江蘇省煤電機(jī)組靈活性改造現(xiàn)狀與未來(lái)展望 郭鳳鳳 許相敏 摘要：雙碳背景下，在高比例新能源電力系統(tǒng)中，推動(dòng)煤電機(jī)組向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型，是煤電可持續(xù)發(fā)展的必然要求和選擇。江蘇省自2017年開(kāi)始積極實(shí)施燃煤機(jī)組的靈活性改造，截至2022年8月底，全省燃煤機(jī)組平均調(diào)峰深度達(dá)到34%，總調(diào)峰能力達(dá)到1005萬(wàn)千瓦。已完成改造的煤電機(jī)組在調(diào)峰能力、調(diào)峰調(diào)用及環(huán)保排放等方面取得顯著成效。然而，在改造的過(guò)程中也出現(xiàn)一些問(wèn)題，包括電力市場(chǎng)、調(diào)峰激勵(lì)機(jī)制、服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制等不健全，以及調(diào)峰運(yùn)行可能對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行、節(jié)能減排和運(yùn)行成本造成影響等，需要綜合考慮并制定更完善的政策和機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。 氣候變化是一項(xiàng)人類(lèi)共同面對(duì)的重大而緊迫的全球性挑戰(zhàn)，中國(guó)作為全球最大的能源生產(chǎn)國(guó)和碳排放國(guó)，大力發(fā)展新能源，是經(jīng)濟(jì)與能源可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。根據(jù)我國(guó)電力發(fā)展相關(guān)規(guī)劃，2030年可再生的風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上，成為我國(guó)最主要的電源，高比例新能源將成為未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和重要特征。2023年11月8日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于建立煤電容量電價(jià)機(jī)制的通知》（發(fā)改價(jià)格〔2023〕1501號(hào)），規(guī)定從2024年1月1日起執(zhí)行煤電容量電價(jià)機(jī)制，自該日起現(xiàn)行的煤電單一電量電價(jià)機(jī)制將調(diào)整為“兩部制”電價(jià)。中央在電價(jià)改革領(lǐng)域的動(dòng)作持續(xù)加碼，進(jìn)一步明確了對(duì)煤電的重新定位，穩(wěn)定了煤電行業(yè)預(yù)期，再次壓實(shí)了煤電在電力系統(tǒng)的“壓艙石”角色，煤電將繼續(xù)為電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型保駕護(hù)航，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。一、江蘇省煤電機(jī)組靈活性改造現(xiàn)狀目前煤電依然是江蘇省的主力電源，為滿(mǎn)足和保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的用電需求，2022年江蘇省5個(gè)項(xiàng)目共1000萬(wàn)千瓦煤電項(xiàng)目取得核準(zhǔn)。2023年初，合計(jì)總裝機(jī)規(guī)模1130萬(wàn)千瓦的煤電項(xiàng)目納入江蘇省“先立后改”煤電支撐性電源項(xiàng)目(第二批)規(guī)劃建設(shè)實(shí)施方案。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，到2025年，江蘇省電源總裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到1.46億千瓦，其中煤電裝機(jī)規(guī)模為8400萬(wàn)千瓦。2016年江蘇電網(wǎng)啟動(dòng)煤電機(jī)組深度調(diào)峰試點(diǎn)工作，2017年起開(kāi)始組織實(shí)施燃煤機(jī)組靈活性改造。根據(jù)《關(guān)于進(jìn)一步提升江蘇電網(wǎng)火電機(jī)組靈活性的技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)》(電調(diào)〔2020〕15號(hào))要求，2022年底全部煤電機(jī)組需滿(mǎn)足30%調(diào)峰能力。