熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電解耦的概念、意義及實施方式分析

熱電聯(lián)產(chǎn)是一項綜合利用能源的技術(shù)，實現(xiàn)了節(jié)能，改善了環(huán)境條件，提高了居民生活水平，在我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，為解決日益增長的電力供應(yīng)與城市供熱起到了積極的作用。但熱電聯(lián)產(chǎn)把電廠的發(fā)電與用戶的用熱緊密聯(lián)系，降低了靈活性。因此，只有對城市規(guī)劃和集中供熱區(qū)作統(tǒng)籌安排，在熱負(fù)荷充分保證的條件下，確定合理的建設(shè)方案，才能收到良好的綜合效益。

一、熱電廠與熱電聯(lián)產(chǎn)概念

熱電廠，是以熱定電，以供熱為主要目的發(fā)電廠。其下游客戶是熱力公司及用熱企業(yè)。熱力公司的下游客戶主要是城鎮(zhèn)居民。熱電聯(lián)產(chǎn)是指發(fā)電廠既生產(chǎn)電能，又利用汽輪發(fā)電機(jī)做過功的蒸汽對用戶供熱的生產(chǎn)方式，即同時生產(chǎn)電、熱能的工藝過程，較之分別生產(chǎn)電、熱能方式節(jié)約燃料。熱電聯(lián)產(chǎn)的蒸汽沒有冷源損失，所以能將熱效率提高到80%以上。

從生產(chǎn)及工藝的特點來說，熱電廠與熱電聯(lián)產(chǎn)工程都是通過抽汽式汽輪機(jī)或背式汽輪機(jī)，對外供滿足工廠生產(chǎn)及居民采暖所需的蒸汽熱源，同時產(chǎn)生將發(fā)出的電能并入電網(wǎng)。在我們概念里，并沒有將兩者加以嚴(yán)格的區(qū)分，熱電廠對供熱的條件約束性更強(qiáng)烈一些，而熱電聯(lián)產(chǎn)較之在熱電比的配比上要則靈活與寬松。

當(dāng)前熱電聯(lián)產(chǎn)項目發(fā)展面臨新的外部條件約束：

（1）可再生能源上網(wǎng)要求：為了解決棄風(fēng)棄光問題，國家提出了火電深度調(diào)峰的路線；

（2）電網(wǎng)政策：為配合深度調(diào)峰，某些地區(qū)電網(wǎng)對一定負(fù)荷以下發(fā)電有可觀的補(bǔ)貼，并對無法調(diào)峰的電廠有罰款；

（3）供熱能力限制：某些熱電廠由于供熱能力的限制，冬季通常采用以熱定電的方式運(yùn)行，調(diào)峰能力受到熱負(fù)荷的制約。

二、熱電解耦及其意義

熱電解耦是對熱電機(jī)組進(jìn)行適應(yīng)性的深度調(diào)峰，壓低負(fù)荷運(yùn)行，通過技術(shù)改造，將供熱產(chǎn)生的電負(fù)荷就近消納，或者通過電能替代、電制熱鍋爐將所發(fā)的電能直接轉(zhuǎn)化為熱能儲存，在需要供熱時通過熱電廠的管網(wǎng)送出。通過這種方式，將熱電廠的熱電產(chǎn)出解耦，在供暖季將發(fā)電的空間騰挪出來，給新能源機(jī)組創(chuàng)造電能消納的條件。

截止到2015年底，我們國家水電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)容量分別達(dá)到3.2億、1.3億、420萬千瓦，居世界第一位，可再生能源發(fā)電總量位居世界第一?？稍偕茉纯焖侔l(fā)展的同時，我們國家有些地區(qū)棄風(fēng)、棄光的矛盾比較凸顯，特別“三北”地區(qū)尤為嚴(yán)重。這是伴隨著我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整變革的新問題，新現(xiàn)象。新能源的裝機(jī)占比逐年提升，新的結(jié)構(gòu)矛盾日益突出，新能源的消納成為我們面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國電源結(jié)構(gòu)以火電為主，而且至少10年內(nèi)這個結(jié)構(gòu)都很難有根本性改變。以“三北”地區(qū)為例，在采暖季的時候，由于70%以上煤電都是熱電機(jī)組，即使在保障供熱的最小出力狀態(tài)下，很多省份的風(fēng)電接納空間都已大大受限，低負(fù)荷時期電力更是難以平衡，據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)前90%的棄風(fēng)時間發(fā)生在供暖季。

將“熱電聯(lián)產(chǎn)”機(jī)組進(jìn)行“熱電解耦”是能源在新形勢、經(jīng)濟(jì)在新常態(tài)下的必然選擇。將熱電機(jī)組進(jìn)行適應(yīng)性的深度調(diào)峰，壓低負(fù)荷運(yùn)行，在供暖季將發(fā)電的空間騰挪出來，給新能源機(jī)組創(chuàng)造電能消納的條件，化解“三北”地區(qū)棄風(fēng)、棄光問題。

三、熱電解耦的實施方式

對于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組機(jī)組，可以通過增加例如電鍋爐、相變蓄熱等蓄熱裝置，削弱用戶之間的熱負(fù)荷的關(guān)系，打破“以熱定電”的模式，實現(xiàn)熱電解耦。

另外，對熱電機(jī)組的蒸汽流程改造，在汽輪機(jī)、高中壓旁路抽汽輔助供熱，擴(kuò)大機(jī)組熱電比調(diào)節(jié)比例。特點就是當(dāng)有棄風(fēng)時，通過調(diào)節(jié)熱電比提升電力系統(tǒng)風(fēng)電消納。如果沒有棄風(fēng)，還是按照熱點機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行。

以發(fā)電廠側(cè)增加大容量相變蓄熱裝置為例。我們在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)模式上，增加大容量的蓄熱裝置，這個裝置的輸入輸出比較穩(wěn)定，同時改造所需的占地并不大。發(fā)電側(cè)布置規(guī)模為20MWh蓄熱量，它的功率也是20MW時，這個可以達(dá)到一小時充放，系統(tǒng)比較快的調(diào)節(jié)能力。提高能源系統(tǒng)靈活性，提升可再生能源消納能力。

根據(jù)華能清潔能源研究院的研究成果，提出熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在進(jìn)行熱電解耦改造關(guān)鍵點有如下四點：

（1）充分挖掘四抽蒸汽的供熱能力；

（2）盡量爭取合理的、周期性強(qiáng)的上網(wǎng)電負(fù)荷；

（3）根據(jù)現(xiàn)場情況，優(yōu)先選擇儲熱技術(shù)；

（4）需要主/再熱蒸汽輔助供熱時，根據(jù)具體情況（焓值、汽機(jī)廠商的安全校核結(jié)果），優(yōu)先考慮使用再熱蒸汽。