多能互补 一家火电企业的低碳转型实践

  在碳达峰、碳中和的大背景下，传统能源转型升级迫在眉睫。传统火电企业将走向何方？近日，国家首个利用既有火电通道打捆外送新能源多能互补项目——蒙西托克托200万千瓦新能源外送项目，首批机组正式并网发电，标志着作为世界在役最大火电厂的大唐托克托发电公司（下称“大唐托电”），实现由传统的火力发电向风、光、火多能互补转型。

  火电厂转型“绿电厂”，火电角色从基荷电源向调峰电源转变，火电企业积极转向综合能源服务商……眼下，大唐托电正交出自己的低碳转型答卷。

  绿色转型势在必行

  电力是最主要的减碳行业，而火电又是我国目前能源结构中占比最大的能源形式。作为火电行业的“龙头”企业，大唐托电总装机672万千瓦，年供电量达300多亿千瓦时，是世界在役最大火力发电厂，供应着京津唐电网约四分之一的电力。

  “双碳背景下，绿色低碳转型是火电企业的主题。”大唐托克托新能源事业部党委书记、执行董事王长庚表示，一方面火电作为基础电源支撑仍发挥着重要作用，也是国家电力安全的重要保障；另一方面火电的角色正在发生变化，逐步从基荷电源向调峰电源转变、从规模化向集约化转变、从经济型向高质量发展转变。

  要适应新能源接入、支撑电网平稳升级，火电机组灵活性改造是前提基础。对此，内蒙古专门出台煤电灵活性改造行动计划，力争“十四五”期间完成3000万千瓦燃煤机组灵活性改造，新增系统调节能力300万千瓦左右。不过灵活性改造成本高昂，火电深度调峰运行还会带来发电量减少、经济效益下滑。

  为解决上述问题，内蒙古的首创之举是鼓励火电厂自建新能源发电项目，实现火电和绿电的耦合发展，改变煤电和新能源零和博弈的对立关系，电厂的主体积极性被大大激发出来。大唐托电就是实践先行者，率先于2021年建设蒙西托克托外送200万千瓦风光项目，加快从传统煤电厂转型为既有煤电也有绿电的新型绿色电厂。

  展开来说，该项目包含170万千瓦风力发电和30万千瓦光伏发电，是国内首个利用既有火电通道打捆外送新能源的多能互补项目，即把风光项目所发“绿电”，汇集到大唐托电现有的电力外送通道，送至京津唐电网，实现新能源项目送出线路投资零新增，并提高原有输电通道利用率。同时，依托大唐托电原有的火电机组庞大容量进行深度调峰，实现火电与新能源多能互补发电，确保打捆外送电力的平稳送出。

  “绿电”进京成为现实

  图为蒙西托克托200万千瓦新能源外送项目。朱森 摄

  寒冬腊月，内蒙古高原北风冷冽。蒙西托克托外送200万千瓦风光项目和林格尔项目部施工现场依然在紧张施工中，一台台风力发电机拔地而起，一排排光伏板铺设整齐。

  王长庚介绍，项目所在地气候多风干旱、日照充足，据测算4个风电场年均利用小时数均超过2100小时，光伏年均利用小时数在1500小时以上。随着近期该项目首批机组的并网发电，数百公里外的京津唐电网将进一步提升“绿电”比例，保障京津唐地区日益增长的电力需求。

  踏勘选址、催盯供货、基础浇筑、风机吊装、静态调试，各环节有序衔接、齐头并进……170万千瓦风力发电项目采用大功率风机、总装机重量超520吨，吊装难度巨大，为确保项目进度，项目建设者们不断优化工序工艺，大大缩短了整机吊装时间。

  “风机轮毂中心高107米，叶片长91米，扫风面积相当于3个足球场大，每旋转一周可以发出绿电10.4度。”现场工作人员介绍，一台风机每小时发电量接近1万度，够一个家庭用三四年。

  在30万千瓦光伏项目中，大唐托电创新性采用“固定支架+柔性支架”建设，保证阵列满容铺设的同时提高土地利用率，并结合项目需求打破组件传统固定方式，实现了“上可发电、下可养殖”。据测算光伏板下可集中放牧10万余只羊，促进当地畜牧业规模化发展和乡村振兴。

  该项目全容量投产后，每年可生产绿电41亿千瓦时以上，托电外送通道中绿电比例将达到15%。同时节约标煤超过143万吨，减少二氧化碳排放超过350万吨，将有力推动首都北京及内蒙古自治区尽快实现碳达峰、碳中和。

  实现“风光火”打捆外送

  蒙西托克托200万千瓦新能源外送项目创新利用煤电通道裕量开发新能源，开辟了一条新能源大规模开发的新路径。“为配合新能源项目建设，我们同步开展了10台机组灵活性改造，改造后1-8号机组最小技术出力能够达到20%额定容量，9、10号超超临界机组最小技术出力能够达到30%额定容量。为新能源外送释放了充足的调峰空间。”大唐托电总工程师郭洪义说。

  500kV升压站工程是200万千瓦新能源外送项目的重要部分，承担着新能源项目整体接入送出的重大任务，是新能源打捆外送的核心枢纽。技术人员通过大量专题计算，解决了“风光火”联合送出的次同步谐振问题，顺利迎来设备联调联试，全面推动配套线路工程随主体工程同步投运。

  “风光火”打捆外送作为一个新型的电力系统，在世界上也是规模最大、最复杂的输电系统，复杂性不言而喻。当前容量下的次同步谐振难题已被攻克，下一步大唐托电还需继续开展混合电力系统联合运行、电网安全稳定性研究、新型电力系统对新能源入网要求等科技创新与技术攻关，打造一套“本质安全型、电网友好型”风光火打捆外送项目示范。

  内蒙古自治区能源局有关负责人表示，通过将内蒙古的绿色电力与火电打捆输送至京津唐电网负荷中心，区内清洁能源在更大范围内实现优化配置，并为存量火电送出通道利用率提升以及新能源规模化、集中化、基地化开发模式探索了宝贵经验。（记者 安路蒙）