李科文

[摘 ? ?要] 我國大部分地區(qū)電力系統(tǒng)運行靈活性不足，系統(tǒng)極需較大比例的靈活調(diào)峰電源來改善電源結(jié)構(gòu)，緩解系統(tǒng)調(diào)峰壓力。因此必須加強火電機組深度調(diào)峰能力建設(shè)并完善輔助服務(wù)補償機制，進行輔助服務(wù)市場化的探索，進一步推動我國的能源低碳轉(zhuǎn)型。

[關(guān)鍵詞] 清潔能源;深度調(diào)峰;輔助服務(wù)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 21. 039

[中圖分類號] F273 ? [文獻標識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2020）21- 0088- 02

0 ? ? ?引 ? ?言

截至2019年底，我國全口徑發(fā)電裝機容量20.1億千瓦，其中風電裝機規(guī)模2.1億千瓦、光伏發(fā)電裝機規(guī)模2.04億千瓦，雙雙突破“2萬億”大關(guān)。隨著大規(guī)模風、光能源并網(wǎng)，發(fā)電側(cè)的靈活性、可控性變差，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，風電、光伏在電力系統(tǒng)中到達一定比例（15%～20%）后，每高一個百分點對電力系統(tǒng)的調(diào)峰要求都是質(zhì)的改變。但是目前我國大部分地區(qū)電力系統(tǒng)運行靈活性不足，系統(tǒng)極需較大比例的靈活調(diào)峰電源來改善電源結(jié)構(gòu)，緩解系統(tǒng)調(diào)峰壓力。從長期來看，這將成為制約我國進一步推動清潔能源消納和能源低碳轉(zhuǎn)型的重大挑戰(zhàn)。為貫徹落實習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，建立健全清潔能源消納長效機制，促進風電、光伏發(fā)電、水電、核電等清潔能源高質(zhì)量發(fā)展就必須提升我國現(xiàn)有燃煤火電機組的調(diào)峰能力。

1 ? ? ?目前我國火電機組深度調(diào)峰能力現(xiàn)狀

1.1 ? 具備深度調(diào)峰能力的燃煤火電機組在能源機構(gòu)中占比較小

在我國新能源比例最高的“三北”地區(qū)，抽水蓄能、燃氣電站等靈活調(diào)節(jié)電源比重不足2%，未來也難有大幅提升的空間;而儲能電站的成本過高，短期內(nèi)也難以發(fā)揮作用;燃煤機組、水電機組等傳統(tǒng)的調(diào)峰方式也將難以應(yīng)對電網(wǎng)日益增大的峰谷差。內(nèi)蒙古擁有豐富的風電資源，風電開發(fā)也走在全國前列，由于本地消納有限，外送通道又不暢，內(nèi)蒙古“棄風”問題一度成為關(guān)注焦點。但令人始料未及的是，2018年內(nèi)蒙古本地反而出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，當?shù)刂T多工業(yè)大戶被限電。究其原因，就是因為前期為保障新能源上網(wǎng)，關(guān)停了大量的煤電機組。當由于氣象原因風電、光伏停止出力時，托底的在運煤電機組的負荷爬坡能力不足，從而導致電力用戶間歇式被限電。

1.2 ? 目前燃煤火電機組具備的深度調(diào)峰能力明顯不足

燃煤火電機組是最為經(jīng)濟可靠和最具開發(fā)潛力的靈活性電源，其本身原就具有一定的設(shè)計負荷區(qū)間。在未來幾年燃煤火電機組持續(xù)低負荷運行或者深度調(diào)峰將成為常態(tài)，但同時也為機組深度調(diào)峰能力建設(shè)創(chuàng)造了條件。我國燃煤火電機組的深度調(diào)峰能力明顯不足，目前純凝煤電機組調(diào)峰能力大約50%，熱電聯(lián)產(chǎn)機組調(diào)峰能力只有約30%。而丹麥、德國能達到70%以上，說明煤電機組靈活性改造大有潛力可挖。2016年11月7日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016-2020年）》，規(guī)劃要求“十三五”期間，熱電機組和常規(guī)煤電靈活性改造規(guī)模分別達到1.33億千瓦和8 600萬千瓦，合計2.2億千瓦，主要集中在三北地區(qū)。但根據(jù)電力交易中心的數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全國完成靈活性改造的煤電機組僅僅5 000多萬千瓦，不足規(guī)劃的1/4。

