电极式蓄热锅炉在蒙西供热机组中的应用

创新应用Applications电极式蓄热锅炉在蒙西供热机组中的应用曹建锋（京能十堰热电有限公司，湖北 442000）摘要：蒙西某热电公司新建 160 MW 电极式蓄热装置，将弃风弃光电量转换成热能补充到热网，可以保证机组在冬季不降低供热出力的情况下对电网进行深度调峰。在电厂参与调峰时可增加约 340×104 m2 供热能力，并可有效提升电厂整体调峰能力和运行的灵活性。关键词：电蓄热装置；弃风弃光；深度调峰。中图分类号：TK229 文章编号：1674-2583(2019)11-0104-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.11.047中文引用格式：曹建锋.电极式蓄热锅炉在蒙西供热机组中的应用[J].集成电路应用, 2019, 36(11): 104-105.Application of Electrode Regenerative Boiler in Mengxi Heating UnitCAO Jianfeng ( Jingneng Shiyan Thermal Power Co.,Ltd, Hubei 442000, China. )Abstract — A new 160 MW electrode type heat storage device was built in a thermal power company in Mengxi, which converted the discarded photovoltaic energy into heat energy to supplement the heating network. It can ensure that the unit in winter does not reduce the heating output in the case of deep peak shaving of the power grid. When the power plant participates in peak shaving, it can increase the heating capacity of about 340×104 m2, and effectively enhance the overall peak shaving capacity and operational flexibility of the power plant. Index Terms — electric heat storage device, abandoned wind and light, deep peak shaving. 1 引言高压电发热体供电，将电能转化为热能，加热热网我国在供热机组的应用中，以化石能源为主。循环水；高压固体电蓄热锅炉，系统由高压电发热近几年来，风电、太阳能等新能源技术快速发展，体、高温蓄能器、高温热交换器、热输出控制器和但发电时段的不确定性使其在电网调度等方面存在自动控制系统等构成。在调峰时间通过高压电网为很大问题。火电机组供热电厂一方面承担着电力供高压电发热体供电，将电能转化为热能，高温热交应的任务，另一方面还承担着地方供热的任务，采换器将高温蓄能器储存的热能加热热网循环水。用以热定电的方式、发电调节灵活性差以及其他原电极式锅炉采用电极加热方式，三相电流经过因造成了弃风、弃光现象严重。蒙西地区属于高寒炉内悬挂的电极间通过炉水(通常为加入电解质溶液地区，供热期长，供热机组占火电容量 70%，调峰的除盐水)，利用炉水高热组特性，在炉水中将电能电源建设条件差，冬季供暖期调峰困难，弃风、弃转换为热能。炉水的温度即锅炉的功率，可通过升光问题尤其严重，电力系统的新能源消纳能力成为降电极浸没在水中的深度进行调节，这样，能实现制约可再生能源发展的关键因素。为了保障蒙西地从零至满功率运行无级调节。电极式锅炉可集成大区电力系统安全、稳定、经济运行，缓解热、电之规模使用，功率达到几百兆瓦级，具有足够大的蓄间矛盾，促进风电、光伏等清洁能源消纳，相关政能系统，可以在夜间，用电低谷时间段进行储能，策文件[1]对区域内电厂参与调峰辅助服务的方式、而在白天进行供暖、供能，同时解决了供暖和风电方法及运营规则等进行了详细说明，为大型热电厂低谷消纳的问题。广泛应用在弃风电量供热和火电热电解耦改造提供了有力保障。机组灵活性改造工程。2 电蓄热装置原理3 电蓄热装置的应用案例电蓄热装置分为电极式水蓄热锅炉和高压固蒙西某电厂现有 2×350 MW 超临界抽凝式间接体电蓄热锅炉。电极式水蓄热锅炉，系统主要由电空冷机组热电机组，2 台机组于 2015 年 12 月和极式锅炉、蓄热水罐、循环水泵、定压补水设备、2016 年 1 月投产，锅炉最大蒸发量为 1 181 t/h，换热器等构成。在调峰时间，电流通过电极与水接汽轮机额定功率为 350 MW。汽轮机额定采暖抽汽量 触产生热量，将电能转化为热能，通过高压电网为380 t/h，最大采暖抽汽量 550 t/h（TMCR 工况进基金项目：湖北电网电力系统科技创新课题项目。作者简介：曹建锋，京能十堰热电有限公司，研究方向：电气控制工程。收稿日期：2019-09-11，修回日期：2019-10-15。