北極星火力發(fā)電網訊:依據國家發(fā)展改革委、國家能源局制定的《清潔能源消納行動計劃（2018-2020年）》，2018年，清潔能源消納取得顯著成效，預計到2020年能夠基本解決清潔能源消納問題，并對各省區(qū)清潔能源消納目標做出規(guī)定。在新能源消納并網過程中，天然氣發(fā)電將挑起與可再生能源的互補的重擔，為電網的靈活穩(wěn)定運行保駕護航。這其中，電力輔助服務無疑將成為燃氣電廠提升運行靈活性、穩(wěn)定性和經濟性的新落腳點。

（來源：微信公眾號“GE發(fā)電”ID：GE_PowerGen_China）

電力輔助服務是指為維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行或恢復系統(tǒng)安全，以及為保證電能供應，滿足電壓、頻率質量等要求所需要的一系列服務，主要包括調頻、調峰、備用、無功支持及黑啟動等。當燃氣電廠增強應對突發(fā)事件能力，提升調峰能力，以及更好完成電網一次調頻的考核等，這些無疑會為電廠運營提升穩(wěn)定性，同時增加盈利能力。

今天，我們將從一次調頻、快速變負荷、孤島運行三方面，與大家一起探討燃機輔助功能的應用及對電廠的裨益。

一次調頻

當供需平衡打破，升降負荷靈活應對

頻率是衡量電能質量的基本指標之一，也是反映電網電能供需平衡的標志。當電力系統(tǒng)的供需達到平衡，電能質量最好。一旦供需打破，例如突然增加了大用電量的用戶，或是某個上網運行的發(fā)電廠突然跳閘，都會改變電網頻率，偏離系統(tǒng)額定值（中國為50赫茲），這會損傷用電設備。一次調頻功能就是應對電網頻率變化的有效手段。當搭載在發(fā)電機組上的轉速探頭檢測到頻差產生，意識到電網的供需不平衡，燃機就會立即做出反應，直接調節(jié)燃料給定值，迅速改變負荷，使供需重新達到平衡。

如今，上網的發(fā)電機組每年都會接受來自電網的嚴格的一次調頻指標考核，包括一次調頻正確動作率、響應時間、調頻死區(qū)、調速系統(tǒng)轉速不等率和一次調頻投入的最大調整負荷限幅等。不能滿足標準要求的電廠將會面臨罰款，能否順利完成一次調頻，不僅關乎電網的安全穩(wěn)定運行，也關系到了每個燃氣電廠的運行效益。

GE發(fā)電團隊通過全球和國內大量的、長期的機組運行數據積累，形成了獨到的一次調頻設置方案，有效加強一次調頻的效果，如用可變的轉速不等率來加強前饋作用、增強負荷疊加作用、減少調頻死區(qū)，配合控制系統(tǒng)中的燃燒穩(wěn)定功能，既滿足一次調頻要求又確保機組安全穩(wěn)定運行。

不同區(qū)域的電網對于一次調頻的要求不盡相同，GE會根據電網的具體需求、機組實際運行情況和機組特性來定制控制軟件的參數。目前，已有多家燃氣電廠攜手GE完善并在實際操作中優(yōu)化了一次調頻功能，提高了電網考核的合格率。

快速變負荷

增強調峰能力，更好配合新能源消納

隨著新能源發(fā)電并網規(guī)模逐漸加大，電網負荷及峰谷差也越來越大，為適應調峰需求，燃氣電廠在快速升降負荷上需要結合燃機本身的參數并對硬件、軟件進行升級，提高快速升降負荷能力。

以廣泛應用的F級燃機為例，GE Fast Ramp快速變負荷軟件，可以針對不同的用電需求做出快速反應，可將燃機加載和停機的時間縮減一半。如當電網負荷提升，Fast Ramp快速變負荷套件就會根據載荷變化實時地控制燃料控制閥，從而為燃機提供更多燃料。

通常，9F.03燃機切換負荷的能力是每分鐘可以實現升或降22兆瓦。一旦電網的需求超出燃機調整負荷范圍，容易出現黑屏或掉機的情況。搭載Fast Ramp快速變負荷軟件之后，可以將燃機調整負荷能力提升到每分鐘升或降55兆瓦，將燃機的反應速度提升了1.5倍。

根據GE燃機機組的海外運行經驗，GE的Fast Ramp在保證排放合格同時，提供了世界級的快速載荷調整能力：單機循環(huán)調整能力處于領先水平，聯合循環(huán)調整能力也會根據余熱鍋爐和燃機輪機的條件進行最優(yōu)化和最大化而不會被其限制。一些國家會對采用電力輔助功能的電廠進行有償鼓勵，因此采用Fast Ramp快速變負荷服務的電廠有可能得到合理經濟補償，在集中競價或招標采購中贏得優(yōu)勢電價，提升了盈利能力。

以意大利發(fā)電市場為例，意大利發(fā)電市場集齊了世界三大燃機供應商以及本土供應商的F級燃機，使大部分電廠都在積極提高自身的響應能力以爭取最大利潤。意大利EDISON SPA在10多臺9F.03燃機上搭載了Fast Ramp，目前機組安全穩(wěn)定運行，效果良好。此外Fast Ramp在意大利A2A SPA，日本東京電力9F.04機組的安裝運行都具有參考意義。諸如美國等集中式市場模式和市場交易相結合的地區(qū)，SOUTHERN CALIFORNIA EDISON客戶在7F燃機安裝并運行Fast Ramp以后，快速應對電網調度的載荷需求，并且贏得優(yōu)勢電價。

孤島運行

如若事故來襲，迅速恢復供電我行

如何提升應對突發(fā)事件的能力？這也是燃氣電廠運營者的關注點。尤其是我國東南沿海地區(qū)的電廠，時常遇到臺風等自然災害的挑戰(zhàn)，例如2017年的“天鴿”臺風，造成了珠海、澳門兩地電力系統(tǒng)一度癱瘓，出現了長時間停電的現象，導致了巨大的損失。同一年，國家能源局南方監(jiān)管局下達指示，要切實提升對澳供電能力及主力電源抗臺風災害的能力，真正做到防患于未然。為達成這一目標，就有電廠將機組FCB改造提上日程。

FCB即Fast Cut Back，指機組在運行期間因突然出現的電網故障而與其解列，瞬間甩掉外供電負荷，維持發(fā)電機帶廠用電運行，即孤島運行，并且在主網故障排除后，機組能夠快速同期并網，迅速恢復對外供電。

目前我國燃煤機組基本都有FCB功能。相較于燃煤機組，燃機進行燃燒和做功的是一個設備，缸體厚度更薄，高溫做功部件能量密度大等，只要在同等的安全的升降負荷范圍內，應力水平比燃煤機組更低，對燃機本體的影響更小。所以燃機（單循環(huán)運行時）的負荷響應速度、啟停更快，負荷調節(jié)的范圍更大。

當前，新能源發(fā)電與其它電源互相協(xié)調發(fā)展的技術管理體系尚未建立，大規(guī)模并網有待不斷完善。在這一環(huán)境下，加強燃機輔助功能成為面向未來的必要措施。何況，在增加電網靈活和穩(wěn)定性的同時，電廠也可以提升自身的穩(wěn)定運行能力及經濟性，何樂而不為？