多能互補(bǔ) 一家火電企業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型實踐

　　在碳達(dá)峰、碳中和的大背景下，傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。傳統(tǒng)火電企業(yè)將走向何方？近日，國家首個利用既有火電通道打捆外送新能源多能互補(bǔ)項目——蒙西托克托200萬千瓦新能源外送項目，首批機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著作為世界在役最大火電廠的大唐托克托發(fā)電公司（下稱“大唐托電”），實現(xiàn)由傳統(tǒng)的火力發(fā)電向風(fēng)、光、火多能互補(bǔ)轉(zhuǎn)型。

 

　　火電廠轉(zhuǎn)型“綠電廠”，火電角色從基荷電源向調(diào)峰電源轉(zhuǎn)變，火電企業(yè)積極轉(zhuǎn)向綜合能源服務(wù)商……眼下，大唐托電正交出自己的低碳轉(zhuǎn)型答卷。

 

　　綠色轉(zhuǎn)型勢在必行

 

　　電力是最主要的減碳行業(yè)，而火電又是我國目前能源結(jié)構(gòu)中占比最大的能源形式。作為火電行業(yè)的“龍頭”企業(yè)，大唐托電總裝機(jī)672萬千瓦，年供電量達(dá)300多億千瓦時，是世界在役最大火力發(fā)電廠，供應(yīng)著京津唐電網(wǎng)約四分之一的電力。

 

　　“雙碳背景下，綠色低碳轉(zhuǎn)型是火電企業(yè)的主題。”大唐托克托新能源事業(yè)部黨委書記、執(zhí)行董事王長庚表示，一方面火電作為基礎(chǔ)電源支撐仍發(fā)揮著重要作用，也是國家電力安全的重要保障；另一方面火電的角色正在發(fā)生變化，逐步從基荷電源向調(diào)峰電源轉(zhuǎn)變、從規(guī)模化向集約化轉(zhuǎn)變、從經(jīng)濟(jì)型向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。

 

　　要適應(yīng)新能源接入、支撐電網(wǎng)平穩(wěn)升級，火電機(jī)組靈活性改造是前提基礎(chǔ)。對此，內(nèi)蒙古專門出臺煤電靈活性改造行動計劃，力爭“十四五”期間完成3000萬千瓦燃煤機(jī)組靈活性改造，新增系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力300萬千瓦左右。不過靈活性改造成本高昂，火電深度調(diào)峰運行還會帶來發(fā)電量減少、經(jīng)濟(jì)效益下滑。

 

　　為解決上述問題，內(nèi)蒙古的首創(chuàng)之舉是鼓勵火電廠自建新能源發(fā)電項目，實現(xiàn)火電和綠電的耦合發(fā)展，改變煤電和新能源零和博弈的對立關(guān)系，電廠的主體積極性被大大激發(fā)出來。大唐托電就是實踐先行者，率先于2021年建設(shè)蒙西托克托外送200萬千瓦風(fēng)光項目，加快從傳統(tǒng)煤電廠轉(zhuǎn)型為既有煤電也有綠電的新型綠色電廠。

 

　　展開來說，該項目包含170萬千瓦風(fēng)力發(fā)電和30萬千瓦光伏發(fā)電，是國內(nèi)首個利用既有火電通道打捆外送新能源的多能互補(bǔ)項目，即把風(fēng)光項目所發(fā)“綠電”，匯集到大唐托電現(xiàn)有的電力外送通道，送至京津唐電網(wǎng)，實現(xiàn)新能源項目送出線路投資零新增，并提高原有輸電通道利用率。同時，依托大唐托電原有的火電機(jī)組龐大容量進(jìn)行深度調(diào)峰，實現(xiàn)火電與新能源多能互補(bǔ)發(fā)電，確保打捆外送電力的平穩(wěn)送出。

 

　　“綠電”進(jìn)京成為現(xiàn)實

 

　　寒冬臘月，內(nèi)蒙古高原北風(fēng)冷冽。蒙西托克托外送200萬千瓦風(fēng)光項目和林格爾項目部施工現(xiàn)場依然在緊張施工中，一臺臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)拔地而起，一排排光伏板鋪設(shè)整齊。

 