截至2022年8月，全省共有105臺(tái)合計(jì)6402萬(wàn)千瓦的燃煤機(jī)組完成了深度調(diào)峰試驗(yàn)，在全省30萬(wàn)千瓦及以上公用常規(guī)燃煤機(jī)組中占比達(dá)91%，平均調(diào)峰深度為34%。國(guó)信揚(yáng)州第二發(fā)電有限公司4號(hào)機(jī)組深度調(diào)峰改造完成后，江蘇電網(wǎng)燃煤發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰能力達(dá)到1005.15萬(wàn)千瓦。江蘇省對(duì)煤電機(jī)組靈活性改造的主要技術(shù)要求包括，降低最低技術(shù)出力、一次調(diào)頻、AGC能力等。改造后一般純凝機(jī)組最小技術(shù)出力須達(dá)額定容量的30%～35%，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組最小出力可達(dá)額定容量的40%～50%。目前，全省基本實(shí)現(xiàn)了煤電機(jī)組靈活性改造中降低最小技術(shù)出力的目標(biāo)，全省60萬(wàn)千瓦以上機(jī)組全部完成深度調(diào)峰能力改造，其機(jī)組最小技術(shù)出力均達(dá)到30%Pe(額定功率)，部分機(jī)組已達(dá)20%Pe(未認(rèn)證)。目前江蘇省煤電機(jī)組靈活性改造采用的技術(shù)方案主要有鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)、寬負(fù)荷脫硝技術(shù)和提高負(fù)荷響應(yīng)速率協(xié)調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)。其中，鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)主要對(duì)鍋爐原有燃燒器、微油助燃等進(jìn)行改造；寬負(fù)荷脫硝技術(shù)采用省煤器水側(cè)旁路改造方案較為廣泛；提高負(fù)荷響應(yīng)速率協(xié)調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)主要采用自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)協(xié)調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制技術(shù)。（三）電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)情況根據(jù)現(xiàn)行的《江蘇電力并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》和《江蘇電力輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》，目前江蘇省電力輔助服務(wù)的補(bǔ)償費(fèi)按照機(jī)組調(diào)峰深度分為三檔(第一檔低于40%Pe，第二檔低于35%Pe，第三檔低于30%Pe)，并規(guī)定輔助服務(wù)費(fèi)第一檔最高600元/兆瓦時(shí)，第二檔及以上最高1000元/兆瓦時(shí)，采用市場(chǎng)競(jìng)價(jià)模式確定實(shí)際執(zhí)行價(jià)格。在對(duì)煤電企業(yè)實(shí)際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，由于參與深調(diào)輔助服務(wù)費(fèi)總體不多，競(jìng)價(jià)中，大多企業(yè)一開(kāi)始以選擇默認(rèn)報(bào)價(jià)、被動(dòng)調(diào)用調(diào)峰負(fù)荷的策略參與深調(diào)服務(wù)。隨著電網(wǎng)中光伏、風(fēng)電等新能源企業(yè)增多，新能源發(fā)電容量增加，電網(wǎng)需要的輔助服務(wù)越來(lái)越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年-2021年電網(wǎng)中煤電企業(yè)獲得的輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)占江蘇省統(tǒng)調(diào)發(fā)電企業(yè)得到的輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)的比重由82.7%增至87%，而分?jǐn)傎M(fèi)用的比重由69.1%逐漸下降至53.3%。