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“黑科技”溫暖一座座城

2021-11-24 11:00:55來源：中國青年報(bào)

今年冬天，“暖核一號”在山東省海陽市提前6天投運(yùn)，供暖面積覆蓋全城區(qū)、惠及20萬居民。居民的取暖費(fèi)每平方米較往年下調(diào)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(yīng)方面壓力較大。對此，國家發(fā)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(jiān)戰(zhàn)中，一些“黑科技”表現(xiàn)非常亮眼，成為這個采暖季里保障民生的關(guān)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(tuán)公司（以下簡稱“中煤集團(tuán)”）下屬大屯公司姚橋煤礦的綜掘機(jī)司機(jī)武士新輕輕推動操作桿，150米開外的綜掘機(jī)立刻根據(jù)指令“指哪打哪”，自行開到迎頭，找準(zhǔn)角度，沿?cái)嗝娉尚蛙壽E進(jìn)行截割。“與普通綜掘工作面相比，智能化掘進(jìn)快速、安全，提高了施工人員的安全系數(shù)和工作效率，降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度。”該礦生產(chǎn)技術(shù)科掘進(jìn)主任工程師王念雷說。

這樣的場景正在姚橋煤礦多個采區(qū)上演。該項(xiàng)遠(yuǎn)距離“可視化”遙控作業(yè)，能將綜掘機(jī)實(shí)時工作畫面?zhèn)髦辆潞偷孛婕刂行?，依?jù)綜掘機(jī)司機(jī)預(yù)設(shè)的軌跡定位截割，做到高標(biāo)準(zhǔn)一次做成巷道。并且，當(dāng)綜掘機(jī)啟動后工作人員誤入截割區(qū)域時，會自動預(yù)警、停機(jī)操作，避免人員傷害，提高了綜掘機(jī)的安全水平。

以前的井下是“信息孤島”，而現(xiàn)在，在地面上就能采煤。無論是百米井下工作面，還是地面選運(yùn)裝煤流系統(tǒng)，姚橋煤礦處處是忙而有序的生產(chǎn)景象：智能采煤、記憶割煤、快速掘進(jìn)；地面生產(chǎn)指揮中心，遠(yuǎn)程集中控制、一鍵啟停、各系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)動……目前，姚橋煤礦采煤三隊(duì)7260工作面采煤動作全部自動完成，與傳統(tǒng)開采模式相比，智能開采將職工從危險(xiǎn)性較高的采煤工作面轉(zhuǎn)移到安全環(huán)境較好的順槽監(jiān)控中心和地面遠(yuǎn)控中心，使單班作業(yè)人數(shù)減少一半。

因地質(zhì)條件的復(fù)雜性和起伏坡度的不同，讓各地區(qū)的礦山智能化建設(shè)“因地制宜”。例如，在中煤集團(tuán)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(yù)，那最多只能算半智能、半自動?！睘榇耍C采二隊(duì)創(chuàng)造性地探索出“程序割煤”技術(shù)，即根據(jù)煤層走向在集控中心輸入目標(biāo)刀數(shù)據(jù)，對煤機(jī)在工作面的路徑進(jìn)行規(guī)劃，保證了頂、底板平滑過渡，提高了工程質(zhì)量。

隨著智能化工作面的建成，特別是在“程序割煤”技術(shù)投用以來，工作面產(chǎn)量較之前提高30%，人均功效提高3倍以上。井下泵站、皮帶、轉(zhuǎn)載機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備均可以“一鍵啟動”，綜采二隊(duì)生產(chǎn)班人數(shù)由之前的14人降低到6人，沖擊風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域不再用固定人員值守，最大程度實(shí)現(xiàn)“減人、減負(fù)、減流程”。中煤集團(tuán)表示，至今年年底，將建成6處國家首批智能化示范煤礦，井下固定崗位全部實(shí)現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控。至2022年年底，中煤集團(tuán)所屬礦井將全部實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

煤電靈活性提升“利器”——低壓缸零出力技術(shù)

位于黑龍江省小興安嶺腹地的伊春市，冬季嚴(yán)寒漫長，極端天氣時最低溫度達(dá)零下40℃。作為市中心城區(qū)唯一主力電源和熱源，中國華能集團(tuán)有限公司下屬華能伊春熱電有限公司承擔(dān)著為當(dāng)?shù)?0萬人、1399萬平方米供熱面積穩(wěn)定供電、供熱的艱巨任務(wù)。

然而，對于承擔(dān)冬季供熱任務(wù)的傳統(tǒng)煤電機(jī)組而言，在深寒期想提升供熱溫度，往往是“心有余而力不足”。華能伊春熱電總經(jīng)理王文鋼表示，“以熱定電”的運(yùn)行問題一直困擾著東北地區(qū)的煤電企業(yè)，即傳統(tǒng)供熱機(jī)組的供熱量與發(fā)電量成正比，而冬季（低谷時段）的社會用電量限制了發(fā)電量，導(dǎo)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(yīng)急備用的調(diào)峰作用受限。