104 集成电路应用 第 36 卷 第 11 期（总第 314 期）2019 年 11 月Applications创新应用汽量）。电厂位于内蒙古某现代服务业集聚区内，力不足的需求。（2）电极式锅炉可以通过从电网受主要为“三区一城”提供集中供热热源和云计算中电，在全厂 2 台供热机组全部发生故障时对外供心制冷热源。热，对于提高供热的可靠性是有利的。（3）本工程2017 年供暖面积为 900×104 m2，机组平均负拟通过增加电极式锅炉将蒙西电网弃风电能转化为荷率为 68%；2018 年的供热面积达到 1 400×104 热能，增加供热面积，有利于替代散煤燃烧和改善m2 。在机组发电 50% 负荷下运行时，每台机组当地环境空气质量。（4）本工程实施对于提升机组的采暖抽汽量约为 300t/h，电厂可供热面积约为 运行灵活性，有效提高机组供热期间调峰、调频能950×104 m2 ，与 2018 年的总供热面积相比，尚缺力和促进新能源消纳等方面具有重要作用与意义。供热面积约为 450×104 m2；在机组发电 55% 负荷电蓄热装置创新点：大功率发热技术:将高电压下运行时，每台机组的采暖抽汽量约为 328 t/h，（10 kV）直接引入发热体，解决了超大功率供热的电厂可供热面积约为 1 090×104 m2，与 2018 年难题。高密度热存储技术：采用能耐 1 500 ℃ 以的总供热面积相比，尚缺供热面积约为 310×104 上高温的高密度、高热容蓄热材料，并制成高温蓄m2。随着供热面积的逐年增加，机组的供热能力略热体（镁砖），这种高温蓄热体由合理配比的无机显不足；供热季采用以热定电的方式、发电调节灵盐合成材料加工成形，经高温烧结定性、定型，具活性差造成了弃风、弃光现象严重，根据相关文件有体积小、热容量大、储热能力强、性能稳定、热决定建设蓄热式电锅炉[2]，以增强机组的供热能力量释放稳定等优点。水电分离技术：高温蓄热体与和调峰能力。热水输出装置之间没有直接关联，由于供电加热电在电厂厂区内建设 1 套蓄热式电锅炉 160 路与蓄热体是相互分离的，充分保证了设备在各种MW（4×40 MW），在电厂参与调峰时可增加约 场合的安全运行，解决了高压绝缘问题。340×104 m2 供热能力，可有效提升电厂整体调峰能技术难点：电蓄热装置由于容量大、电压等级力和运行的灵活性。同时，在供暖期可减少电网的高，无论投入、切除都是满负荷，装置在设计上均弃风电量，增加电网新能源上网比例。不具备负荷调整功能，分合闸操作时对 10 kV 母线本工程需满足调峰辅助服务的要求。考虑到参有冲击，易产生谐振过电压现象。为此，停机后将与电网的 AGC 调频，需要电蓄热锅炉具备平滑调节增加谐振装置，同时积极与调度沟通，适当延长电的功能，故采用调节能力较高的电极式锅炉方案。蓄热切换时间，减少谐振问题。配置 1 个 800 m3 的常压蓄热罐，蓄热量 30 4 结语MWh，进／出口水温为 50.7 ℃／83.9 ℃，主要蒙西地区热电联产机组比重大，水电、纯凝机功能是配合电极式锅炉提供调峰、AGC 调频辅助服组等可调峰的电源缺少，调峰困难已成为电网安全务时的蓄热和放热。在机组发电 55% 负荷下运行运行中最为突出的问题。蓄热式电锅炉作为一种广时，每台机组的采暖抽汽量约为 328 t/h，电厂可义的储能系统，广泛应用在电力系统发电和用电环供热面积约为 1 090×104 m2，电极式锅炉容量 140 节中，其协调火电机组灵活性改造、参与风电弃风MW，增加供热面积 310×104 m2，满足 1 400×104 供热和推动用户侧电能替代的示范应用增加了火电m2 供热面积的需求。因而现阶段的方案在满足最机组调峰能力，提高了低谷用电负荷，大大缓解了大采暖热负荷需求时，机组的发电负荷率不得低于 风电的弃风问题。55%；在采暖初、末期热负荷未达到最大值，此时机从目前的电价结构和机制来看，蓄热式电组的发电负荷率可降低到 55% 以下运行。当供暖季锅炉在发电侧参与深度调峰获得辅助服务费、在风蒙西电网内存在少量新能源消纳问题时，两台电极电供热环节中按协定弃风电价进行交易、在用户侧式锅炉对应一台机组联合参与 AGC 调频辅助服务，煤改电供热获得电价补贴的运营模式都具备一定的此时，1 号、2 号机组对应的电极式锅炉分别进入浅盈利空间，具有推广价值。因此，在发电厂建设大调模式（增加单台机组 5.25 MW/min），提升机组型电蓄热装置成为不错的选择：热经济性合理；可性能 KP 值，并满足蒙西电网电力系统频率与联络以提升火电灵活性；可以实现热电解耦生产运行；线功率控制需求。浅调模式下，如电极式锅炉功率 可以显著提升热电机组的供热调峰能力；可以有效5.25 MW，将多产生 5.25 MW 的热量，此时为维持缓解可再生能源消纳困境。对外供热稳定，蓄热罐开始储热，将电极式锅炉多参考文献产生的热量储存在蓄热罐内。反之，蓄热罐放热，[1] 内蒙古电网调峰辅助服务市场运营规则[M]. 释放储存的热量。2018.特点：（1）采用电极式锅炉可满足供热机组在[2] 关于内蒙古京能盛乐热电有限公司灵活调峰风采暖期间所需达到的调峰辅助服务的要求。同时，火替代项目可行性研究报告的评审意见[R]. 可对外提供热负荷，弥补电厂参与调峰后的供热能2018.集成电路应用 第 36 卷 第 11 期（总第 314 期）2019 年 11 月 105