2019年-2021年間，電網(wǎng)與煤電企業(yè)結(jié)算金額從是統(tǒng)調(diào)發(fā)電企業(yè)總結(jié)算金額的1.57倍增長(zhǎng)至3.21倍，相應(yīng)的新能源企業(yè)這三年支付的分?jǐn)傎M(fèi)用分別為1094.59萬(wàn)元、23176.57萬(wàn)元和37274.46萬(wàn)元，分?jǐn)傎M(fèi)用逐年提高。可見(jiàn)江蘇省現(xiàn)行的、向煤電企業(yè)傾斜的電力輔助補(bǔ)償機(jī)制確實(shí)使煤電企業(yè)參與電網(wǎng)調(diào)峰的收入逐步增加，也使煤電企業(yè)參與統(tǒng)調(diào)的積極性得到一定提高。1.在頂層規(guī)劃和政策引導(dǎo)下，通過(guò)先點(diǎn)后面、統(tǒng)一部署、協(xié)同推進(jìn)煤電靈活性改造，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)全面、迅速圓滿(mǎn)地完成了全省統(tǒng)調(diào)燃煤機(jī)組深度調(diào)峰的任務(wù)，根據(jù)《關(guān)于進(jìn)一步提升江蘇電網(wǎng)火電機(jī)組靈活性的技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)》的要求，煤電機(jī)組已基本達(dá)到30%～40%的最小技術(shù)出力要求。2.根據(jù)調(diào)研來(lái)看，燃煤機(jī)組基本實(shí)現(xiàn)了無(wú)助燃措施下40%額定功率的深度調(diào)峰運(yùn)行。部分機(jī)組達(dá)到了20%的最小技術(shù)出力，如國(guó)家能源集團(tuán)江蘇泰州公司2號(hào)機(jī)組(1000兆瓦)。3.全省統(tǒng)調(diào)燃煤機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)了AGC和一次調(diào)頻功能且試驗(yàn)合格，為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障而導(dǎo)致的負(fù)荷沖擊和電網(wǎng)超低頻率等狀況做好了充分的技術(shù)準(zhǔn)備。4.調(diào)研的機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)了深度調(diào)峰下的環(huán)保達(dá)標(biāo)排放運(yùn)行。江蘇作為全國(guó)先進(jìn)省份，對(duì)當(dāng)?shù)孛弘娖髽I(yè)提出了更高的環(huán)保要求，調(diào)研的機(jī)組均可滿(mǎn)足環(huán)保達(dá)標(biāo)排放運(yùn)行。通過(guò)走訪(fǎng)煤電企業(yè)，我們了解到，煤電機(jī)組參與深度調(diào)峰的意愿受到經(jīng)濟(jì)效益的影響很大，機(jī)組深調(diào)使企業(yè)的安全生產(chǎn)、環(huán)保排放、節(jié)能減排等方面面臨一定的挑戰(zhàn)，在當(dāng)前行業(yè)發(fā)展政策、市場(chǎng)機(jī)制、生產(chǎn)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)成本等方面都存在難點(diǎn)，但核心是收益機(jī)制不健全，難以獲得相應(yīng)的調(diào)峰效益。電力交易市場(chǎng)不健全，市場(chǎng)定價(jià)尚未形成，體制約束有待破解。目前的補(bǔ)償機(jī)制尚不能完全彌補(bǔ)因技改投入的成本和調(diào)峰運(yùn)營(yíng)成本，項(xiàng)目收益存在不確定性。由于改造成本與補(bǔ)償收益不匹配，靈活性改造的積極性未能得到激發(fā)。煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500～1500元，再加上改造后增加的運(yùn)維成本、煤耗成本、頻繁啟停成本等，煤電企業(yè)還承受煤價(jià)高位、電價(jià)讓利的雙面夾擊，現(xiàn)行的電力市場(chǎng)輔助服務(wù)機(jī)制和調(diào)峰調(diào)度方案尚不能保證電廠(chǎng)取得合理收益，因此煤電企業(yè)改造的積極性普遍不高。南北電網(wǎng)負(fù)荷差異導(dǎo)致調(diào)用補(bǔ)償費(fèi)用和分?jǐn)傎M(fèi)用不匹配，現(xiàn)行服務(wù)機(jī)制未建立容量機(jī)制。由于江蘇南北區(qū)域電網(wǎng)差異，蘇北電廠(chǎng)負(fù)荷率較低，深調(diào)次數(shù)遠(yuǎn)超蘇南電廠(chǎng)，也導(dǎo)致深調(diào)收益上存在長(zhǎng)期的不對(duì)等。