燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)升級(jí)支撐我國(guó)節(jié)能減排與碳中和國(guó)家戰(zhàn)略

黃 暢，張 攀，王衛(wèi)良，黃 中，呂俊復(fù)，劉吉臻，岳光溪，倪維斗

（1.暨南大學(xué)能源電力研究中心，廣東 珠海 519070；2.清華大學(xué)熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084；3.中國(guó)華能集團(tuán)有限公司，北京 100031）

為應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)現(xiàn)我國(guó)既定的碳排放達(dá)峰目標(biāo)和碳中和目標(biāo)，亟需加快能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的步伐。截至2020年11月底，全國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)已達(dá)4.7億kW，約占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的22%[1]。國(guó)家主席習(xí)近平在氣候雄心峰會(huì)上強(qiáng)調(diào)，到2030年風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億kW以上[2]。由于風(fēng)資源的波動(dòng)、風(fēng)力機(jī)調(diào)峰能力弱，風(fēng)電出力存在隨機(jī)波動(dòng)性和反調(diào)峰特性[3]；太陽(yáng)能光伏發(fā)電嚴(yán)重依賴光照情況，存在天然的不確定性和間歇性[4]，屆時(shí)大量“陰晴不定”的新能源并網(wǎng)將給電網(wǎng)帶來(lái)前所未有的調(diào)峰壓力。

從調(diào)峰性能來(lái)看，雖然水力發(fā)電相對(duì)于燃煤發(fā)電更容易調(diào)控，在水庫(kù)容量滿足的情況下可快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰的需求，但水力發(fā)電的負(fù)荷受季節(jié)性影響較大。核電雖然可以調(diào)峰，但考慮到安全問(wèn)題，國(guó)內(nèi)核電機(jī)組一般只承擔(dān)基本負(fù)荷。與水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源“靠天吃飯”的情況不同，燃煤發(fā)電幾乎不受季節(jié)、環(huán)境等影響，調(diào)峰性能較好。只要燃料充足，常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組一般可根據(jù)電網(wǎng)需求在50%~100%負(fù)荷之間靈活調(diào)整。隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)快速轉(zhuǎn)型，以燃煤發(fā)電為主體的基礎(chǔ)能源電力的調(diào)峰能力，將直接決定風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源的發(fā)展空間，進(jìn)而影響我國(guó)節(jié)能減排事業(yè)，以及碳達(dá)峰和碳中和國(guó)家戰(zhàn)略的順利實(shí)施。因此，大量間歇性新能源電力并網(wǎng)必將迫使燃煤發(fā)電機(jī)組全面參與深度調(diào)峰。

為此，已有多個(gè)省份/地區(qū)相繼發(fā)布電力調(diào)峰輔助服務(wù)辦法，燃煤發(fā)電機(jī)組全面參與深度調(diào)峰勢(shì)在必行。但是燃煤發(fā)電深度調(diào)峰依然困難重重。一方面，燃煤發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷工況高能耗問(wèn)題凸顯。大容量高參數(shù)燃煤發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況一般在85%～95%負(fù)荷區(qū)間，燃煤發(fā)電機(jī)組全面參與深度調(diào)峰，長(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷工況下運(yùn)行，不僅安全穩(wěn)定難以保證，機(jī)組效率還大幅下降，影響供電煤耗往往達(dá)10%量級(jí)。另一方面，占燃煤發(fā)電裝機(jī)近50%的供熱/供汽機(jī)組為保障供熱/供汽，往往采取“以熱定電”方式運(yùn)行。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組若不能開(kāi)展熱電解耦，實(shí)現(xiàn)“按需定電”，必將大幅影響燃煤發(fā)電機(jī)組的總體調(diào)峰能力。當(dāng)前市場(chǎng)上雖然已出現(xiàn)一些“熱電解耦”技術(shù)，但往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)熱效率大幅下降等問(wèn)題。如諸多供熱機(jī)組為了深度調(diào)峰將機(jī)組發(fā)出來(lái)的高品位電能在上網(wǎng)之前直接燒熱水供熱，其能效水平比普通熱水鍋爐還要低60%左右，堪稱為“煤電棄電”，造成了極大能源浪費(fèi)。燃煤發(fā)電機(jī)組，特別是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，其深度調(diào)峰與節(jié)能降耗矛盾非常突出。