　　王長庚介紹，項目所在地氣候多風(fēng)干旱、日照充足，據(jù)測算4個風(fēng)電場年均利用小時數(shù)均超過2100小時，光伏年均利用小時數(shù)在1500小時以上。隨著近期該項目首批機(jī)組的并網(wǎng)發(fā)電，數(shù)百公里外的京津唐電網(wǎng)將進(jìn)一步提升“綠電”比例，保障京津唐地區(qū)日益增長的電力需求。

 

　　踏勘選址、催盯供貨、基礎(chǔ)澆筑、風(fēng)機(jī)吊裝、靜態(tài)調(diào)試，各環(huán)節(jié)有序銜接、齊頭并進(jìn)……170萬千瓦風(fēng)力發(fā)電項目采用大功率風(fēng)機(jī)、總裝機(jī)重量超520噸，吊裝難度巨大，為確保項目進(jìn)度，項目建設(shè)者們不斷優(yōu)化工序工藝，大大縮短了整機(jī)吊裝時間。

 

　　“風(fēng)機(jī)輪轂中心高107米，葉片長91米，掃風(fēng)面積相當(dāng)于3個足球場大，每旋轉(zhuǎn)一周可以發(fā)出綠電10.4度。”現(xiàn)場工作人員介紹，一臺風(fēng)機(jī)每小時發(fā)電量接近1萬度，夠一個家庭用三四年。

 

　　在30萬千瓦光伏項目中，大唐托電創(chuàng)新性采用“固定支架+柔性支架”建設(shè)，保證陣列滿容鋪設(shè)的同時提高土地利用率，并結(jié)合項目需求打破組件傳統(tǒng)固定方式，實現(xiàn)了“上可發(fā)電、下可養(yǎng)殖”。據(jù)測算光伏板下可集中放牧10萬余只羊，促進(jìn)當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)規(guī)?；l(fā)展和鄉(xiāng)村振興。

 

　　該項目全容量投產(chǎn)后，每年可生產(chǎn)綠電41億千瓦時以上，托電外送通道中綠電比例將達(dá)到15%。同時節(jié)約標(biāo)煤超過143萬噸，減少二氧化碳排放超過350萬噸，將有力推動首都北京及內(nèi)蒙古自治區(qū)盡快實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。

 

　　實現(xiàn)“風(fēng)光火”打捆外送

 

　　蒙西托克托200萬千瓦新能源外送項目創(chuàng)新利用煤電通道裕量開發(fā)新能源，開辟了一條新能源大規(guī)模開發(fā)的新路徑。“為配合新能源項目建設(shè)，我們同步開展了10臺機(jī)組靈活性改造，改造后1-8號機(jī)組最小技術(shù)出力能夠達(dá)到20%額定容量，9、10號超超臨界機(jī)組最小技術(shù)出力能夠達(dá)到30%額定容量。為新能源外送釋放了充足的調(diào)峰空間。”大唐托電總工程師郭洪義說。

 

　　500kV升壓站工程是200萬千瓦新能源外送項目的重要部分，承擔(dān)著新能源項目整體接入送出的重大任務(wù)，是新能源打捆外送的核心樞紐。技術(shù)人員通過大量專題計算，解決了“風(fēng)光火”聯(lián)合送出的次同步諧振問題，順利迎來設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試，全面推動配套線路工程隨主體工程同步投運。

 

　　“風(fēng)光火”打捆外送作為一個新型的電力系統(tǒng)，在世界上也是規(guī)模最大、最復(fù)雜的輸電系統(tǒng)，復(fù)雜性不言而喻。當(dāng)前容量下的次同步諧振難題已被攻克，下一步大唐托電還需繼續(xù)開展混合電力系統(tǒng)聯(lián)合運行、電網(wǎng)安全穩(wěn)定性研究、新型電力系統(tǒng)對新能源入網(wǎng)要求等科技創(chuàng)新與技術(shù)攻關(guān)，打造一套“本質(zhì)安全型、電網(wǎng)友好型”風(fēng)光火打捆外送項目示范。

 

　　內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，通過將內(nèi)蒙古的綠色電力與火電打捆輸送至京津唐電網(wǎng)負(fù)荷中心，區(qū)內(nèi)清潔能源在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)優(yōu)化配置，并為存量火電送出通道利用率提升以及新能源規(guī)模化、集中化、基地化開發(fā)模式探索了寶貴經(jīng)驗。