參與調(diào)峰對(duì)燃煤機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和安全生產(chǎn)將帶來(lái)負(fù)面影響。一些靈活性改造后的燃煤機(jī)組存在不同程度的鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃和水動(dòng)力循環(huán)安全隱患增加、長(zhǎng)期低負(fù)荷和快速變負(fù)荷時(shí)控制系統(tǒng)靈活性降低、設(shè)備運(yùn)行周期和壽命加速衰減等技術(shù)安全問(wèn)題。部分發(fā)電廠(chǎng)在機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行管理上還暴露出一些薄弱環(huán)節(jié)，如：機(jī)組負(fù)荷與煤質(zhì)匹配利用方面；部分供熱機(jī)組的供熱負(fù)荷不能與電負(fù)荷解耦；機(jī)組頻繁啟停調(diào)峰和深度調(diào)峰給機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)，主要是：鍋爐部分，受熱面泄漏、低負(fù)荷燃燒不穩(wěn)等；汽機(jī)部分，無(wú)輔汽啟動(dòng)安全性差、輔汽壓力不足等。煤電機(jī)組深度調(diào)峰還面臨很多看不見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，如目前對(duì)調(diào)峰導(dǎo)致的關(guān)鍵設(shè)備與部件壽命損耗缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段。煤電機(jī)組參與調(diào)峰實(shí)際運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)工況較大，將導(dǎo)致廠(chǎng)用電率升高、鍋爐效率較低、汽輪機(jī)熱耗增加，供電煤耗明顯增加，尤其是進(jìn)入深度調(diào)峰區(qū)間后，供電煤耗增速進(jìn)一步加快。“十四五”期間，江蘇省煤電機(jī)組將處于轉(zhuǎn)型階段，更深程度的靈活性改造是未來(lái)煤電改造的核心任務(wù)，本文重點(diǎn)從商業(yè)模式、時(shí)空分布和市場(chǎng)機(jī)制等方面探討煤電深改策略。目前江蘇省煤電機(jī)組靈活性改造主要集中于控制與輔機(jī)系統(tǒng)等投資較小的領(lǐng)域，以邊運(yùn)行邊調(diào)整的方式挖掘機(jī)組內(nèi)在潛力，典型的改造方式包括低負(fù)荷下的機(jī)爐協(xié)調(diào)控制、汽輪機(jī)旁路改造等，均為輕度改造模式。考慮到靈活性市場(chǎng)的不確定性和投資能力受限，通過(guò)較少量的投資，降低自身輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偅话阌善髽I(yè)自籌自改。未來(lái)煤電機(jī)組將轉(zhuǎn)向更深負(fù)荷的靈活性改造，這往往是系統(tǒng)性的工程，涉及主機(jī)的多個(gè)部分，通過(guò)大規(guī)模的投資改造，顯著提高調(diào)節(jié)能力。典型的改造方式包括低壓缸切除、增加蓄熱儲(chǔ)能功能等。為降低企業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)，取得合理收益，建議探索引進(jìn)第三方投資機(jī)構(gòu)的模式，如能源合同管理模式。在市場(chǎng)的激勵(lì)下，第三方投資機(jī)構(gòu)進(jìn)入煤電靈活性改造領(lǐng)域，以取得最高調(diào)峰補(bǔ)償為目標(biāo)，在足夠的調(diào)峰缺口下，通過(guò)儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)峰，獲得顯著的收益，從而對(duì)沖高投資帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。江蘇省南北區(qū)域經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的差異導(dǎo)致了電力供應(yīng)和用電負(fù)荷不同，蘇北地區(qū)新能源發(fā)展條件較好，用電負(fù)荷低，而蘇南地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，電力需求負(fù)荷高。煤電作為電力保供的重要電源，建議下階段深度調(diào)峰、靈活性改造以60~100萬(wàn)千瓦大型機(jī)組為主，重點(diǎn)集中在蘇州、無(wú)錫等蘇南地區(qū)，逐步拓展到蘇北地市。