最近，國能浙江北侖電廠總投資約80億元的一期節(jié)能減排改造項目建成，運行數(shù)據(jù)顯示，供電煤耗、主要污染物排放等性能指標均處于國內(nèi)同類型機組領(lǐng)先水平，部分已達到新一代煤電試點示范要求。
國能浙江北侖電廠。北侖電廠供圖國能浙江北侖電廠。北侖電廠供圖
不只是北侖電廠，今年全國各地在建煤電項目同樣捷報頻傳，江蘇、甘肅、內(nèi)蒙古等地均有標志性項目并網(wǎng)。
當我們都在談?wù)?ldquo;新能源”“碳中和”時，為何還要花大力氣建設(shè)煤電？一組數(shù)據(jù)耐人尋味：盡管風、光等新能源發(fā)電裝機已超過煤電，但煤電仍以不到40%的裝機占比，貢獻著約60%的發(fā)電量、70%的頂峰能力和近80%的調(diào)節(jié)能力。
未來，我們需要怎樣的煤電？今年3月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布了《新一代煤電升級專項行動實施方案（2025-2027年）》。電力“扛把子”，邁開了新一輪轉(zhuǎn)型升級的腳步。
我們對于煤電“高耗能、高排放”的刻板印象，大概率是從一根根冒著“白氣”的大煙囪開始的。
不可否認，煤電的確是碳排放“大戶”。截至2023年底的數(shù)據(jù)顯示，其碳排放量約占全國碳排放總量的40%。
但事實上，煤電也可以變得更“綠”，大幅降低能耗和排放，走向“清潔化”的道路。
在實施煤電節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動”基礎(chǔ)上，推動煤電在新型電力系統(tǒng)中更好發(fā)揮兜底保障和支撐調(diào)節(jié)作用，煤電一直努力“燃更少煤，減更多碳”，以新一代煤電發(fā)展促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級?！缎乱淮弘娚墝ｍ椥袆訉嵤┓桨福?025—2027年）》，更明確提出了“度電碳排放水平應(yīng)較2024年同類型機組降低10%-20%”“采用超超臨界、濕冷機組的，設(shè)計工況供電煤耗不高于270克/千瓦時”等一系列清潔、高效要求。
國能浙江北侖電廠一期節(jié)能減排改造項目。北侖電廠供圖國能浙江北侖電廠一期節(jié)能減排改造項目。北侖電廠供圖
在北侖電廠，一期節(jié)能減排改造項目共建設(shè)兩臺百萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤機組。這個拗口的名字，藏著兩個關(guān)鍵：主蒸汽壓力達到31MPa、溫度突破600℃的超超臨界參數(shù)，以及蒸汽被反復(fù)加熱兩次實現(xiàn)充分利用。
北侖電廠工程管理部負責人孫城介紹，新機組的汽輪機在高壓缸、中壓缸、低壓缸的基礎(chǔ)上，新增了超高壓缸。蒸汽在超高壓缸做功后，先回到鍋爐的再熱器進行加熱，提高溫度后，進入高壓缸做功，隨后再進行二次加熱，進入中壓缸和低壓缸做功，進一步提升燃料利用效率。“相比一次再熱機組，每度電的煤耗下降了15克左右。”
同時，新機組還應(yīng)用了引風機動葉變頻調(diào)控、高效脫硫除塵一體化等10余項創(chuàng)新技術(shù)，整體效能顯著提升。“經(jīng)測算，新機組供電煤耗最低可降至257.24克/千瓦時，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別約為0.3毫克/立方米、1.9毫克/立方米和13.2毫克/立方米，接近零排放水平。”
除了源頭管控，后端治理也有新嘗試。在浙能蘭溪電廠，除塵、脫硝、脫硫后的煙氣，再次被送入“吸收塔”，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)，其中的二氧化碳被精準“捕捉”，一部分封存于建筑用磚，另一部分被壓縮液化制成食品級干冰等。
浙能蘭溪電廠二氧化碳捕集與礦化利用全流程耦合示范項目。白馬湖實驗室供圖浙能蘭溪電廠二氧化碳捕集與礦化利用全流程耦合示范項目。白馬湖實驗室供圖
這是浙能集團與白馬湖實驗室、浙江大學(xué)等聯(lián)合攻關(guān)，并于去年投產(chǎn)的全國首套萬噸級燃煤電廠二氧化碳捕集與礦化利用全流程耦合示范項目。白馬湖實驗室智慧火電團隊負責人尹峰介紹，“這個項目每年可捕集、利用二氧化碳1.5萬噸，相當于1.5萬畝森林1年的固碳量。”
更規(guī)模化的試驗，在千里之外的隴東高原進行。今年9月，全球規(guī)模最大的煤電碳捕集示范工程，在華能甘肅正寧電廠正式投運。項目可年捕集二氧化碳150萬噸，技術(shù)和裝備實現(xiàn)全國產(chǎn)化。從“首臺套”到“百萬噸級”，“新一代低能耗低成本碳捕集與封存技術(shù)”正不斷成熟。
在國網(wǎng)浙江電科院(6.600, 0.07, 1.07%)電源技術(shù)研究所負責人張寶看來，實現(xiàn)降碳，還不妨讓燃煤機組吃一些“雜糧”，“相較于一般動力煤，盡管生物質(zhì)原料的熱值低了三分之一，但總體碳排放強度更低。而且，摻燒一定比例的生物質(zhì)，還能促進燃燒、降低爐膛溫度、減少氮氧化物排放等。”