基于我國(guó)電力工業(yè)和能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r，中國(guó)工程院和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)曾聯(lián)合資助“中國(guó)燃煤發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目，對(duì)我國(guó)燃煤發(fā)電開(kāi)展了深入研究和系統(tǒng)論證。基于該項(xiàng)目研究成果，能源領(lǐng)域16位院士共同起草了“關(guān)于推動(dòng)燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)升級(jí)，強(qiáng)化機(jī)組深度調(diào)峰能力，提高可再生能源消納水平，以推進(jìn)節(jié)能減排的建議”，以支撐我國(guó)節(jié)能減排與碳中和國(guó)家戰(zhàn)略。

1 燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)升級(jí)，助力節(jié)能減排與碳中和

長(zhǎng)期以來(lái)，在國(guó)家節(jié)能減排政策驅(qū)動(dòng)下，燃煤發(fā)電為我國(guó)的節(jié)能減排事業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)?！笆晃濉敝?，我國(guó)全面向以德國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)，并逐步實(shí)現(xiàn)趕超?！笆濉币院螅瑖?guó)際燃煤發(fā)電領(lǐng)域已無(wú)先進(jìn)案例可供參考，再加上深度調(diào)峰、集中供熱（汽）等獨(dú)特復(fù)雜運(yùn)行條件，更是世界無(wú)二，亟待自主研發(fā)先進(jìn)節(jié)能降耗技術(shù)體系。隨著燃煤發(fā)電熱力系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜[5]，傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)已難以支撐相關(guān)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展（圖1），亟待研究基于能量品級(jí)綜合高效利用的現(xiàn)代熱力系統(tǒng)節(jié)能理論，研發(fā)燃煤發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷工況保效技術(shù)，以及熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“按需定電”與調(diào)峰過(guò)程“能級(jí)匹配”的高效供熱技術(shù)，以支撐泛熱力系統(tǒng)能源綜合高效利用。

圖1 行業(yè)發(fā)展需求與難點(diǎn)分析Fig.1 Analysis of needs and difficulties for the industry

2 現(xiàn)代熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

燃煤發(fā)電一直是世界主要電源組成，長(zhǎng)期貢獻(xiàn)40%以上的發(fā)電量[6]。燃煤發(fā)電是將燃料的化學(xué)能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，再將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，最后將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽w了燃料、燃燒、傳熱、動(dòng)力循環(huán)、冷端等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)常規(guī)熱平衡計(jì)算，凝汽式燃煤發(fā)電系統(tǒng)的冷端熱損失通常占50%以上，是燃煤電站的主要熱損失[7]。冷端熱損失雖然數(shù)量龐大，但是因?yàn)槠焚|(zhì)低下、難以利用，節(jié)能潛力非常有限?？梢?jiàn)，節(jié)能潛力與能量損失關(guān)系并不直接，卻與能量損失的品質(zhì)存在莫大的內(nèi)在聯(lián)系。