近期靈活性改造機(jī)制措施保障主要包括兩點(diǎn)，一是完善中長(zhǎng)期合同市場(chǎng)，建立合同電量偏差調(diào)整及考核機(jī)制，做好發(fā)電出力預(yù)測(cè)或需求預(yù)測(cè)，引導(dǎo)發(fā)電廠(chǎng)和用戶(hù)簽訂雙邊交易合同；二是完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，按照“補(bǔ)償成本、合理收益”的基本原則，對(duì)參與電力系統(tǒng)深度調(diào)峰的機(jī)組進(jìn)行有效補(bǔ)償，鼓勵(lì)需求側(cè)管理、儲(chǔ)能參與提供輔助服務(wù)，引導(dǎo)更多靈活性舉措?yún)⑴c其中。中遠(yuǎn)期靈活性改造機(jī)制措施保障主要包括三點(diǎn)，一是可考慮建立多級(jí)市場(chǎng)和結(jié)算體系，實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期實(shí)物合同約定交易曲線(xiàn)，建立分時(shí)段的現(xiàn)貨市場(chǎng)，以有效降低實(shí)時(shí)階段系統(tǒng)的調(diào)節(jié)偏差以及靈活性資源的需求；二是建立競(jìng)爭(zhēng)性輔助服務(wù)市場(chǎng)，進(jìn)一步細(xì)化輔助服務(wù)類(lèi)型，促進(jìn)靈活性資源依據(jù)自身的特性參與到不同類(lèi)型的輔助服務(wù)中；三是進(jìn)一步放開(kāi)零售市場(chǎng)，通過(guò)分時(shí)電價(jià)套餐等方式引導(dǎo)用戶(hù)用電，發(fā)揮零售市場(chǎng)中用戶(hù)在提高系統(tǒng)靈活性方面的潛力，在峰時(shí)段和谷時(shí)段釋放更多的靈活性資源。（一）因地制宜分類(lèi)施策，有序推進(jìn)煤電超低負(fù)荷調(diào)峰改造隨著煤電機(jī)組向更深負(fù)荷的靈活性改造的需要，建議江蘇省應(yīng)全面統(tǒng)籌區(qū)域、行業(yè)、企業(yè)差異，根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)、電力供需狀況、新能源發(fā)展與替代潛力等條件，與當(dāng)?shù)氐碾娏Πl(fā)展規(guī)劃相匹配，科學(xué)預(yù)測(cè)調(diào)峰需求的容量，有序引導(dǎo)煤電超低負(fù)荷調(diào)峰改造，保證電廠(chǎng)收益。（二）完善輔助服務(wù)市場(chǎng)，保障煤電企業(yè)合理收益“煤電機(jī)組的改造，永遠(yuǎn)是通過(guò)經(jīng)濟(jì)杠桿來(lái)撬動(dòng)的”，現(xiàn)行的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)難以確保煤電企業(yè)在參與調(diào)峰時(shí)獲得合理的收益，綜合考慮南北區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷差異，優(yōu)化和完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，加快落實(shí)電力容量補(bǔ)償機(jī)制，提高容量投資或備用發(fā)電容量的經(jīng)濟(jì)性。（三）優(yōu)化調(diào)峰資源，保障電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行在現(xiàn)有調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制下，盡可能合理安排靈活性資源和調(diào)峰時(shí)長(zhǎng)，優(yōu)化調(diào)峰資源，保障電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。如安排具備深調(diào)能力的機(jī)組實(shí)行超低負(fù)荷(如30%Pe)運(yùn)行、部分機(jī)組正常負(fù)荷運(yùn)行、部分機(jī)組停機(jī)消缺或檢修，保證參與調(diào)峰電廠(chǎng)的合理收益和回報(bào)，也保證非停機(jī)組的及時(shí)處理，保證電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。注：原文載自《中國(guó)工程咨詢(xún)》2024年第5期，本次發(fā)表有改動(dòng)。文中圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。
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