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干货｜火电厂灵活性改造技术对比分析 电厂技术改造( 三 )


3.灵活转换技术的比较
除了考察技术方案的安全性和可靠性，技术方案的调峰深度、投资成本和运行成本将是确定最佳技术路线的关键因素，因此灵活改造需要从这些方面进行比较分析 。
在上述六种柔性改造技术中，汽轮机旁路加热、低压缸零输出技术、高背压改造技术涉及汽轮机本体的改造，主要是降低汽轮机内部高温高压蒸汽的作功份额，转化为热能对外加热 。汽轮机旁路供热泵出做功能力强的高温高压蒸汽供热，可大幅度降低汽轮机组的强迫出力，调峰能力强 。但同时考虑到汽轮机旁路容量、再热器超温、汽轮机轴系推力匹配、抽汽和热量回收等问题，汽轮机旁路很难实现全容量抽汽，因此调峰范围有限 。从运行成本来看，利用高品位热能的高温高压蒸汽进行供热，会造成较大的热损失和经济损失，信息资源的网络运输成本也会较高 。
低压缸零出力技术改造利用中压缸全部乏汽供热，低压缸做功为零，降低了发电机组的出力水平，调峰能力强 。而且由于乏汽全部用于加热，消除了冷源损失，热经济性好，运行费用低 。
低压缸高背压循环水加热技术是提高低压缸排汽压力，利用较高的排汽温度加热循环水，使低压缸既能保留工作能力，又能供热和消除冷源损失，具有热经济性和运行费用的最佳优势 。但由于排气压力高，需要更换专用低压缸转子，改造成本高 。值得注意的是，高背压技改方案使发电机组处于不可切换的高背压运行状态，降低了发电机组的发电功率和调峰容量，可能导致调峰收入减少 。
信息资源网机旁路加热和低压缸零出力改造的调峰深度如下图2所示:

图2:零输出低压缸汽轮机旁路加热和调峰深度
上图中，红线范围为热电厂原发电供热运行范围 。低压缸汽轮机旁路零出力改造后的运行范围如图中蓝色实线和黄色实线所示，绿色虚线为热负荷线 。改造后，提高了汽轮机的调峰能力和供热能力 。在供热负荷不变的情况下，低压缸零出力技术是最大的调峰能力 。一般汽轮机的旁路技术只能抽出部分主蒸汽对外供热，因此调峰范围有限 。
电极锅炉、电热固体蓄热、热水箱蓄热技术不涉及火电厂设备改造，对火电厂正常运行影响不大 。电极锅炉直接消耗电能，减少火电厂外部电源，从而增加外部调峰能力 。但为了满足供热需求，电极锅炉供热需要与电厂锅炉运行协调控制，因此调峰深度有限 。相比之下，电热固体蓄热一般蓄热能力较大，可以灵活调节热电厂的功率和供热，甚至可以实现热电厂的零输出 。它具有最好的调峰灵活性，但其缺点是投资成本高，热经济性差，由于采用电加热，运行成本高 。
热水蓄能将用电高峰时多余的热能储存起来，需要用电高峰时再将热能释放出来满足供暖需求 。从火电厂供热特性图来看，热水蓄能相当于将相对固定的供热需求转化为可变的供热需求，扩大了火电厂的调峰运行范围，如下图3所示 。

图3:热水储存的调峰范围
如上图所示，热水蓄能使火电厂具有双向调峰能力，既能增加火电厂低负荷运行能力，又能增加调峰能力，即当供热蒸汽流量过大时，多余的热能将储存在热水箱中，当电力需求处于低谷时，锅炉和汽轮机的出力减少，不足的供热由热水箱补充 。在电力需求高峰时，增加锅炉出力，减少汽轮机外部供热，增强电厂的顶负荷能力 。供热不足的部分由热水箱补充；由于采用蒸汽作为热源，热水蓄能热经济性好，运行成本低 。
综上所述，以某350MW火力发电厂技术改造为例，对不同柔性技术改造路线的投资成本、运行成本、调峰深度进行了简要比较，如下表所示 。

表1:灵活转换技术对照表
从上表可以看出，电锅炉固体蓄热具有调峰深度指标的最大优势，但由于以电能为热源，折算成当量煤耗的能耗成本最高，因此运行成本最高；考虑到固体蓄热的投资成本，采用该方案的工程技术经济优势并不明显 。此外，从电力辅助服务市场的供需情况来看，在市场初期，调峰能力供不应求，固体蓄热项目往往能获得较高的调峰效益 。但随着调峰电源的逐渐增多，市场上可利用的调峰容量不断增加，供需逐渐平衡，高产量深度调峰需求减少，固体蓄热高投资、高运行成本的弊端凸显，在与其他调峰技术竞争时将处于劣势 。
电极锅炉也采用电能作为热源，虽然可以增加电厂的调峰能力，但也存在运行成本高的问题 。在同样调峰深度的竞价中，很难取得更高的竞价收益，在市场竞争中取得有利地位 。


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