东海之滨,甬江潮涌。今年11月3日,随着国家能源集团浙江公司北仑电厂9号机组顺利投产,这座历经36年跨越发展的火电航母,再次以734万千瓦火电总装机容量问鼎全国最大火电厂。锚定从“大而全”向“强而优”的发展方向,北仑电厂以“三改联动”为引擎、清洁高效为内核、三生融合为底色,在新型电力系统建设与新一代煤电转型升级的时代浪潮中,书写着传统火电向现代化综合能源基地转型的高分答卷。

图为北仑电厂航拍

“三改联动”破局:老电厂的“焕新密码”

“创新,就是要敢于先行先试!我们率先开展重大技术改造,通过‘三改联动’让老机组焕发新生。”北仑电厂总工程师王崇如的话语,道出了企业持续领跑的内在逻辑。

随着社会经济发展,优化能源结构和推进煤炭清洁高效利用为火电企业提出了更高要求。如何持续提升机组的清洁高效和灵活性水平,成为事关该厂绿色低碳转型的重要课题。该厂以节能降碳改造、机组灵活性改造、供热改造“三改联动”为抓手,开启了“绿色化、清洁化、智慧化”的升级之旅。

2018年,针对20世纪90年代投产的1号、2号机组供电煤耗高,特别是锅炉炉膛煤种适应性差、极易结渣等问题,该厂率先实施了全国首台60万千瓦亚临界机组综合升级改造,采用“锅炉提升再热蒸汽温度改造+汽轮机通流改造+供热改造”的技术路线,让煤电机组更加清洁高效、绿色低碳。

“当时1号机组锅炉改造重点是要提高锅炉效率,拓宽煤种适应性,也就是让锅炉从吃‘细粮’改为吃‘粗粮’,难度非常大。”浙江首席工人徐仲雄,锅炉改造负责人回忆道。

“那就想办法把锅炉接长!”经过3个多月的反复研究论证,徐仲雄提出“挂着吊”的创新方案,在炉膛顶部搭建承重钢架,用高强度钢索将水冷壁悬挂固定,再逐步下放调整,成功将锅炉炉膛接长2米。改造完成后,机组不仅有效解决了低灰熔点煤种燃烧结焦、低负荷稳燃等难题,锅炉效率还提升至93.91%。

“综合升级改造后,1号机组热再温度由537摄氏度提升至570摄氏度,额定容量增至63万千瓦,供电煤耗下降了16克每千瓦时,最大供热能力达到400吨每小时,形成了技术经济性极佳的亚临界煤电机组提效技术落地示范。”谈及改造成果,李国明依然掩不住喜悦和自豪。

李国明是该厂汽机专家,也是国家能源集团劳动模范。10年间,他负责或全过程参与了北仑电厂7台机组的增容提效改造工作。

“2020年到2021年,我们先后完成了两台百万千瓦机组扩容提效改造工作。其中6号机组还是全国首台扩容提效改造成功的百万千瓦机组。”改造后,每台机组容量增至105万千瓦,供电煤耗下降了3.1克每千瓦时,每年增发电量约5亿千瓦时。

不仅如此,该厂在改造过程中同步引入国能智深EDPF-NT+系统,率先让百万千瓦等级煤电机组DEH控制系统用上了“中国脑”。机组响应电网指令速度提升40%,有效贯彻落实国家“重大装备国产化”战略决策,推动了核心技术国产化、自主化和智慧化落地。

图为该厂百万机组扩容提效改造项目竣工照片

以创新为动力,以新质生产力赋能高质量发展,北仑电厂的转型之路从未止步。36年来,该厂先后完成10余项国内首创大型技改成果,200余项重点技术改造,累计获授权专利61项、省部级及以上科技进步奖17项。

“十四五”以来,在“四个革命、一个合作”能源安全新战略指引下,我国加速构建新型电力系统,新能源产业发展迅猛,风电、光伏发电装机容量已接近全国电力总装机容量的一半,构建起全球最大、发展最快的可再生能源体系。面对新能源大规模并网带来的电网调峰需求以及电力市场新形势,北仑电厂加快研究火电机组灵活性改造技术,积极推动煤电机组深度调峰、快速爬坡等高效调节能力进一步提升,全厂机组均具有深度调峰能力,进一步发挥煤电机组“兜底保供+深度调峰+灵活响应”作用,助力新能源消纳。

作为北仑区50平方公里范围内的最大热源点,近年以来,北仑电厂通过持续地开展供热改造,全厂机组均可以对外供热,形成了有效覆盖高、中、低压力范围的供热能力,已累计对外供热超4050万吨。“未来,北仑电厂还将进一步提升供热能力,布局管网建设,向着打造‘千万吨级’供热基地的目标踔厉奋发,为周边化工园区、工业企业以及居民生活提供了更加优质可靠的热源保障。”王崇如介绍说。

清洁高效智慧:新机组的“绿色答卷”

秋尽冬始,枫丹柿红,截至今年11月17日,北仑电厂年累计发电量达301.69亿千瓦时,较去年同期提前23天突破300亿大关,其中今年新投产的8号、9号机组百万千瓦超超临界二次再热机组已累计发电超过33亿千瓦时。

走进“四机一控”百万机组集控室,巨大的显示屏上实时跳动着的生产运营数据映入眼帘。两台新机组满负荷供电煤耗约为260克每千瓦时,接近设计煤耗,相比常规百万千瓦一次再热机组下降近15克/千瓦时。颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度,分别为0.6、5、16毫克/标立方,不仅远优于国家的5、35、50毫克/标立方,更是比常规百万千瓦机组下降约50%。

