工業領域大規模設備更新 煤電機組“換心”後延壽30年
在天津盤山電廠,一些主設備通過升級改造延壽了30年,它是将原有的兩台530兆瓦俄制超臨界機組升級改造爲國産高效超超臨界機組。
把升級前後的發電機組進行對比,雖然外觀看不出來太大差别,但改造完成後,機組供電煤耗降低了14%,供熱能力提高了兩倍以上。總台記者實地探訪了天津市薊州區的盤山電廠,看看老機組是如何通過“換心”煥發新活力的?
煤電機組改造升級
“換心”後延壽30年
記者來到位于天津市薊州區的盤山電廠,看到了剛剛投入運營發電機組。負責人告訴記者,這是我國最早一批超臨界燃煤發電機組,設備是蘇聯生産。工廠已經運行了28個年頭,機組設備老化、能耗高,并且距設計壽命也隻有兩年時間。爲了充分利用機組的價值,最大限度減小燃煤機組關停造成的損失,盤山電廠開展機組創新升級及延壽改造。
國家能源集團天津盤山電廠副總經理 王九崇:原來這個位置布置的是一台勵磁機,現在改成碳刷這種勵磁方式(靜止勵磁),節省了空間,目前這屬于我們國内主流的一種先進技術。
創新升級及延壽改造項目是在合理利用原有系統、設備和主廠房框架等基礎上,采用國内先進技術,将現有兩台530兆瓦俄制超臨界機組升級改造爲國産高效超超臨界機組。
國家能源集團天津公司副總經理 潘夏清:通過整體延壽改造,機組将再次進入新的生命周期,可繼續服役30年,這是目前國内唯一一個通過創新升級機組整體延壽30年的在役煤電項目。
項目的投運有效填補了我國電力裝備升級改造的産業空白,爲國内外老舊燃煤發電機組跨代升級、延壽改造探索新路徑、提供新思路。
電廠換“心”一組運行一組改造
交叉難度大
盤山電廠的創新升級與延壽改造項目,不同于一般基建和檢修工程。項目需對兩台機組進行有序拆除與重建,且在施工期間,需确保另一台機組單獨運行時供電、供熱、供汽的安全穩定。這給工程建設增加了不少難度,他們是如何克服的呢?
中國能建華北電力設計院副總經理 聶恒寬:這個電廠最大的難度是一台機組運行,另外一台機組改造,這裏交叉難度是很大的,它的油、氫各個方面都不是很容易的事情。
聶恒寬告訴記者,由于時間久遠,源自蘇聯的電機圖紙已大多遺失。
中國能建華北電力設計院副總經理 聶恒寬:我們采用了三維掃描技術,把廠房裏都掃描成圖,然後我們在這個基礎上進行設計。我們很多的規範都得調整,要按現在的規範去驗算,哪些可以用,哪些不可以用,整個過程很艱辛。
這次改造的1号機組充分利用廠區現有條件,将原有主廠房框架及基礎、汽機房、鍋爐房、集控樓等輔助系統進行鋼結構加固改造,同時對鍋爐、汽輪機、發電機等電廠核心的三大主機整體更換升級,也就是将電廠的“心肺”功能換新,肌體組織加固改造,讓老電廠煥發新活力。
國家能源集團天津盤山電廠工程技術部經理 鄧金波:我們充分結合現場施工環境變化動态完善拆除方案,有效克服了整機拆除施工風險高、工作難度大、無經驗借鑒等因素,拆除總重量超2萬噸,拆除電纜1200餘公裏,相當于北京到上海的直線距離。同時,保障了2号在運機組的安全穩定運行。
項目在改造過程中,技術人員采用參數跨代升級、大容量供熱、深度調峰、熱電解耦、回熱優化等創新升級技術,進一步提高了機組的安全性、可靠性、經濟性和靈活性,實現了老舊裝備的升級換代、機組的技術參數及指标整體升級。
國家能源集團天津盤山電廠副總經理 王九崇:這次改造,這個汽輪機的級數,包括效率都有很大提升。改造以後汽輪機的熱耗大約是7243千焦,原來大約是8300千焦,折合成煤耗,每度電降低45克煤。
煤電低碳化改造是大勢所趨
煤電作爲我國電力供應的主體,其設備更新和升級對于保障國家能源安全、促進電力工業高質量發展具有重要意義。專家表示,對我國現有煤電機組開展延壽改造技術上可行、經濟上合理,是大勢所趨。目前國内多家煤電企業開展了延壽改造評估并獲得延壽運行許可。
中國能建華北電力設計院副總經理 聶恒寬:盤山電廠這個項目,比國内新建工程大概投資節約了44%,可以說是目前國内性價比最高的大型火電廠。兩台機組每年可以節約标煤22萬噸,改造之後機組的供熱能力提高了近兩倍,不僅能夠滿足天津薊州區的供熱需求,而且還增加了外供2000萬平方米的供熱能力,真正實現了經濟效益、社會效益和環境效益的完美結合。
相比新建煤電機組,低碳化改造尤其是延壽升級改造是更爲經濟和短周期的方式,成本低,見效快。
據統計,2030年左右是煤電機組延壽高峰期,屆時我國約有接近1億千瓦的煤電機組達到設計壽命,約占煤電總裝機量的10%,到期機組的關停和延壽策略對于确保電力系統安全、如期實現雙碳目标具有非常重要的意義。
中國能建華北電力設計院副總經理 聶恒寬:這類的電廠所處的位置都是比較好的,尤其是這些供熱的電廠,在供電的同時實現了供熱。在改造過程中,還可以把先行電力系統的一些要求加進去,比如制氫、制氨,等等;還可以變成一個綜合能源的服務站,讓它煥發新的生命力。
我國煤電領域設備更新市場規模巨大
近年來國家在電力設備節能降碳、提高能效、回收利用等方面出台一系列政策,我國煤電領域設備更新市場規模巨大。
根據中國電力企業聯合會數據,截至2024年9月底,我國煤電裝機容量11.8億千瓦,占我國總發電裝機的37.3%;2024年前三季度,煤電發電量4.1萬億千瓦時,占我國全口徑發電量的54.4%。煤電以不足40%的裝機占比承擔了全國70%的頂峰保供任務和近80%的調節能力,仍發揮着保障電力安全穩定供應的“頂梁柱”和“壓艙石”作用,有力保障了我國民生用電和經濟社會發展需求。
中國電力企業聯合會副秘書長 丁永福:電力設備更新改造具有較強的産業鏈乘數效應,能帶動電氣設備、金屬冶煉等多個行業需求增長。初步估算,新一輪電力設備更新改造的市場規模将達上萬億,市場潛力大、空間廣。通過電力設備更新升級,有助于提高設備能效,降低能源消耗,推進綠色低碳轉型。
今年6月,國家發改委、國家能源局發布了《煤電低碳化改造建設行動方案(2024—2027年)》,明确提出要推動煤電行業的低碳化轉型,通過實施煤電機組改造升級,進一步降低煤電機組能耗,提升靈活調節能力和清潔高效水平。根據《行動方案》,到2027年煤電低碳發電技術路線将進一步拓寬,建造和運行成本顯著下降。相關項目度電碳排放較2023年同類煤電機組平均碳排放水平降低50%左右,接近天然氣發電機組碳排放水平。