「黑科技」溫暖一座座城

原標題:「黑科技」溫暖一座座城

    今年冬天,「暖核一號」在山東省海陽市提前6天投運,供暖面積覆蓋全城區、惠及20萬居民。居民的取暖費每平方米較往年下調了1元錢,海陽也成為全國首個「零碳」供暖城市。

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    受能源價格上漲、寒潮等多重因素疊加影響,今年我國能源供應方面壓力較大。對此,國家發展改革委明確表示,今冬明春民生用電和用氣全額保障沒有問題。

    在今年能源保供攻堅戰中,一些「黑科技」表現非常亮眼,成為這個採暖季里保障民生的關鍵力量。

    「智慧礦山」

    「真來勁!像操作一個大玩具一樣,動動手指頭,就把巷道給掘了。」礦井下的集控室里,中國中煤能源集團公司(以下簡稱「中煤集團」)下屬大屯公司姚橋煤礦的綜掘機司機武士新輕輕推動操作桿,150米開外的綜掘機立刻根據指令「指哪打哪」,自行開到迎頭,找准角度,沿斷面成型軌跡進行截割。「與普通綜掘工作面相比,智能化掘進快速、安全,提高了施工人員的安全係數和工作效率,降低了作業人員的勞動強度。」該礦生產技術科掘進主任工程師王念雷說。

    這樣的場景正在姚橋煤礦多個採區上演。該項遠距離「可視化」遙控作業,能將綜掘機實時工作畫面傳至井下和地面集控中心,依據綜掘機司機預設的軌跡定位截割,做到高標準一次做成巷道。並且,當綜掘機啟動后工作人員誤入截割區域時,會自動預警、停機操作,避免人員傷害,提高了綜掘機的安全水平。

    以前的井下是「信息孤島」,而現在,在地面上就能採煤。無論是百米井下工作面,還是地面選運裝煤流系統,姚橋煤礦處處是忙而有序的生產景象:智能採煤、記憶割煤、快速掘進;地面生產指揮中心,遠程集中控制、一鍵啟停、各系統聯調聯動……目前,姚橋煤礦採煤三隊7260工作面採煤動作全部自動完成,與傳統開採模式相比,智能開採將職工從危險性較高的採煤工作面轉移到安全環境較好的順槽監控中心和地面遠控中心,使單班作業人數減少一半。

    因地質條件的複雜性和起伏坡度的不同,讓各地區的礦山智能化建設「因地制宜」。例如,在中煤集團西北能源公司納林河二號礦井智能化工作面,「記憶割煤」完全不能適用,「要做就做純粹的智能化,如果割煤過程中還要人工干預,那最多只能算半智能、半自動。」為此,綜采二隊創造性地探索出「程序割煤」技術,即根據煤層走向在集控中心輸入目標刀數據,對煤機在工作面的路徑進行規劃,保證了頂、底板平滑過渡,提高了工程質量。

    隨著智能化工作面的建成,特別是在「程序割煤」技術投用以來,工作面產量較之前提高30%,人均功效提高3倍以上。井下泵站、皮帶、轉載機、運輸機等設備均可以「一鍵啟動」,綜采二隊生產班人數由之前的14人降低到6人,衝擊風險區域不再用固定人員值守,最大程度實現「減人、減負、減流程」。中煤集團表示,至今年年底,將建成6處國家首批智能化示範煤礦,井下固定崗位全部實現無人值守和遠程監控。至2022年年底,中煤集團所屬礦井將全部實現智能化生產。

    煤電靈活性提升「利器」——低壓缸零出力技術

    位於黑龍江省小興安嶺腹地的伊春市,冬季嚴寒漫長,極端天氣時最低溫度達零下40℃。作為市中心城區唯一主力電源和熱源,中國華能集團有限公司下屬華能伊春熱電有限公司承擔著為當地20萬人、1399萬平方米供熱面積穩定供電、供熱的艱巨任務。

    然而,對於承擔冬季供熱任務的傳統煤電機組而言,在深寒期想提升供熱溫度,往往是「心有餘而力不足」。華能伊春熱電總經理王文鋼表示,「以熱定電」的運行問題一直困擾著東北地區的煤電企業,即傳統供熱機組的供熱量與發電量成正比,而冬季(低谷時段)的社會用電量限制了發電量,導致供熱量上不去。特別是在新能源高比例接入的情況下,煤電兜底保供和應急備用的調峰作用受限。