2 ? ? ?影響燃煤火電機組深度調(diào)峰能力的相關(guān)技術(shù)因素

2.1 ? 鍋爐能否實現(xiàn)低負荷穩(wěn)定燃燒

當鍋爐的燃燒工況遠低于設(shè)計的最低穩(wěn)定運行負荷時，爐膛的溫度會急劇下降，導致煤粉的快速著火出現(xiàn)困難，進而引發(fā)火焰穩(wěn)定性差，容易發(fā)生熄火、爐膛滅火、放炮等重大安全隱患。鍋爐出廠給定的最低穩(wěn)燃負荷均是在燃用設(shè)計煤種條件所決定的，而實際情況鍋爐最低穩(wěn)燃負荷又受煤種變動等多種主要因素制約。機組深度調(diào)峰過程中，隨著燃料的逐漸減少，鍋爐內(nèi)溫度的逐漸降低，燃燒工況會愈發(fā)惡劣，極易產(chǎn)生鍋爐滅火的危險。

2.2 ? 深度調(diào)峰工況下能否滿足脫硝設(shè)施運行要求

深度調(diào)峰工況下鍋爐脫硝設(shè)施進口煙氣溫度降低，不能滿足原設(shè)計的脫硝系統(tǒng)催化劑運行條件，導致脫硝系統(tǒng)不能正常投運。目前國內(nèi)采用的寬負荷脫硝改造技術(shù)主要有：①增設(shè)省煤器旁路煙道或?qū)κ∶浩鬟M行分級布置，以提高脫硝設(shè)施進口煙溫滿足系統(tǒng)運行條件;②增設(shè)省煤器水側(cè)旁路或熱水再循環(huán)，以提高脫硝設(shè)施進口煙溫滿足系統(tǒng)運行條件;③汽輪機回熱加熱系統(tǒng)中增設(shè)0號高加，以提高脫硝設(shè)施進口煙溫滿足系統(tǒng)運行條件;④脫硝設(shè)施SCR催化劑采用寬溫型催化劑來保證脫硝系統(tǒng)運行，滿足污染物達標排放。另外機組運行中輔助優(yōu)化制粉系統(tǒng)運行方式，提高火焰中心高度，提高磨煤機出口溫度及二次風溫等方式來提高脫硝設(shè)施進口煙氣溫度滿足系統(tǒng)運行條件[1]。

2.3 ? 熱電聯(lián)產(chǎn)機組深度調(diào)峰工況下能否滿足熱網(wǎng)所需的供熱能力

熱電聯(lián)產(chǎn)或以熱定電機組由于供熱能力的限制，深度調(diào)峰能力往往受到機組熱負荷的制約，因此需要對其進行熱電解耦改造釋放低負荷情況下的供熱能力。

3 ? ? ?火電機組深度調(diào)峰輔助服務(wù)的相關(guān)政策情況

（1）“兩個細則”的出臺，2006年國家電監(jiān)會頒布了《發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理規(guī)定》和《并網(wǎng)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》，提出實施發(fā)電機組有償調(diào)峰并要求各區(qū)域電監(jiān)局根據(jù)辦法制訂實施細則[2]。

隨后各區(qū)域先后制定并多次修改了各自的實施細則，也就是“兩個細則”?！皟蓚€細則”體現(xiàn)了調(diào)峰最早期的設(shè)計思路：調(diào)峰是服務(wù)，是由一部分機組服務(wù)另一部分機組乃至整個系統(tǒng)。輔助服務(wù)的成本已包含在上網(wǎng)電價中，但由于分給不同機組的輔助服務(wù)任務(wù)量不同，承擔得多的機組要得到相應(yīng)的補償，承擔得少的要拿錢出來。因此，機組發(fā)多發(fā)少還是聽調(diào)度安排，按需調(diào)度。提供輔助服務(wù)應(yīng)得的回報，在事后按調(diào)用量補償，費用源自所有發(fā)電機組分攤。各地的《細則》都設(shè)定了機組的基準負荷率，一般水平定在50%左右。高于基準負荷率的調(diào)峰無償，低于基準負荷率的深度調(diào)峰才是有償輔助服務(wù)。在2015年本輪改革之前，電力輔助服務(wù)補償機制除西藏尚未建立外，在全國范圍內(nèi)基本建成。

（2）2014年東北啟動電力調(diào)峰市場，更新了原有思路

當時東北地區(qū)的風電消納形勢嚴峻，電網(wǎng)調(diào)峰能力有限。為了充分激發(fā)火電機組調(diào)峰的積極性，解決棄風問題，東北地區(qū)在調(diào)峰領(lǐng)域率先引入競爭機制。一是不再按需調(diào)用，誰來調(diào)峰取決于發(fā)電企業(yè)的報價，調(diào)度按照報價由低到高調(diào)用;二是大幅提高了調(diào)峰補償?shù)乃?，讓火電機組深度調(diào)峰有利可圖，報價范圍分為兩檔，一檔是0～0.4元/kWh，一檔是0.4～1元/kWh，均高于東北地區(qū)0.34元/kWh的燃煤標桿電價，所以激勵效果明顯，這使得東北地區(qū)發(fā)掘出更多調(diào)峰資源。