華能西安熱工研究院研發(fā)的低壓缸零出力技術(shù)，就是解決火電運(yùn)行靈活性問題，達(dá)到高效供熱的“黑科技”。該技術(shù)可以突破低壓缸最小進(jìn)氣流量限制，僅用每小時約20噸的冷卻蒸汽，實(shí)現(xiàn)低壓缸“近零”出力運(yùn)行?！霸诒匾獣r將低壓缸的發(fā)電能力完全轉(zhuǎn)為供熱能力，實(shí)現(xiàn)低壓缸零出力在線靈活切換，從而增大機(jī)組對外供熱能力和深度調(diào)峰能力?！蔽靼矡峁ぴ汗?jié)能公司總經(jīng)理居文平說。

2019年，華能伊春熱電先后完成兩臺機(jī)組低壓缸零出力的改造，解決了電、熱產(chǎn)出高度關(guān)聯(lián)的困擾，讓更多能量進(jìn)入供熱系統(tǒng)以提升溫度?！皳?jù)實(shí)際測算，在50%發(fā)電負(fù)荷的同等條件下，兩臺機(jī)組低壓缸零出力運(yùn)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(wěn)定供熱提供了更為堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障?！蓖跷匿撜f。

“家里溫度在24℃左右，供暖非常好?！奔易∫链菏猩泻痈欢夹^(qū)的王成龍告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者，以前每到夜里室內(nèi)溫度就會下降，“前年開始，情況改善很明顯，現(xiàn)在即使是夜里，室內(nèi)溫度仍然非常均衡，很舒適?！?/p>

據(jù)華能伊春熱電生產(chǎn)部主任孫明興介紹，從2019年至今的供暖季，雙機(jī)低壓缸零出力運(yùn)行方式為電網(wǎng)調(diào)節(jié)和供熱保障起到關(guān)鍵作用，特別是夜間電網(wǎng)調(diào)峰時段，可降低發(fā)電負(fù)荷68.16兆瓦，減少電量富裕壓力，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，同時提升供熱出力，保證對外供熱量充足可調(diào)，居民室內(nèi)采暖舒適度明顯提高。

截至今年10月，低壓缸零出力技術(shù)已累計(jì)應(yīng)用于國內(nèi)130余臺機(jī)組靈活供熱改造，預(yù)計(jì)每年可提高清潔能源發(fā)電消納能力39億度，可節(jié)約120余萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放260余萬噸。

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(tuán)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范工程二期450萬㎡項(xiàng)目，在海陽市提前6天投運(yùn)，供暖面積覆蓋全城區(qū)、惠及20萬居民。同時，海陽居民住宅取暖費(fèi)每平方米較往年下調(diào)了1塊錢，是真正清潔、安全、穩(wěn)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(jī)組商運(yùn)當(dāng)年，國家電投子公司山東核電就提出了核能供熱的構(gòu)想，在國內(nèi)率先開展大型壓水堆熱電聯(lián)產(chǎn)研究與實(shí)踐。2019年，70萬㎡供熱項(xiàng)目作為我國首個核能供熱商用工程投運(yùn)，被國家能源局命名為“國家能源核能供熱商用示范工程”。

海陽核電站1號機(jī)組已成為世界上最大的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，取代了當(dāng)?shù)?2臺燃煤鍋爐，每個供暖季可節(jié)約原煤10萬噸、減排二氧化碳18萬噸，相當(dāng)于種植闊葉林1000公頃，并將原本要排放到環(huán)境中的130萬吉焦的余熱，用于供暖，有效改善區(qū)域大氣環(huán)境和海洋生態(tài)環(huán)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(fā)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核能零碳供熱技術(shù)，大型核電站供熱原理是從核電機(jī)組二回路抽取蒸汽作為熱源（熱源沒有放射性），通過廠內(nèi)換熱首站、廠外供熱企業(yè)換熱站進(jìn)行多級換熱，再經(jīng)市政供熱管網(wǎng)將熱量傳遞至最終用戶。

關(guān)于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(zhì)交換，因此不用擔(dān)心會發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏等問題?！焙四芄┡兔弘姀S供暖都是電廠余熱的利用，供暖方、采暖方之間只有熱量交換，不存在其他任何介質(zhì)傳輸?！罢麄€過程中，只發(fā)生了蒸汽加熱水和水加熱水兩個步驟?！眳欠耪f。

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(qiáng)調(diào)，要將核能供暖作為構(gòu)建北方地區(qū)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，以秦山核電站為依托的核能供暖節(jié)能工程示范項(xiàng)目正在推進(jìn)建設(shè)，黑龍江、吉林、遼寧等地小型模塊化供熱堆、大型熱電聯(lián)產(chǎn)核電項(xiàng)目也在開展項(xiàng)目前期工作。業(yè)內(nèi)分析人士認(rèn)為，隨著我國降碳和清潔取暖進(jìn)程加快，核能供熱正迎來全新發(fā)展的“窗口期”。

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