电厂技术改造|干货｜火电厂灵活性改造技术对比分析( 四 )

电极锅炉、电热固体储热和热水罐储热技术不涉及热电厂设备本体改造，对热电厂正常运行影响较小。电极锅炉直接消耗电能，减少热电厂对外供电，以此增加对外调峰能力，但为满足供热需求，电极锅炉供热量需要和电厂锅炉运行协调控制，因此调峰深度有限;相比之下，电热固体储热一般具有较大的储热容量，可以灵活调节热电厂发电功率和供热量，甚至能够实现热电厂零出力，具有最好的调峰灵活性，但缺点是投资成本高，而且由于采用电供热，热经济性差，运行成本高。
热水储能将用电高峰时的过剩热能存储起来，在需要调峰时，释放热能以满足供热需求，从热电厂供热特性图来看，热水储能相当于将相对固定的供热需求转化为可变的供热需求，拓展了热电厂调峰运行范围，如下图3所示。

图3：热水储能调峰范围
如上图所示，热水储能使热电厂具备了双向调峰能力，即可增加热电厂低负荷运行能力，也能增加高峰期的顶负荷能力，也就是供热蒸汽流量出现过剩时，将多余热能存储到热水罐中，当电力需求处于低谷时，减小锅炉和汽轮机出力，供热不足的部分由热水罐补充;当电力需求处于高峰时，增加锅炉出力，减少汽轮机对外供热，增强电厂的顶负荷能力，供热不足的部分由热水罐补充;由于采用蒸汽作为热源，热水储能的热经济性好，运行成本较低。
综上所述，以一个350MW热电厂技改为例，简要对比不同灵活性技改路线的投资成本，运行成本和调峰深度，如下表所示。

表1：灵活性改造技术对比表
从上表可以看出，在调峰深度指标上，电锅炉固体储热具有最大的深度调峰优势，但由于采用电能作为热源，折算到等效煤耗的用能成本最高，因而运行成本最高;考虑到固体储热投资成本，采用该方案的项目技术经济优势不明显。另外，从电力辅助服务市场的供求情况来看，在市场初期，调峰容量供不应求，固体储热项目往往能够获得较高的调峰收益，但随着调峰电源逐渐增多，市场可提供的调峰容量不断增加，供需逐渐平衡，高收益的深度调峰需求减少，固体储热高投入和高运行费用的劣势凸显，在与其他调峰技术竞争时，将处于不利地位。
电极锅炉同样采用电能作为热源，虽然能够增加电厂的调峰能力，也存在运行成本高的问题，在调峰深度相同的竞价中，难以实现较高报价的收益，市场竞争中难以获得有利地位。
汽轮机旁路供热，低压缸零出力和低压缸高背压技术都能够增加电厂的供热能力，配合锅炉负荷调整，能够增加发电机组的调峰能力，但调峰能力的增加是以发电能力的降低为代价，而且随着供热负荷的增加，机组的顶尖峰能力下降，可能会带来调峰收益的损失，例如现在东北地区辅助服务市场规则，如果调峰机组尖峰出力达不到额定容量的80% ，调峰补偿减半。
以蒸汽为热源的热水罐储能技术，技术成熟可靠，运行成本低，投资费用适中，更重要的是，热电厂采用热水储能可以获得双向调峰能力，既能够增加热电厂的调峰深度，也能够增加高峰时段的顶负荷能力，在调峰市场中具有很强的竞争力，也是灵活性改造示范项目中应用最多的调峰技改路线。但同时，热水储能也存在储热密度低，空间占用较大的问题，尤其是城市区域的热电厂改造，由于占地限制，技改存在困难。
4、结论
随着电力辅助服务市场的初步建立，建设高效、灵活运行的火电厂是火电行业转型升级的重要内容，也是建立电力现货市场的重要物质基础。各种火电灵活性改造技术面临着激烈的市场化竞争，从改造成本，运行成本和调峰效果等方面对比分析，可以得出以下结论：