图为该厂四台百万机组航拍

“新投产的两台机组创新应用了新一代高效脱硫除尘一体化技术,在成本和能耗上大幅降低,效能显著提升。”项目负责人孙城,指着显示屏上的数据介绍。

为更好地贯彻落实国家能源局《新一代煤电升级专项行动实施方案》,推动新一代煤电全方位升级,北仑电厂在8号、9号机组建设中投入1.6亿元科技资金,开展百万千瓦超超临界二次再热机组低碳高效灵活协同关键技术研究,首创百万千瓦级机组引风机动叶变频应用,创新实施12级回热系统、高效脱硫除尘一体化等十余项技术,努力争创国内领先的现代化煤电新标杆。

高效调节是新一代煤电升级的核心目标。该厂深入研究供电煤耗、低负荷煤耗攀升幅度、深度调峰最小出力、负荷变化速率、一次调频、启停调峰等指标要求,通过技术创新满足电网发展新趋势。

“8号、9号机组可在15%至100%额定负荷范围实现灵活调节,且升降负荷速率峰值可达每分钟2.5%额定负荷,较传统百万千瓦机组响应速度提升近40%。”该厂运行调试组负责人严仕军介绍说。

图为百万机组集控室内操作员正聚精会神监盘

利用多能互补和储能耦合等技术,该厂两台6.25兆瓦风电与47.57兆瓦光伏全部接入电网和厂用电,能够实现绿电100%消纳,厂用电率降低0.2%。

依托国产BIM、人工智能、大数据分析和工业5G网络等先进技术,该厂建成了智能发电与智慧管控双平台,全面实现设备运行状态在线监测、故障智能诊断、风险自动预警与优化控制。

谈及未来计划,孙城有感而发道,“下一步,我们还要加快AI视频分析、黑灯车间、智慧燃料等项目落地,要让每一克煤释放最大效益。”

三生融合发展:城市里的“共生图景”

绿树掩映,白鹭翔集,很难想象这是一座年发电量超400亿度的大型火电厂。作为浙江省能源行业首家“三生融合”试点单位,北仑电厂早已打破“工厂”与“城市”的边界,在保障能源安全的同时,绘就生产发展、生活美好、生态和谐的美好画卷。

2024年8月,来自伊拉克、贝宁、坦桑尼亚、葡萄牙、罗马尼亚等“一带一路”国家的30多名研修班学员走入北仑电厂。“这里环境真美”,学员们一进入厂区便纷纷称赞不已。当了解到该厂已累计投入环保资金超60亿元,实现污染物近零排放时,学员们不禁赞叹,“真是太令人印象深刻了”。

阿富汗经济部经济评估专家赫达亚图拉·扎费尔是第一次来到中国,看到该厂人与自然和谐共生的画面,感触特别深。“我要多拍些影像资料,让阿富汗的朋友们看看中国的发展,看看中国的能源企业。”

绿色是北仑电厂的鲜明底色,也是企业的一张金名片。漫步厂区,两千余棵香樟树郁郁葱葱,四季各类灌木花草争奇斗艳。9台机组源源不断为城市提供着清洁电能,一座座封闭煤场守护着机组“口粮”生命线;海岸线上,光伏面板组成蓝色的海洋,在阳光下闪闪发光;高大的风机迎风舞动,“火风光储”多元化发展的绿色能源画卷徐徐展开。

追青逐绿,向美而行。一直以来,北仑电厂积极践行“两山”理念,始终坚持企业发展和生态环保同题共答,先后完成国内最大规模的5台60万千瓦火电机组脱硫、脱硝改造,7台机组超低排放改造,露天煤场全封闭改造,脱硫废水零排放改造等项目,以实干实绩踏实地走好绿色发展之路。

为了让天更蓝、海更清,2021年以来,北仑电厂为自备散货煤码头泊位配备了码头岸电系统,靠港煤轮可改为使用该厂岸上电源为煤轮上的主要船载系统供电。

“岸电系统运行以来,不仅减少了船舶海运燃油消耗,降低了船舶尾气排放,更有效改善船用辅机发电产生的振动及噪声,大幅减少了对船上精密设备的工况、使用寿命等的不良影响,实现了企业环保效应和社会效应双赢。”项目负责人夏立浩骄傲地说。

从厂区内的绿意盎然到厂区外的生态守护,北仑电厂将“三生融合”的理念不断延伸,“电厂不仅要发电,更要守护绿水青山。”已成为该厂职工的共识。

2024年6月,北仑电厂首次开展增殖放流活动。2900万尾银色岱衢族大黄鱼、小黄鱼、褐菖鲉等鱼苗在志愿者手中倾泻而下,伴随着“哗啦啦”的水声,鱼苗投入大海的怀抱。

为助力近岸渔场修复和生物多样性保护,北仑电厂投入资金超1800万元,累计组织7次增殖放流活动,覆盖象山港、郭巨海域等重点水域。黄姑鱼、黑鲷、梭子蟹及海蜇等共计1.04亿个单位回归大海,用实际行动践行着对生态保护的承诺。

图为该厂开展增殖放流活动在周边海域投放鱼苗

逐绿前行的路上,北仑电厂始终敞开大门架起 “连心桥”,通过常态化开展 “企业开放日”“环保设备公众开放日”等活动,把绿色发展理念转化为看得见、摸得着的直观体验。20多年来,超20万名访客在这里近距离领略现代化电厂风采,感受能源企业的绿色蜕变。

潮起东海阔,扬帆再出发。从荒滩野涂到现代化综合能源基地,北仑电厂用36年的坚守与创新,诠释了传统火电的转型密码。一代代北电人以匠心担使命,以创新谋发展,在东海之滨书写着绿色发展的新篇章。奋楫扬帆,在未来绿色低碳发展的新征程上,这座“超级电厂”必将以更强劲高效的动能、更清洁低碳的姿态,书写新的璀璨篇章!(施丹妮 年越 齐伟杰)

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