    華能西安熱工研究院研發的低壓缸零出力技術,就是解決火電運行靈活性問題,達到高效供熱的「黑科技」。該技術可以突破低壓缸最小進氣流量限制,僅用每小時約20噸的冷卻蒸汽,實現低壓缸「近零」出力運行。「在必要時將低壓缸的發電能力完全轉為供熱能力,實現低壓缸零出力在線靈活切換,從而增大機組對外供熱能力和深度調峰能力。」西安熱工院節能公司總經理居文平說。

    2019年,華能伊春熱電先後完成兩台機組低壓缸零出力的改造,解決了電、熱產出高度關聯的困擾,讓更多能量進入供熱系統以提升溫度。「據實際測算,在50%發電負荷的同等條件下,兩台機組低壓缸零出力運行方式可增加供熱能力184.4兆瓦,增加供熱面積348萬平方米,為伊春全市安全穩定供熱提供了更為堅實的技術保障。」王文鋼說。

    「家裡溫度在24℃左右,供暖非常好。」家住伊春市尚河富都小區的王成龍告訴中青報·中青網記者,以前每到夜裡室內溫度就會下降,「前年開始,情況改善很明顯,現在即使是夜裡,室內溫度仍然非常均衡,很舒適。」

    據華能伊春熱電生產部主任孫明興介紹,從2019年至今的供暖季,雙機低壓缸零出力運行方式為電網調節和供熱保障起到關鍵作用,特別是夜間電網調峰時段,可降低發電負荷68.16兆瓦,減少電量富裕壓力,保證電網安全運行,同時提升供熱出力,保證對外供熱量充足可調,居民室內採暖舒適度明顯提高。

    截至今年10月,低壓缸零出力技術已累計應用於國內130餘台機組靈活供熱改造,預計每年可提高清潔能源發電消納能力39億度,可節約120餘萬噸標準煤,減少二氧化碳排放260餘萬噸。

    暖核一號

    這個冬天,從山東再度傳來好消息:國家電力投資集團有限公司(以下簡稱「國家電投」)「暖核一號」——國家能源核能供熱商用示範工程二期450萬㎡項目,在海陽市提前6天投運,供暖面積覆蓋全城區、惠及20萬居民。同時,海陽居民住宅取暖費每平方米較往年下調了1塊錢,是真正清潔、安全、穩定、高效的惠民工程。海陽也成為全國首個「零碳」供暖城市。

    早在2018年海陽核電1號機組商運當年,國家電投子公司山東核電就提出了核能供熱的構想,在國內率先開展大型壓水堆熱電聯產研究與實踐。2019年,70萬㎡供熱項目作為我國首個核能供熱商用工程投運,被國家能源局命名為「國家能源核能供熱商用示範工程」。

    海陽核電站1號機組已成為世界上最大的熱電聯產機組,取代了當地12台燃煤鍋爐,每個供暖季可節約原煤10萬噸、減排二氧化碳18萬噸,相當於種植闊葉林1000公頃,並將原本要排放到環境中的130萬吉焦的餘熱,用於供暖,有效改善區域大氣環境和海洋生態環境。

    「暖核一號」是如何供熱的?國家電投山東核電有限公司董事長吳放表示,「暖核一號」是由國家電投自主開發的具有完全自主知識產權的核能零碳供熱技術,大型核電站供熱原理是從核電機組二迴路抽取蒸汽作為熱源(熱源沒有放射性),通過廠內換熱首站、廠外供熱企業換熱站進行多級換熱,再經市政供熱管網將熱量傳遞至最終用戶。

    關於核能供熱是否有安全隱患的問題,吳放說:「多級換熱過程中沒有介質交換,因此不用擔心會發生放射性物質泄漏等問題。」核能供暖和煤電廠供暖都是電廠餘熱的利用,供暖方、採暖方之間只有熱量交換,不存在其他任何介質傳輸。「整個過程中,只發生了蒸汽加熱水和水加熱水兩個步驟。」吳放說。

    海陽核能供熱邁出了我國核能綜合利用的第一步。國家能源局副局長余兵強調,要將核能供暖作為構建北方地區清潔高效、多元供暖體系的一種全新選擇。目前,在浙江省海鹽縣,以秦山核電站為依託的核能供暖節能工程示範項目正在推進建設,黑龍江、吉林、遼寧等地小型模塊化供熱堆、大型熱電聯產核電項目也在開展項目前期工作。業內分析人士認為,隨著我國降碳和清潔取暖進程加快,核能供熱正迎來全新發展的「窗口期」。

中青報·中青網見習記者 魏婉 通訊員 劉占亞 來源:中國青年報

2021年11月23日 06 版

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