燃煤发电

燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要，而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1 000 MW等级燃煤锅炉深度调峰能力，选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究。 方法 在机组深度调峰负荷为340 MW下，进行了低负荷稳燃实验、脱硝侧入口烟气测试，对锅炉主要运行参数、炉膛温度分布、锅炉侧燃烧调整试验进行了分析，并在此基础上开展了燃烧优化调整实验。 结果 1 000 MW等级机组具备34%额定功率的深度调峰能力；选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)脱硝入口烟温基本在320~350 ℃，满足高于300 ℃的烟温要求；锅炉优化调整后，修正后的锅炉热效率为94.09%(提高0.94%)，供电煤耗降低3.27 g/(kW⋅h)；SCR脱硝入口NO x 质量浓度基本在180~260 mg/m3(降低约30 mg/m3)，满足低于300 mg/m3的要求。 结论 研究成果有助于提高1 000 MW等级燃煤火电机组低负荷运行的安全性、经济性、环保性。

目的 研究整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle，IGCC)电站中煤气化炉的运行机理，分析和优化煤气化炉的关键运行参数。 方法 基于Aspen Plus建立了气流床煤气化炉的稳态热力学模型，并与文献中数据进行比对，验证了模型准确性，在此基础上，开展了对煤气化炉关键参数敏感性的研究。 结果 热力学模型适合对稳态的煤气化过程进行模拟，具有模拟结果准确、建模简单和计算量不大的优点。 结论 敏感性分析的结果表明：氧煤比是影响煤气化过程的最主要的运行参数，氧气不足和氧气过多都会造成合成气有效成分的产量减少，建立的Shell气化炉模型的最佳氧煤比在0.85左右；水煤比也是影响煤气化过程的关键参数，气化炉内能量充足时，增加输入水的量可使合成气中含有更多的氢气，而能量不足时过多的水也会导致合成气有效成分的减少。

国家发改委相继发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》(发改价格〔2021〕1439号)以及《关于组织开展电网企业代理购电工作有关事项的通知》(发改办价格〔2021〕809号)，电力市场建设进入了加速推进的新阶段。中央深改委第二十二次会议审议通过《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》，为下一步深化电力市场体系建设指明了方向。随着新型电力系统加快构建，发用电计划进一步放开，电力市场交易规模不断扩大，加之一次能源价格波动等因素影响，电力市场建设和运营呈现一些新的特点。

本报告挑选了山东、山西、福建、湖南、海南五个典型省份进行了煤电转型优化潜力和路径的研究。报告基于近中期各省电力供需形势，在考虑政府电力发展规划、电力电量平衡和各省非煤资源发展潜力的约束下，依托于煤电机组装机大小、服役年龄、供电煤耗等要素的评估分析，为不同省份煤电机组提供了转型优化发展路径，并量化了相关结果，提出了有针对性的政策建议。位于华东地区的山东是全国煤电装机第一大省，同时又是电力输入大省，冬夏“双高峰”保供压力较大，由于其机组总量大、自备电厂和小微电厂多，未来煤电装机结构具有较大的优化潜力；位于华北地区的山西同样是全国煤电装机大省，同时是传统的电力输出大省，为全国电力保供扮演着关键作用，今后还是华北地区重要的电力调峰基地；位于华东地区的福建电力结构以煤电为主，但近年来核电、海上风电发展迅猛，未来电力输出省的角色定位将愈加明显；位于华中地区的湖南是可再生能源装机占比超过50%、电力电量紧平衡的省份，未来是中国新增煤电主要的地区之一；位于华南地区的海南煤电装机较小，地方政府已明确提出禁止新增燃煤发电项目，未来将成为中国率先实现煤电完全退出的省份之一。

在我国的能源构成中煤炭一直为主要能源之一，尽管清洁能源在快速发展，在能源结构中的占比增大，但由于我国丰富的煤炭储量和相对较低的开采成本，煤炭消费在未来发展中仍将长期占据主导地位，而接近一半的煤炭消费用于火力燃煤发电。新疆作为煤炭储量大省，在“西电东送”中处于输出端的重要地位。特别是准东地区目前是新疆最大的煤电基地。 由于新疆煤大部分为变质程度较低的烟煤，特别是准东煤具有高钠、高钙、高铁等强粘污性。煤中碱金属元素尤其是钠元素与受热面的积灰结渣、沉积腐蚀密切相关，极易造成锅炉过热器部位的沾污、结渣，严重影响着锅炉的安全运行甚至停炉，从而造成极大的经济损失。2006年11月在准东煤初次供应电厂使用时，由于煤中钠含量骑高，曾造成苇湖梁电厂2台锅炉（共2台）、玛纳斯电厂6台锅炉（共6台）严重结渣停炉。由于当时苇湖梁电厂承担乌鲁木齐冬季供热，致使大面积停暖，造成丁极其恶劣的社会影响，引起了中央电视台、国务院总理的关注。因此煤中碱金属元素的含量与电力安全生产息息相关，准确测定煤中钾、钠元素的含量，丁解煤质特性指标，采取有效的预防控制措施，对保证锅炉的安全正常运行具有重大意义。 目前在国家标准和行业标准体系中尚无直接测定煤中钾、钠元素的方法，煤中钾、钠元素的含量均通过测定煤灰中钾、钠含量推算而得，由于煤样在高温制灰过程中钠元素的挥发，导致测量结果偏低，无法得到准确结果。国家能源局在2014年的标准制定计划中决定制定新的电力行业标准“煤中钾、钠测定方法”，以建立测定标准方法。我院作为标准制定单位之一，承担标准中方法二“酸溶-原于吸收法”的研究。

