北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:依據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局制定的《清潔能源消納行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020年)》,2018年,清潔能源消納取得顯著成效,預(yù)計(jì)到2020年能夠基本解決清潔能源消納問(wèn)題,并對(duì)各省區(qū)清潔能源消納目標(biāo)做出規(guī)定。在新能源消納并網(wǎng)過(guò)程中,天然氣發(fā)電將挑起與可再生能源的互補(bǔ)的重?fù)?dān),為電網(wǎng)的靈活穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。這其中,電力輔助服務(wù)無(wú)疑將成為燃?xì)怆姀S(chǎng)提升運(yùn)行靈活性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的新落腳點(diǎn)。
(來(lái)源:微信公眾號(hào)“GE發(fā)電”ID:GE_PowerGen_China)
電力輔助服務(wù)是指為維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行或恢復(fù)系統(tǒng)安全,以及為保證電能供應(yīng),滿(mǎn)足電壓、頻率質(zhì)量等要求所需要的一系列服務(wù),主要包括調(diào)頻、調(diào)峰、備用、無(wú)功支持及黑啟動(dòng)等。當(dāng)燃?xì)怆姀S(chǎng)增強(qiáng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力,提升調(diào)峰能力,以及更好完成電網(wǎng)一次調(diào)頻的考核等,這些無(wú)疑會(huì)為電廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)提升穩(wěn)定性,同時(shí)增加盈利能力。
今天,我們將從一次調(diào)頻、快速變負(fù)荷、孤島運(yùn)行三方面,與大家一起探討燃機(jī)輔助功能的應(yīng)用及對(duì)電廠(chǎng)的裨益。
一次調(diào)頻
當(dāng)供需平衡打破,升降負(fù)荷靈活應(yīng)對(duì)
頻率是衡量電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一,也是反映電網(wǎng)電能供需平衡的標(biāo)志。當(dāng)電力系統(tǒng)的供需達(dá)到平衡,電能質(zhì)量最好。一旦供需打破,例如突然增加了大用電量的用戶(hù),或是某個(gè)上網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電廠(chǎng)突然跳閘,都會(huì)改變電網(wǎng)頻率,偏離系統(tǒng)額定值(中國(guó)為50赫茲),這會(huì)損傷用電設(shè)備。一次調(diào)頻功能就是應(yīng)對(duì)電網(wǎng)頻率變化的有效手段。當(dāng)搭載在發(fā)電機(jī)組上的轉(zhuǎn)速探頭檢測(cè)到頻差產(chǎn)生,意識(shí)到電網(wǎng)的供需不平衡,燃機(jī)就會(huì)立即做出反應(yīng),直接調(diào)節(jié)燃料給定值,迅速改變負(fù)荷,使供需重新達(dá)到平衡。
如今,上網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組每年都會(huì)接受來(lái)自電網(wǎng)的嚴(yán)格的一次調(diào)頻指標(biāo)考核,包括一次調(diào)頻正確動(dòng)作率、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)頻死區(qū)、調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速不等率和一次調(diào)頻投入的最大調(diào)整負(fù)荷限幅等。不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的電廠(chǎng)將會(huì)面臨罰款,能否順利完成一次調(diào)頻,不僅關(guān)乎電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,也關(guān)系到了每個(gè)燃?xì)怆姀S(chǎng)的運(yùn)行效益。
GE發(fā)電團(tuán)隊(duì)通過(guò)全球和國(guó)內(nèi)大量的、長(zhǎng)期的機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)積累,形成了獨(dú)到的一次調(diào)頻設(shè)置方案,有效加強(qiáng)一次調(diào)頻的效果,如用可變的轉(zhuǎn)速不等率來(lái)加強(qiáng)前饋?zhàn)饔?、增?qiáng)負(fù)荷疊加作用、減少調(diào)頻死區(qū),配合控制系統(tǒng)中的燃燒穩(wěn)定功能,既滿(mǎn)足一次調(diào)頻要求又確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。
不同區(qū)域的電網(wǎng)對(duì)于一次調(diào)頻的要求不盡相同,GE會(huì)根據(jù)電網(wǎng)的具體需求、機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況和機(jī)組特性來(lái)定制控制軟件的參數(shù)。目前,已有多家燃?xì)怆姀S(chǎng)攜手GE完善并在實(shí)際操作中優(yōu)化了一次調(diào)頻功能,提高了電網(wǎng)考核的合格率。
快速變負(fù)荷
增強(qiáng)調(diào)峰能力,更好配合新能源消納
