多能互補 一家火電企業的低碳轉型實踐

在碳達峰、碳中和的大背景下，傳統能源轉型升級迫在眉睫。傳統火電企業將走向何方？近日，國家首個利用既有火電通道打捆外送新能源多能互補項目——蒙西托克托200萬千瓦新能源外送項目，首批機組正式并網發電，標志著作為世界在役最大火電廠的大唐托克托發電公司（下稱“大唐托電”），實現由傳統的火力發電向風、光、火多能互補轉型。

　　火電廠轉型“綠電廠”，火電角色從基荷電源向調峰電源轉變，火電企業積極轉向綜合能源服務商……眼下，大唐托電正交出自己的低碳轉型答卷。

　　綠色轉型勢在必行

　　電力是最主要的減碳行業，而火電又是我國目前能源結構中占比最大的能源形式。作為火電行業的“龍頭”企業，大唐托電總裝機672萬千瓦，年供電量達300多億千瓦時，是世界在役最大火力發電廠，供應著京津唐電網約四分之一的電力。

　　“雙碳背景下，綠色低碳轉型是火電企業的主題。”大唐托克托新能源事業部黨委書記、執行董事王長庚表示，一方面火電作為基礎電源支撐仍發揮著重要作用，也是國家電力安全的重要保障；另一方面火電的角色正在發生變化，逐步從基荷電源向調峰電源轉變、從規模化向集約化轉變、從經濟型向高質量發展轉變。

　　要適應新能源接入、支撐電網平穩升級，火電機組靈活性改造是前提基礎。對此，內蒙古專門出臺煤電靈活性改造行動計劃，力爭“十四五”期間完成3000萬千瓦燃煤機組靈活性改造，新增系統調節能力300萬千瓦左右。不過靈活性改造成本高昂，火電深度調峰運行還會帶來發電量減少、經濟效益下滑。

　　為解決上述問題，內蒙古的首創之舉是鼓勵火電廠自建新能源發電項目，實現火電和綠電的耦合發展，改變煤電和新能源零和博弈的對立關系，電廠的主體積極性被大大激發出來。大唐托電就是實踐先行者，率先于2021年建設蒙西托克托外送200萬千瓦風光項目，加快從傳統煤電廠轉型為既有煤電也有綠電的新型綠色電廠。

　　展開來說，該項目包含170萬千瓦風力發電和30萬千瓦光伏發電，是國內首個利用既有火電通道打捆外送新能源的多能互補項目，即把風光項目所發“綠電”，匯集到大唐托電現有的電力外送通道，送至京津唐電網，實現新能源項目送出線路投資零新增，并提高原有輸電通道利用率。同時，依托大唐托電原有的火電機組龐大容量進行深度調峰，實現火電與新能源多能互補發電，確保打捆外送電力的平穩送出。

　　“綠電”進京成為現實

　　寒冬臘月，內蒙古高原北風冷冽。蒙西托克托外送200萬千瓦風光項目和林格爾項目部施工現場依然在緊張施工中，一臺臺風力發電機拔地而起，一排排光伏板鋪設整齊。

　　王長庚介紹，項目所在地氣候多風干旱、日照充足，據測算4個風電場年均利用小時數均超過2100小時，光伏年均利用小時數在1500小時以上。隨著近期該項目首批機組的并網發電，數百公里外的京津唐電網將進一步提升“綠電”比例，保障京津唐地區日益增長的電力需求。

　　踏勘選址、催盯供貨、基礎澆筑、風機吊裝、靜態調試，各環節有序銜接、齊頭并進……170萬千瓦風力發電項目采用大功率風機、總裝機重量超520噸，吊裝難度巨大，為確保項目進度，項目建設者們不斷優化工序工藝，大大縮短了整機吊裝時間。

　　“風機輪轂中心高107米，葉片長91米，掃風面積相當于3個足球場大，每旋轉一周可以發出綠電10.4度。”現場工作人員介紹，一臺風機每小時發電量接近1萬度，夠一個家庭用三四年。

　　在30萬千瓦光伏項目中，大唐托電創新性采用“固定支架+柔性支架”建設，保證陣列滿容鋪設的同時提高土地利用率，并結合項目需求打破組件傳統固定方式，實現了“上可發電、下可養殖”。據測算光伏板下可集中放牧10萬余只羊，促進當地畜牧業規模化發展和鄉村振興。

　　該項目全容量投產后，每年可生產綠電41億千瓦時以上，托電外送通道中綠電比例將達到15%。同時節約標煤超過143萬噸，減少二氧化碳排放超過350萬噸，將有力推動首都北京及內蒙古自治區盡快實現碳達峰、碳中和。

　　實現“風光火”打捆外送

　　蒙西托克托200萬千瓦新能源外送項目創新利用煤電通道裕量開發新能源，開辟了一條新能源大規模開發的新路徑。“為配合新能源項目建設，我們同步開展了10臺機組靈活性改造，改造后1-8號機組最小技術出力能夠達到20%額定容量，9、10號超超臨界機組最小技術出力能夠達到30%額定容量。為新能源外送釋放了充足的調峰空間。”大唐托電總工程師郭洪義說。

　　500kV升壓站工程是200萬千瓦新能源外送項目的重要部分，承擔著新能源項目整體接入送出的重大任務，是新能源打捆外送的核心樞紐。技術人員通過大量專題計算，解決了“風光火”聯合送出的次同步諧振問題，順利迎來設備聯調聯試，全面推動配套線路工程隨主體工程同步投運。

　　“風光火”打捆外送作為一個新型的電力系統，在世界上也是規模最大、最復雜的輸電系統，復雜性不言而喻。當前容量下的次同步諧振難題已被攻克，下一步大唐托電還需繼續開展混合電力系統聯合運行、電網安全穩定性研究、新型電力系統對新能源入網要求等科技創新與技術攻關，打造一套“本質安全型、電網友好型”風光火打捆外送項目示范。

　　內蒙古自治區能源局有關負責人表示，通過將內蒙古的綠色電力與火電打捆輸送至京津唐電網負荷中心，區內清潔能源在更大范圍內實現優化配置，并為存量火電送出通道利用率提升以及新能源規模化、集中化、基地化開發模式探索了寶貴經驗。