為了表征燃煤發(fā)電系統(tǒng)中能量的品質(zhì)，挖掘系統(tǒng)節(jié)能潛力，早在18世紀(jì)70年代，Gibbs就基于熱力學(xué)第二定律提出了?的基本思想，并于19世紀(jì)50年代被Rant進(jìn)一步完善形成?的概念，即系統(tǒng)達(dá)到與環(huán)境平衡過(guò)程中可以釋放出的最大有用功[8]?；诖?，Sengupta[9]、劉強(qiáng)[10]、楊勇平[11]、SI Ningning[12]等分別對(duì)210、600、660、1 000 MW燃煤發(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)的?損失進(jìn)行了系統(tǒng)研究和深入分析。此外，付忠廣和齊敏芳[13]還研究提出了基于最大熵投影尋蹤耦合的燃煤機(jī)組節(jié)能評(píng)價(jià)方法；楊勇平等[14]開(kāi)展了燃煤發(fā)電機(jī)組能耗統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)研究；張學(xué)鐳和陳海平[15]對(duì)循環(huán)水預(yù)熱回收開(kāi)展了熱力性能分析。

然而，通過(guò)對(duì)相關(guān)研究的系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)?損失也不等價(jià)于系統(tǒng)的節(jié)能潛力。如燃燒?損失幾乎不可避免；煙氣與汽水之間巨大傳熱?損失，也因鋼材的溫度限制而難以降低。雖然相關(guān)學(xué)者提出了如提高蒸汽參數(shù)[10]、給水溫度、負(fù)荷率[12]，降低背壓、改變一次風(fēng)加熱方式[16]等一系列有效的方案，但由于供電煤耗影響因素復(fù)雜，缺乏成熟、系統(tǒng)、全面的節(jié)能分析與評(píng)價(jià)方法，節(jié)能技術(shù)魚龍混雜，節(jié)能發(fā)展方向并不明確，難以從根本上大幅提升系統(tǒng)效率。隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展，燃煤運(yùn)行環(huán)境和熱力系統(tǒng)日趨復(fù)雜，如熱電聯(lián)產(chǎn)多用戶多供給、新能源耦合、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化等能源利用新環(huán)境，傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)已難以支撐節(jié)能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

現(xiàn)代熱力系統(tǒng)節(jié)能理論的建立，應(yīng)基于能量品級(jí)綜合高效利用開(kāi)展熱量與?的耦合分析，建立涵蓋燃料、燃燒、傳熱、動(dòng)力循環(huán)、冷端等燃煤發(fā)電全系統(tǒng)?平衡與熱平衡體系，結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)與能量需求情況，揭示火力電站?損失與能量損失的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而表征燃煤發(fā)電熱力系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化各個(gè)過(guò)程的理論節(jié)能潛力分布，從而為燃煤發(fā)電節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向提供科學(xué)依據(jù)。

3 基于燃煤發(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)狀態(tài)重構(gòu)的低負(fù)荷工況保效技術(shù)

隨著我國(guó)加快能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，越來(lái)越多的間歇性新能源電量并網(wǎng)，燃煤發(fā)電機(jī)組必將逐漸全面參與深度調(diào)峰。然而，燃煤發(fā)電機(jī)組在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮額定負(fù)荷工況下的運(yùn)行效率，在中、低負(fù)荷工況下運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，運(yùn)行方式?jīng)]有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化?；趥鹘y(tǒng)理論和技術(shù)，燃煤發(fā)電機(jī)組無(wú)論采取定壓運(yùn)行方式還是滑壓運(yùn)行方式，在深度調(diào)峰過(guò)程的中低負(fù)荷工況下效率都會(huì)大幅下降。燃煤發(fā)電機(jī)組定壓運(yùn)行與滑壓運(yùn)行的優(yōu)缺點(diǎn)如圖2所示。燃煤發(fā)電機(jī)組采用定壓運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷響應(yīng)速度快，汽包溫度穩(wěn)定，然而汽輪機(jī)節(jié)流損失大、末級(jí)濕度變化大、主蒸汽和再熱蒸汽溫度難以維持；而當(dāng)燃煤發(fā)電機(jī)組采用滑壓運(yùn)行時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生汽包溫度變化大、負(fù)荷響應(yīng)速度慢、機(jī)組循環(huán)效率降低等問(wèn)題。另外，機(jī)組檢修、設(shè)備更換等局部改造和機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生性能老化等原因都將導(dǎo)致系統(tǒng)特性變化，單一不變的運(yùn)行方式難以保障深度調(diào)峰工況下發(fā)電機(jī)組的能效。