华电宿州公司成立于2003年9月，隶属于中国华电集团有限公司。公司一期工程建设2台630MW超临界燃煤发电机组，于2007年底实现“双投产”，属于“皖电东送”和安徽省“861”重点工程项目。多年来，公司高度重视企业安全文化建设，经过不断积累、沉淀、总结、提炼，培育形成了“知行合一”安全文化体系。“五关三到位"安全管控新模式实施以来，安全基础不断夯实，安全局面逐年稳固，截止2020年9月15日，公司安全生产4762天，连续五年实现机组"零非停”。

传统电网架构中，能量单向流动，储能环节薄弱，负荷调节手段单一，不适合波动性较大的可再生能源大规模接入。能源互联网将实现可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大规模利用和共享，通过更好地利用广域分布式电源的时空互补性以及储能设备与需求侧可控资源之间的系统调节潜力，做到“横向源-源互补，纵向‘源-网-荷-储’协调控制”，从而平抑分布式可再生能源间歇特性对局部电网的冲击。能源互联网系统下将大幅降低弃风弃光现象。 国网河南电科院积极履行社会责任，以助理打赢蓝天保卫战为目标，协同河南电力凋控中心发挥电网在能源调度供应链中的枢纽作用，以政府授权为基础，以污染物排放和能源数据监测为主要手段，全国首创基于能源供应链的绿色调度管理。河南电力发挥在电力调度、数据监测方面的技术优势，搭建 “燃煤机组污染物排放信息”、“供热机组供热信息”、“工业企业用电信息”、“储能、新能源运行信息”四大在线监测平台；经省政府授权对污染物排放较多的火电机组、热电联应急组以及高污染企业进行污染物排放监测，对新能源发电和上网进行监控，优化和重构电力调度供应链关键环节的数据流，通过全省现场监测和核查，提高能源数据准确率和传递效率；制定内外协作、合作共管的电网绿色调度管控机制，压缩超标排放火电机组发电时长，监控超限企业停运期间用电情况，通过电网调度的核心枢纽作用，在提升新能源发电并网比例的同时，有效降低高污染企业的污染物排放。 河南电力通过基于能源供应链的绿色调度成果实施应用，2018年至2019年，统调燃煤机组的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物平均排放浓度大幅下降，远低于国家标准，分别是国家标准的26%、48%、61%。两年减排烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别为1.18万吨、3.08万吨、3.13万吨。在全省年发电耗煤约占煤炭消耗总量46%的情况下，燃煤发电三项大气污染物排放总量仅占全社会排放总量的5%。 两年来，低排放、大容量机组年发电利用小时数较低效机组平均高出近500小时，累计节煤115万吨；秋冬季大气污染攻坚阶段，基于平台开展电力绿色调度，减少京津冀大气污染传输通道城市燃煤机组发电26亿千瓦时，减少电煤消耗120万吨。以平台为依托，按照政府要求，秋冬季污染应急管控期间，累计配合实施停限电7152次，配合到位率100%。累计压减重污染高排放企业用电量59亿千瓦时，相当于在能源消费终端减少散烧煤370万吨、减排二氧化碳673万吨、减少污染物排放205万吨。河南电力绿色调度取得了广泛的社会效益，彰显了责任央企形象。

碳足迹是量化碳排放的重要工具，能够为燃煤发电碳减排提供数据支撑。为研究燃煤机组的电力碳足迹及影响因素，基于生命周期法进行了实际案例计算及敏感性分析。碳足迹计算结果显示，300 MW燃煤发电机组的单位上网电量碳足迹为0.932 kgCO2e/(kW·h)，主要排放源为煤炭燃烧，占比约为79%，其次是煤炭的上游生产和加工，占比约为20%。碳足迹和碳核查的对比分析结论表明，减碳不仅应从燃煤电厂的常规减碳方式入手，降低上游的煤炭供给阶段排放仍是一种有效方案。

随着中国电力体制改革的深入，燃煤发电上网电价由市场形成、电网公司组织开展代理购电都标志着市场化改革进入了新的阶段。在未实际运行现货市场的省市地区，由于燃煤机组基数电量的取消，电力市场缺乏处理月度偏差电量的补充机制。在目前代理购电背景下，分析了中长期发电侧和用电侧的电量构成，阐述了中长期月度电量偏差产生的原因，构建了月度市场化购电的模型，提出了3种处理偏差电量的月度平衡机制。通过对华东某省级电网进行算例仿真，分析了不同方法的特点和适应性；最后结合中国电力市场的发展需求，对构建过渡期的市场设计提出了相关建议。