隨著新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模逐漸加大,電網(wǎng)負(fù)荷及峰谷差也越來(lái)越大,為適應(yīng)調(diào)峰需求,燃?xì)怆姀S(chǎng)在快速升降負(fù)荷上需要結(jié)合燃機(jī)本身的參數(shù)并對(duì)硬件、軟件進(jìn)行升級(jí),提高快速升降負(fù)荷能力。
以廣泛應(yīng)用的F級(jí)燃機(jī)為例,GE Fast Ramp快速變負(fù)荷軟件,可以針對(duì)不同的用電需求做出快速反應(yīng),可將燃機(jī)加載和停機(jī)的時(shí)間縮減一半。如當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷提升,F(xiàn)ast Ramp快速變負(fù)荷套件就會(huì)根據(jù)載荷變化實(shí)時(shí)地控制燃料控制閥,從而為燃機(jī)提供更多燃料。
通常,9F.03燃機(jī)切換負(fù)荷的能力是每分鐘可以實(shí)現(xiàn)升或降22兆瓦。一旦電網(wǎng)的需求超出燃機(jī)調(diào)整負(fù)荷范圍,容易出現(xiàn)黑屏或掉機(jī)的情況。搭載Fast Ramp快速變負(fù)荷軟件之后,可以將燃機(jī)調(diào)整負(fù)荷能力提升到每分鐘升或降55兆瓦,將燃機(jī)的反應(yīng)速度提升了1.5倍。
根據(jù)GE燃機(jī)機(jī)組的海外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),GE的Fast Ramp在保證排放合格同時(shí),提供了世界級(jí)的快速載荷調(diào)整能力:?jiǎn)螜C(jī)循環(huán)調(diào)整能力處于領(lǐng)先水平,聯(lián)合循環(huán)調(diào)整能力也會(huì)根據(jù)余熱鍋爐和燃機(jī)輪機(jī)的條件進(jìn)行最優(yōu)化和最大化而不會(huì)被其限制。一些國(guó)家會(huì)對(duì)采用電力輔助功能的電廠(chǎng)進(jìn)行有償鼓勵(lì),因此采用Fast Ramp快速變負(fù)荷服務(wù)的電廠(chǎng)有可能得到合理經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償,在集中競(jìng)價(jià)或招標(biāo)采購(gòu)中贏(yíng)得優(yōu)勢(shì)電價(jià),提升了盈利能力。
以意大利發(fā)電市場(chǎng)為例,意大利發(fā)電市場(chǎng)集齊了世界三大燃機(jī)供應(yīng)商以及本土供應(yīng)商的F級(jí)燃機(jī),使大部分電廠(chǎng)都在積極提高自身的響應(yīng)能力以爭(zhēng)取最大利潤(rùn)。意大利EDISON SPA在10多臺(tái)9F.03燃機(jī)上搭載了Fast Ramp,目前機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行,效果良好。此外Fast Ramp在意大利A2A SPA,日本東京電力9F.04機(jī)組的安裝運(yùn)行都具有參考意義。諸如美國(guó)等集中式市場(chǎng)模式和市場(chǎng)交易相結(jié)合的地區(qū),SOUTHERN CALIFORNIA EDISON客戶(hù)在7F燃機(jī)安裝并運(yùn)行Fast Ramp以后,快速應(yīng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的載荷需求,并且贏(yíng)得優(yōu)勢(shì)電價(jià)。
孤島運(yùn)行
如若事故來(lái)襲,迅速恢復(fù)供電我行
如何提升應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力?這也是燃?xì)怆姀S(chǎng)運(yùn)營(yíng)者的關(guān)注點(diǎn)。尤其是我國(guó)東南沿海地區(qū)的電廠(chǎng),時(shí)常遇到臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害的挑戰(zhàn),例如2017年的“天鴿”臺(tái)風(fēng),造成了珠海、澳門(mén)兩地電力系統(tǒng)一度癱瘓,出現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間停電的現(xiàn)象,導(dǎo)致了巨大的損失。同一年,國(guó)家能源局南方監(jiān)管局下達(dá)指示,要切實(shí)提升對(duì)澳供電能力及主力電源抗臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的能力,真正做到防患于未然。為達(dá)成這一目標(biāo),就有電廠(chǎng)將機(jī)組FCB改造提上日程。
FCB即Fast Cut Back,指機(jī)組在運(yùn)行期間因突然出現(xiàn)的電網(wǎng)故障而與其解列,瞬間甩掉外供電負(fù)荷,維持發(fā)電機(jī)帶廠(chǎng)用電運(yùn)行,即孤島運(yùn)行,并且在主網(wǎng)故障排除后,機(jī)組能夠快速同期并網(wǎng),迅速恢復(fù)對(duì)外供電。
目前我國(guó)燃煤機(jī)組基本都有FCB功能。相較于燃煤機(jī)組,燃機(jī)進(jìn)行燃燒和做功的是一個(gè)設(shè)備,缸體厚度更薄,高溫做功部件能量密度大等,只要在同等的安全的升降負(fù)荷范圍內(nèi),應(yīng)力水平比燃煤機(jī)組更低,對(duì)燃機(jī)本體的影響更小。所以燃機(jī)(單循環(huán)運(yùn)行時(shí))的負(fù)荷響應(yīng)速度、啟停更快,負(fù)荷調(diào)節(jié)的范圍更大。
當(dāng)前,新能源發(fā)電與其它電源互相協(xié)調(diào)發(fā)展的技術(shù)管理體系尚未建立,大規(guī)模并網(wǎng)有待不斷完善。在這一環(huán)境下,加強(qiáng)燃機(jī)輔助功能成為面向未來(lái)的必要措施。何況,在增加電網(wǎng)靈活和穩(wěn)定性的同時(shí),電廠(chǎng)也可以提升自身的穩(wěn)定運(yùn)行能力及經(jīng)濟(jì)性,何樂(lè)而不為?