圖2 燃煤發(fā)電機(jī)組定壓運(yùn)行與滑壓運(yùn)行的優(yōu)缺點(diǎn)Fig.2 Pros and cons of constant pressure operation and sliding pressure operation of thermal power units

大型燃煤發(fā)電機(jī)組中，循環(huán)效率和高壓缸效率之間存在一定的矛盾。主蒸汽參數(shù)優(yōu)化是燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化的關(guān)鍵。目前大型汽輪發(fā)電機(jī)組的配汽方式主要有節(jié)流配汽和噴嘴配汽2種方式。節(jié)流配汽會(huì)導(dǎo)致低負(fù)荷節(jié)流損失大、效率低，僅適用于帶基本負(fù)荷的大功率機(jī)組。當(dāng)前普遍采用噴嘴配汽方式，雖然在一定程度減輕節(jié)流配汽的節(jié)流損失，但因在中低負(fù)荷采用滑壓運(yùn)行方式，低負(fù)荷循環(huán)效率低下問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決；同時(shí)，在低負(fù)荷工況單個(gè)或2個(gè)調(diào)節(jié)閥仍然存在較大的節(jié)流損失，導(dǎo)致高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)效率大幅下降。

傳統(tǒng)燃煤發(fā)電機(jī)組的額定負(fù)荷工況往往是機(jī)組的高效運(yùn)行工況。隨著負(fù)荷下降，無(wú)論采用何種運(yùn)行方式，都必然導(dǎo)致機(jī)組綜合效率下降，這是行業(yè)共識(shí)。為協(xié)同提高深度調(diào)峰工況主蒸汽壓力和高壓缸效率，必須對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)重構(gòu)。針對(duì)新能源發(fā)展引起燃煤發(fā)電機(jī)組必須頻繁參與深度調(diào)峰的新需求，基于熱力系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性模型和對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的挖掘，以系統(tǒng)整體能效為目標(biāo)，綜合考慮循環(huán)效率、高壓缸效率、給水泵泵功等多種因素的影響規(guī)律，協(xié)同優(yōu)化汽輪機(jī)通流結(jié)構(gòu)、鍋爐受熱面、給水泵運(yùn)行方式等，開(kāi)展燃煤發(fā)電機(jī)組變負(fù)荷多工況的熱力系統(tǒng)狀態(tài)重構(gòu)。

基于系統(tǒng)研究，燃煤發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷狀態(tài)重構(gòu)技術(shù)可同步大幅提高低負(fù)荷區(qū)域主蒸汽參數(shù)與高壓缸效率，綜合提高低負(fù)荷工況機(jī)組效率達(dá)3%以上，降低供電煤耗10 g/(kW·h)左右。燃煤發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷狀態(tài)重構(gòu)技術(shù)的推廣應(yīng)用，可打破燃煤發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷效率大幅下降的必然規(guī)律，基本實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷的系統(tǒng)保效。

4 供熱機(jī)組“按需定電”與調(diào)峰過(guò)程“能級(jí)匹配”的高效供熱技術(shù)

熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱具有能源綜合利用效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，是城市和工業(yè)園區(qū)集中供熱的主要供熱方式之一，也是解決我國(guó)城市和工業(yè)園區(qū)存在供熱熱源結(jié)構(gòu)不合理、熱電供需矛盾突出、供熱熱源能效低污染重等問(wèn)題的主要途徑之一。然而，當(dāng)前我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：一是大型抽凝供熱機(jī)組比例過(guò)大，其熱電比通常較小，難以全面參與深度調(diào)峰；二是當(dāng)前熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組普遍采用的熱電解耦技術(shù)，能耗非常高，亟待開(kāi)展基于“能級(jí)匹配”的高效熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)。