（3）完善電力輔助服務(wù)補償（市場）機制

2017年11月15日，國家能源局發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《完善電力輔助服務(wù)補償（市場）機制工作方案》的通知。指出我國電力供應(yīng)能力總體富余，煤電機組利用小時數(shù)呈逐步下降趨勢，局部地區(qū)棄風、棄光、棄水、限核和系統(tǒng)調(diào)峰、供暖季電熱矛盾等問題突出，現(xiàn)行電力輔助服務(wù)補償辦法的部分內(nèi)容已經(jīng)難以適應(yīng)實際需要，提出加大補償力度建立“電力用戶參與的電力輔助服務(wù)分擔共享機制”。2018年3月國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導意見》，《意見》再次重申“十三五”期間火電靈活性改造任務(wù)。

4 ? ? ?火電機組深度調(diào)峰能力建設(shè)的相關(guān)建議

4.1 ? 穩(wěn)定政策預(yù)期，加大輔助服務(wù)補貼力度

大部分區(qū)域的輔助服務(wù)市場未明確政策的穩(wěn)定性和持續(xù)性，建議在進行輔助服務(wù)市場政策設(shè)計時，考慮發(fā)電企業(yè)的實際處境，使實施靈活性改造的機組能取得一定年限的穩(wěn)定投資收益，以彌補實施深度調(diào)峰增加的成本支出，充分調(diào)動煤電企業(yè)進行靈活性改造，參與深度調(diào)峰的積極性。

4.2 ? 根據(jù)煤電機組實際情況進行調(diào)峰能力建設(shè)差異化決策

如果大范圍推廣實施火電靈活性改造，勢必產(chǎn)生新的浪費，應(yīng)結(jié)合煤電機組自身特性做出差異化決策。重點可對30萬千瓦及以下煤電機組進行靈活性改造，作為深度調(diào)峰的主力機組，甚至參與啟停調(diào)峰。對于風電、水電、光伏資源豐富地區(qū)，可考慮60萬千瓦等級的亞臨界機組進行靈活性改造。100萬千瓦等級的機組應(yīng)該發(fā)揮效率高的優(yōu)勢，盡量不參與或少參與深度調(diào)峰。部分30萬千瓦等級及以下的老舊機組臨近服役年限，雖然服役期間進行過大型改造，可以繼續(xù)安全運行，但政府對于是否許可延壽的政策不明朗，導致該類機組進行靈活性改造的決策風險較大。建議能源管理部門充分論證該類機組的延壽申請，并安排專項補助用于靈活性改造，改造后該類機組可主要承擔電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)。

4.3 ? 改革調(diào)峰服務(wù)補償機制，更加凸顯公平

由于火電機組本身就具有能夠調(diào)節(jié)負荷的特性，所以現(xiàn)在的補償機制中，都設(shè)有“基準負荷率”，高于基準負荷率的調(diào)峰服務(wù)是無償?shù)模@在新能源普及之前沒有問題。但是隨著新能源比例的不斷擴大，市場機制要將這種“人無我有”的調(diào)節(jié)能力納入到有償?shù)姆秶鷥?nèi)。

4.4 ? 建立電力用戶參與的輔助服務(wù)分擔機制，實現(xiàn)電力輔助服務(wù)市場化

調(diào)峰等輔助服務(wù)服務(wù)于整個電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，如果作為一種商品，它真正的購買方應(yīng)該是電力用戶?，F(xiàn)在由發(fā)電側(cè)單邊承擔服務(wù)費用，不符合市場化原則。俗話說“羊毛出在羊身上”，不論輔助服務(wù)的成本如何、費用高低，在市場化的背景下應(yīng)當由電力用戶承擔輔助服務(wù)費用。因此，按照“誰受益，誰承擔”的原則，應(yīng)建立電力用戶參與的輔助服務(wù)分擔共享機制。

主要參考文獻

[1]張廣才，周科.燃煤機組深度調(diào)峰技術(shù)探討[J].熱力發(fā)電，2017，46（9）：17-23.

[2]沈利，徐書德.超臨界大容量火電機組深度調(diào)峰對燃煤鍋爐的影響[J].發(fā)電設(shè)備，2016，30（1）：21-23.