華北電力大學校長、中電聯副理事長、新能源電力系統國家重點實驗室主任、國家973項目首席科學家劉吉臻就“新能源電力系統當中燃煤發電的功能、定位與作用”問題在昨日(7.3)舉辦的“2013中國清潔電力峰會暨中國國際清潔能源博覽會”分論壇“清潔發電高峰論壇”上發表演講,以下是他的演講內容。
各位嘉賓,剛才聽了大家的精彩發言深受啟發,我是來自大學的,大學應該更少一些公立,更多一些客觀,主要是站在科學和技術的家度審視一些問題,今天我想講的題目是新能源電力系統當中燃煤發電的功能、定位與作用,大家也談到了新能源和傳統能源之間的關系。
從我們國家乃至世界對新能源的認識來看,已經形成共識了,我們通常講2020年歐洲的三個20%和美國2025年25%以及我們國家2020年所作出的規劃,已經是行動綱領和決策。我要強調的是,人類正在進入一個混合能源時代,我們還遠遠沒有進入一個新能源的時代,也就是說在今后很長的時間之內,傳統的化石能源和新能源將是一個共存的時代,現在我們有時候看到化石能源帶來的問題,一談就是霧霾、污染、短缺等等,在今后很長的時間內,我們還將仍然是以傳統化石能源為主導的時代,到2050年,傳統化石能源在能源結構中的比例應該有所下降,風電、核電等等這些能源的比例會有所上升,我特別強調混合能源時代,如果我們對問題沒有一個客觀、全面的認識,必然導致問題的片面性。我們必然要把開發利用新能源作為當前非常重要的任務,但是,我們絲毫不能忽視了對傳統化石能源的清潔、高效的利用,我們給出一個命題,新能源電力的開發利用和傳統能源新技術都是我們面臨的課題。
現在存在的問題是:人們對新能源電力的開發利用的認識遠遠沒有到位,恕我直言,包括現在我們所談的很多問題和思維還是以對待傳統化石能源的思維模式、技術以及方式來對待新能源。在剛剛起步的過程中,已經遇到了一系列的問題,包括新能源的生產問題、傳輸問題、并網問題、消納問題,歸根到底,為什么問題這么多?還是拿著面對傳統化石能源的方式和技術來對待新能源,新能源的開發利用應當是一個整體的解決方案,我們給出“三個響應”,一是電源,二是電網,三是負荷。以電源為例,包括開發先進的新能源發電技術,特別強調了多能源的互補,以及大型火電機組的深度調峰,以及新興電網結構及先進輸電方式,在負荷響應方面,就地消納與大容量儲能技術。
2011年科技部批準華北電力大學建設我們國家第一個新能源電力系統國家重點實驗室,首次提出關于新能源電力系統的概念和定義,新能源電力系統是指當大量以風電、太陽能這樣的能源進入電力系統之后所形成的新一代的電力系統。
為什么說是新能源電力系統呢?電力系統的本質是使得發電的輸出功率通過電網來滿足隨機不確定的用戶的需求,保證電網的平衡與穩定,當大規模的強隨機波動的能源進入系統之后,這個系統既要面對隨機不確定的用戶,也要面對隨機不確定的發電單元,我們有時候稱之為雙隨機過程的系統,這樣的系統的分析、控制、運行和傳統的電力系統將產生本質的差異。為此,我們首先應當對新的系統的本質特征有一個充分的認識。
為什么一開始要強調混合能源時代呢?以風電為例,它的波動性是它的一個固有的特征,不同于水電、火電,但是這么一個波動性的能源還要用,用戶又不希望也不允許波動,那怎么辦?用什么能源補充呢?你有我少,你沒有我多一些,要想用隨機波動的新能源,用什么來承擔這個責任呢?看看我們的能源結構,我們是以燃煤為主的國家,我們國家煤電占66.2%,美國有46.4%是油氣電源,德國有25%,中國只有3.3%,能夠彌補風電波動性的電源在我們國家只能在火電上打主意,否則沒有出路,在美國是油氣,德國也是這樣,這就是現在亟待解決的問題,比較令人擔憂的是現在國內、企業、政府都把大規模風電不能入網歸結為傳輸問題、電價問題、調度問題,其實是絕對的誤區,電價問題一夜之間可以解決,傳輸問題一條線路架起來也是容易的,但是到那一天仍然不可能,新疆河西走廊一個隨機波動的一千萬容量怎么送到江蘇使用,最核心的問題是認識風能、太陽能基本特征,然后找到相應的互補的方式。
風電是有規律的,新能源電力隨地域、季節以及晝夜的變化具有明顯的波動性,且在同一時間尺度下,隨機組數量的增加,這種流動性逐漸減小。我們可以做一些深入的分析,風電廠的輸出功率,一分鐘的變化量大概在裝機容量的3%之內。火電具有足夠的變功率控制的能力,而且保證經濟性、環境性,我們給出一個結論,火力發電從理論上和能力上具有補償風電機組的能力和潛力,這也是我們對風電和火電做的理論分析。最近以來為了增加火電機組的可調度性,也是為了更好的接納風電,國家電網出臺了對火電機組調度的兩個細則,作為重要的考核。
過去我們只是把火電機組看作是電源,現在在混合能源的時代,我們就要把它看作既是發電單元,同時也是電網當中可以調度的一個電源,我們提出了一個概念,發電單元的可調度性,過去我們講的是容量、電量,現在提出還應該有可調度容量和可調度電量,比如核電,有容量、電量,一般核電不用它調峰,水電可調度好,風電可調度性很差。提高火電機組控制的水平,可以提升火力發電可調度的容量,在傳統方式的基礎之上,其實還可以通過對火電機組的凝結水的控制、冷端的控制、供熱抽氣的控制大大提升火電機組調度的快速性。
供熱機組,從靜態來看,要保證供熱,但是由于熱網系統有著很大的熱容量,通過對供熱抽氣的控制,能夠大大的提升火電機組快速變負荷的能力。
循環流化床,循環流化床火力發電機組在我們國家發展很快,第一臺超臨界600兆瓦循環流化床機組投入運行,循環流化床技術非常好,可以燒劣質燃料,在30%負荷不脫硫仍然能夠穩定燃燒,當然還有環保型,NOx排放也要少的多,比如在風電區域,大量的安裝一部分類似于循環流化床機組這樣的火電機組,就能夠擔當起調蓄風電的重任。廠級的負荷優化分配,過去廠級負荷優化分配搞了多少年,但是我也不知道什么原因,在電網公司那兒一直就反對這個事情,一個火電廠比如有6臺機組,現在變6萬負荷,現在的方式是A、B、C自調,可能調兩臺機組,廠級負荷,可能6萬負荷6個機組分擔,每個機組變1萬,這當然很好,現在還沒有建立起火電廠廠級負荷調度機制。當然,電網調度也有一系列傳統方式。
隨著網絡化和網絡控制技術的發展,完全可以在一定的區域范