4.1 供熱機(jī)組“按需定電”助力電網(wǎng)調(diào)峰

燃煤發(fā)電機(jī)組全面參與深度調(diào)峰，占裝機(jī)容量近一半的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組必然無(wú)法繼續(xù)按照“以熱定電”的運(yùn)行方式獨(dú)善其身。供熱機(jī)組全面參與電力調(diào)峰，是當(dāng)前解決電網(wǎng)調(diào)峰能力不足的重要手段。

我國(guó)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組以為200~600 MW等級(jí)的機(jī)組為主，且大多采用抽凝式，其熱電比通常較小，難以深度調(diào)峰。特別在我國(guó)三北地區(qū)，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組比重大，水電、純凝機(jī)組等可調(diào)峰電源稀缺，調(diào)峰困難已經(jīng)成為電網(wǎng)運(yùn)行中最為突出的問(wèn)題。以東北電網(wǎng)為例，其目前的電源結(jié)構(gòu)中，燃煤發(fā)電占總裝機(jī)的70%，風(fēng)電占總裝機(jī)的20%。在冬季采暖期，供熱機(jī)組運(yùn)行容量占燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行總?cè)萘康?0%，熱電機(jī)組按“以熱定電”方式運(yùn)行，調(diào)峰能力僅為燃煤發(fā)電裝機(jī)容量的10%左右，新能源發(fā)電的消納問(wèn)題難以解決。

為了充分消納高品位的新能源電力，供熱機(jī)組通過(guò)“熱電解耦”的方式全面參與深度調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)機(jī)組“按需定電”，首先要解決機(jī)組供熱能力的保障問(wèn)題。當(dāng)前，熱電解耦的主要技術(shù)路線有2種：第1種是儲(chǔ)熱式，如熱水儲(chǔ)熱裝置，通過(guò)增設(shè)蓄熱裝置實(shí)現(xiàn)熱電解耦，當(dāng)電網(wǎng)存在調(diào)峰困難時(shí)段利用儲(chǔ)熱裝置對(duì)外供熱，補(bǔ)充熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組由于發(fā)電負(fù)荷降低帶來(lái)的供熱能力不足；第2種是非儲(chǔ)熱式，即取消蓄熱裝置，通過(guò)電鍋爐或機(jī)組通過(guò)抽取更高品位蒸汽減溫減壓以直接用于加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，進(jìn)而滿足供熱需求，同時(shí)滿足電網(wǎng)對(duì)電廠的調(diào)峰要求。

基于系統(tǒng)分析，當(dāng)前主要熱電解耦技術(shù)的能效水平都有較大的提升空間。如當(dāng)前蓄熱式熱電解耦方式的蓄熱熱源一般都是主蒸汽或高品位抽汽，能耗極高。采用電鍋爐供熱的方式，更是直接將高品位的電直接燒熱水供熱，其從煤到熱的轉(zhuǎn)化效率僅有30%左右。而高低壓兩級(jí)減溫減壓器供熱技術(shù)方案會(huì)降低原電廠運(yùn)行效率。其他熱電解耦技術(shù)，如高背壓供熱改造（雙轉(zhuǎn)子）、光軸改造方案采暖期需更換2次低壓缸轉(zhuǎn)子；低壓缸切缸運(yùn)行、高低旁路協(xié)調(diào)減溫減壓等系列熱電解耦技術(shù)等在保障供熱、供汽穩(wěn)定前提下，可實(shí)現(xiàn)熱電機(jī)組的全負(fù)荷調(diào)峰，調(diào)峰水平和熱效率總體較好，但靈活性欠佳。

4.2 熱電聯(lián)產(chǎn)“能級(jí)匹配”保障系統(tǒng)高效

針對(duì)蓄熱式熱電解耦技術(shù)，采用“能級(jí)匹配”理念，可以采用分級(jí)蓄熱，低溫段采用低品質(zhì)蒸汽或余熱來(lái)加熱蓄熱介質(zhì)。針對(duì)電鍋爐補(bǔ)充供熱的方式，可以在電力調(diào)節(jié)靈活性允許的情況下，盡量避免電能的直接供熱。

