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火电机组深度调峰有关供热汽轮机及其

系统改造技术研究介绍

摘要：随着我国“3060”战略目标规划，火电机组深度调峰灵活性运行是

国家能源行业发展的大趋势，本文从供热机组汽机专业角度，在考虑安全性、可

靠性的前提下，通过系统性分析，对现有火电供热机组深度调峰及灵活性能力提

升的技术路线进行归纳和介绍。为供热汽机灵活性改造后寿命、效率、环保、经

济性能等方面的改变提供建议的目的。

关键词：火电机组深度调峰供热汽轮机

一、概述

随着我国“3060”战略目标规划实行，火电机组深度调峰灵活性运行是国家

能源行业发展的大趋势。到2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左

右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上；中国将大力支持国家

能源绿色低碳发展，不再新建境外火电项目。2021年10月29日，国家发展改革

委、国家能源局发布关于开展全国火电机组改造升级的通知，制定并印发了《全

国煤电机组改造升级实施方案》，大力推进全国煤电机组升级改造，促进电力行

业清洁低碳转型。

2020年，新增发电装机以新能源为增量主体。并网风电、太阳能发电新增装

机合计11987万千瓦，超过上年新增装机总规模，占2020年新增发电装机总容

量的62.8%，连续四年成为新增发电装机的主力。2020年包括煤电、气电、生物

质发电在内的火电新增装机占全部新增装机的29.53%，与2015年相比降低21个

百分点；水电新增装机占比为6.93%。到“十四五”末，预计可再生能源发电装

机占我国电力总装机的比例将超过50%。可再生能源在全社会用电量增

量中的占比将达到三分之二左右，在一次能源消费增量中的占比将超过50%，

可再生能源将从原来能源电力消费的增量补充，变为能源电力消费的增量主体。

当前我国东北、西北和华北地区的民生采暖主要依赖燃煤热电机组，冬季供

热期调峰困难。而解决燃煤热电机组的调峰问题，实现热电解耦是关键。煤电机

组不仅总量大，其灵活性潜力也十分可观，通过灵活性改造，火电机组可以增加

20%以上额定容量的调峰能力。同时，煤电机组灵活性改造经济性也具有明显优

势，灵活性改造单位投资远低于新建调峰电源投资。因此，提升我国火电机组

（尤其是热电机组）的灵活性运行能力，增大燃煤机组调峰能力，有效提升电力

系统调峰能力，减少弃风弃光现象，是符合我国清洁低碳转型的优化选择。

国家在《热电联产管理办法》（发改能源【2016】617号）中指出，鼓励热

电机组配置蓄热、储能等措施实施深度调峰，并给予调峰补偿。各省也相继出台

了电力调峰辅助服务市场运营规则，在热电厂厂内增加电蓄热调峰设施，提升调

峰能力，同时通过调峰辅助市场交易获得经济补偿的盈利模式。

二、供热机组深度调峰的技术措施

目前，供热机组为进一步提高供热能力并降低电负荷，实现即深度调峰，不

同机组宜选择不同深度调峰技术，在考虑投资经济性和灵活性等因素后，制定相

应的技术措施。

常用供热机组深度调峰技术有：低压缸切除、旁路蒸汽供热和储热蓄能技术

（储热蓄能设备一般有蓄热水罐、固体蓄热锅炉和电极锅炉）。

2.1低压缸切除技术

低压缸切除技术以投资低、运行灵活和改造范围低等优点逐渐成为深度调峰

的常用技术措施，投资收益较高。在要求深度调峰时，将原进入低压缸做功的蒸

汽用于供热，仅保留少量冷却蒸汽进入低压缸，实现切除低压缸运行，减少了冷

源损失，机组发电出力显著减小，供热能力大幅提升。供热需求量较低时或者发

电负荷要求增加时，机组可切换到抽凝运行模式，发电出力快速恢复。

低压缸切除技术方案（如下图所示）：

①、增加低压缸冷却蒸汽旁路系统。

②、对中低压连通管进行改造并增设双向密封的抽汽调整蝶阀。

③、增设抽汽管道及相关阀门。

④、增设低压缸后缸喷水减温系统和温度测点。

⑤、进行低压转子叶片安全性校核计算条件允许可进行动应力试验。

⑥、对末级叶片进行防水蚀喷涂。

低压缸切除原理图

该技术存在叶片动应力、鼓风和水蚀等影响机组安全运行的风险，故应对叶

片强度进行校核，消除风险，严密监测运行状态，并制定完善的平滑切换控制措

施。

2.2旁路蒸汽供热技术

利用高、低压旁路系统经过减温减压直接供热。其主要原理：汽轮机在低负

荷工况下，高旁投入，主蒸汽