循著這一思路，眼下不少電廠已展開嘗試。華能玉環(huán)電廠研發(fā)了污泥、固廢直燃摻燒系統(tǒng)，建成4套工業(yè)固廢燃燒裝置和2套污泥直摻鍋爐磨煤機裝置，固廢和污泥日處置能力均達300噸以上，每年可節(jié)約標煤約6萬噸。
當前，我們的生活正被越來越多的綠色電力“點亮”。風、光等新能源發(fā)電雖好，卻也有著自己的“脾氣”。
風，時有時無，時大時??；太陽也一樣，白天上班，晚上下班，陰雨天更難以捉摸。
這種極不穩(wěn)定的電力，一旦接入電網(wǎng)，必然對供電體系帶來沖擊。我們想要隨時用電，還得“看天吃飯”，于是就需要煤電出來“鎮(zhèn)場子”。
張寶坦言，“過去，煤電是電力保障的絕對主力，今后，則要成為精確平衡電力供應(yīng)的‘調(diào)節(jié)器’。”在風、光等新能源電力充足時，靈活地讓出發(fā)電空間，促進新能源消納；風力減小或光照不足時，又要頂峰發(fā)力，迅速補缺，保障電網(wǎng)運行穩(wěn)定。
在新一代煤電評價體系中，最小發(fā)電出力、負荷變化速率等一系列新指標，成了衡量煤電價值的關(guān)鍵所在。
國能浙江北侖電廠百萬機組集控室。北侖電廠供圖國能浙江北侖電廠百萬機組集控室。北侖電廠供圖
午后，陽光正盛，光伏發(fā)電進入高峰。北侖電廠集控平臺上，自動發(fā)電控制（AGC）指令不斷更新，指揮各臺機組調(diào)整發(fā)電負荷，短短10分鐘，僅8號機組就降低了約20%的負荷。
孫城說：“我們創(chuàng)新超低負荷調(diào)峰技術(shù)，對鍋爐燃燒系統(tǒng)、汽輪機及輔機系統(tǒng)、水動力系統(tǒng)等采取相應(yīng)措施，使機組深度調(diào)峰能力達到額定負荷的20%，未來還要爭取達到15%。”
新一代煤電不僅要能深度調(diào)峰，還得調(diào)得快。
磨煤機是煤電響應(yīng)負荷變化的關(guān)鍵設(shè)備。但傳統(tǒng)定速磨煤機從啟動到穩(wěn)定出煤需要約4分鐘，難以靈活調(diào)節(jié)煤粉量；若在低負荷時維持空轉(zhuǎn)，又很耗能。張寶建議，可以應(yīng)用變頻技術(shù)，精準、平滑地調(diào)整磨煤機電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)“調(diào)得更快”和“調(diào)得更省”。
國能浙江寧海電廠電化學(xué)儲能電站航拍圖。國家能源集團浙江公司供圖國能浙江寧海電廠電化學(xué)儲能電站航拍圖。國家能源集團浙江公司供圖
“火”“儲”聯(lián)合，是提升煤電機組調(diào)節(jié)速率的又一路徑。在國能浙江寧海電廠，一座白色的電化學(xué)儲能電站格外醒目。該電站將32兆瓦/32兆瓦時的儲能系統(tǒng)接入發(fā)電機組，利用電池組件快速充放電能力，在需要頂峰時，由電站先行供電，等待機組提升負荷；在需要減少發(fā)電時，可由電站先行儲存部分電力，等待機組降低負荷。項目負責人于海東感慨，“自去年底電站運營后，機組響應(yīng)電網(wǎng)負荷需求的時間，由原先的分鐘級縮短至秒級，大幅提升了市場競爭力。”
想要跟上風、光能源的節(jié)奏，頻繁變動負荷，新一代煤電也少不了智能化的加持。
在華能玉環(huán)電廠，一架智能無人機對鍋爐爐膛、煙囪內(nèi)筒、脫硫吸收塔等敏感部位，進行常態(tài)化巡檢和拍攝，傳回實時影像智能分析。憑借這套智能巡檢系統(tǒng)，巡檢人員輕松掌握關(guān)鍵零部件的“身體情況”，及時排除風險，保障了機組在復(fù)雜工況下的安全運行。
工作人員正在優(yōu)化調(diào)整燃煤機組運行參數(shù)。北侖電廠供圖工作人員正在優(yōu)化調(diào)整燃煤機組運行參數(shù)。北侖電廠供圖
在白馬湖實驗室，一項智能發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)正加緊研發(fā)。尹峰解釋說，傳統(tǒng)煤電機組運行中，工作人員需實時監(jiān)測儀表、調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)、頻繁現(xiàn)場巡檢，不僅耗費大量人力物力，也難以滿足新一代煤電對可靠性、高效性的嚴苛要求。“智能發(fā)電模式，就是借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，讓煤電機組擁有‘智慧大腦’，既替代人工監(jiān)測，又能自主判斷工況，測算怎么調(diào)磨、怎么燒煤、怎么控排放，實現(xiàn)自主決策、自主控制。”
對此，尹峰信心滿懷，“我們計劃明年將研究成果在浙能樂清電廠5號、6號機組投入應(yīng)用，爭取將主控室日均設(shè)備操作次數(shù)從目前的3000多次降低到200次以內(nèi)，大幅減少運行人員操作強度。”
當然，煤電的轉(zhuǎn)型，不止于技術(shù)升級，還牽涉深刻的機制之變。比如，通過開拓輔助服務(wù)市場、實施容量電價等制度設(shè)計，讓煤電調(diào)峰的價值“算得清”，即使在低負荷時段亦能生存無憂。
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