一般而言，建筑采暖的目標(biāo)是維持20 ℃左右的室內(nèi)溫度。為了滿足大規(guī)模熱量集中輸送的要求，采用0.2~1.0 MPa的供熱抽汽作為熱源，熱源與供熱目標(biāo)的能級(jí)嚴(yán)重不匹配。每經(jīng)歷1個(gè)換熱環(huán)節(jié)，熱量的能級(jí)就降低1次。

根據(jù)熱力學(xué)第二定律的?分析方法，計(jì)算得到常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱系統(tǒng)（圖3）首站的汽-水換熱?效率為74.0%，熱力站的水-水換熱?效率為69.6%，用戶末端的水-空氣換熱?效率為52.4%。因此，系統(tǒng)總的?效率為27.0%，即由熱源處提供1 kW·h的抽汽熱量，則耗損0.73 kW·h的?。這意味著該系統(tǒng)存在較大的優(yōu)化改進(jìn)空間。

面對(duì)多用戶多供給、新能源耦合、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化等日益復(fù)雜的能源利用新環(huán)境，基于“能級(jí)匹配”理論，對(duì)包含源-網(wǎng)-荷的泛熱力系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)基于能級(jí)匹配的先進(jìn)高效熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，系統(tǒng)提高“泛熱力系統(tǒng)”的能源利用效率。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步與“按需定電”的熱電解耦技術(shù)耦合，對(duì)不同能級(jí)的熱源、蒸汽/熱用戶進(jìn)行系統(tǒng)綜合優(yōu)化，主動(dòng)高效匹配，實(shí)現(xiàn)“按需定電”、供熱/供汽保障與深度節(jié)能的智慧統(tǒng)一。

圖3 常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱系統(tǒng)Fig.3 Schematic diagram of heating system of conventional cogeneration unit

5 結(jié)論及建議

為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“2060年實(shí)現(xiàn)碳中和”的國(guó)家戰(zhàn)略，我國(guó)不斷提高非化石能源比例，通過(guò)全面實(shí)施電氣化、智能化、低碳化，走向以非化石能源為主的新型能源結(jié)構(gòu)?；谖覈?guó)“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦及新能源“陰晴不定”的能源品質(zhì)，燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)全面升級(jí)，是確保新能源順利發(fā)展的最可靠保障。為此，必須全面推進(jìn)燃煤發(fā)電現(xiàn)代節(jié)能理論創(chuàng)新，在系統(tǒng)兼顧燃煤發(fā)電機(jī)組多工況能效的同時(shí)，不斷強(qiáng)化燃煤發(fā)電機(jī)組的深度調(diào)峰能力，提高可再生能源消納水平。

本文從節(jié)能理論及關(guān)鍵技術(shù)體系2個(gè)方面，為我國(guó)燃煤發(fā)電行業(yè)發(fā)展提出以下建議。

1）深入開(kāi)展基于能量品級(jí)綜合高效利用的現(xiàn)代熱力系統(tǒng)節(jié)能理論研究，為燃煤發(fā)電節(jié)能技術(shù)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

2）研發(fā)基于熱力系統(tǒng)狀態(tài)重構(gòu)的燃煤發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷工況保效技術(shù)，同步實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰與高效節(jié)能。

3）研發(fā)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“按需定電”與調(diào)峰過(guò)程“能級(jí)匹配”的現(xiàn)代高效熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，同步保障熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱、供汽與系統(tǒng)高效。

碳中和目標(biāo)既是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇。深入開(kāi)展基于現(xiàn)代節(jié)能創(chuàng)新理論和系列關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)研發(fā)，可全面促進(jìn)燃煤發(fā)電節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)升級(jí)，以大幅提高我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。