李科文

[摘 ? ?要] 我國(guó)大部分地區(qū)電力系統(tǒng)運(yùn)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(qiáng)火電機(jī)組深度調(diào)峰能力建設(shè)并完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，進(jìn)行輔助服務(wù)市場(chǎng)化的探索，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)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(hào)] F273 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ?A ? ? ?[文章編號(hào)] ?1673 - 0194（2020）21- 0088- 02

0 ? ? ?引 ? ?言

截至2019年底，我國(guó)全口徑發(fā)電裝機(jī)容量20.1億千瓦，其中風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模2.1億千瓦、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模2.04億千瓦，雙雙突破“2萬(wàn)億”大關(guān)。隨著大規(guī)模風(fēng)、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(fēng)電、光伏在電力系統(tǒng)中到達(dá)一定比例（15%～20%）后，每高一個(gè)百分點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)峰要求都是質(zhì)的改變。但是目前我國(guó)大部分地區(qū)電力系統(tǒng)運(yùn)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(zhǎng)期來看，這將成為制約我國(guó)進(jìn)一步推動(dòng)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(shí)習(xí)近平總書記“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，建立健全清潔能源消納長(zhǎng)效機(jī)制，促進(jìn)風(fēng)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(guó)現(xiàn)有燃煤火電機(jī)組的調(diào)峰能力。

1 ? ? ?目前我國(guó)火電機(jī)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(jī)組在能源機(jī)構(gòu)中占比較小

在我國(guó)新能源比例最高的“三北”地區(qū)，抽水蓄能、燃?xì)怆娬镜褥`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(chǔ)能電站的成本過高，短期內(nèi)也難以發(fā)揮作用;燃煤機(jī)組、水電機(jī)組等傳統(tǒng)的調(diào)峰方式也將難以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)日益增大的峰谷差。內(nèi)蒙古擁有豐富的風(fēng)電資源，風(fēng)電開發(fā)也走在全國(guó)前列，由于本地消納有限，外送通道又不暢，內(nèi)蒙古“棄風(fēng)”問題一度成為關(guān)注焦點(diǎn)。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(dāng)?shù)刂T多工業(yè)大戶被限電。究其原因，就是因?yàn)榍捌跒楸Ｕ闲履茉瓷暇W(wǎng)，關(guān)停了大量的煤電機(jī)組。當(dāng)由于氣象原因風(fēng)電、光伏停止出力時(shí)，托底的在運(yùn)煤電機(jī)組的負(fù)荷爬坡能力不足，從而導(dǎo)致電力用戶間歇式被限電。

1.2 ? 目前燃煤火電機(jī)組具備的深度調(diào)峰能力明顯不足

燃煤火電機(jī)組是最為經(jīng)濟(jì)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(jì)負(fù)荷區(qū)間。在未來幾年燃煤火電機(jī)組持續(xù)低負(fù)荷運(yùn)行或者深度調(diào)峰將成為常態(tài)，但同時(shí)也為機(jī)組深度調(diào)峰能力建設(shè)創(chuàng)造了條件。我國(guó)燃煤火電機(jī)組的深度調(diào)峰能力明顯不足，目前純凝煤電機(jī)組調(diào)峰能力大約50%，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)峰能力只有約30%。而丹麥、德國(guó)能達(dá)到70%以上，說明煤電機(jī)組靈活性改造大有潛力可挖。2016年11月7日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)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(jī)組和常規(guī)煤電靈活性改造規(guī)模分別達(dá)到1.33億千瓦和8 600萬(wàn)千瓦，合計(jì)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(guó)完成靈活性改造的煤電機(jī)組僅僅5 000多萬(wàn)千瓦，不足規(guī)劃的1/4。

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

2.1 ? 鍋爐能否實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒

當(dāng)鍋爐的燃燒工況遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的最低穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷時(shí)，爐膛的溫度會(huì)急劇下降，導(dǎo)致煤粉的快速著火出現(xiàn)困難，進(jìn)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(fù)荷均是在燃用設(shè)計(jì)煤種條件所決定的，而實(shí)際情況鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷又受煤種變動(dòng)等多種主要因素制約。機(jī)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(huì)愈發(fā)惡劣，極易產(chǎn)生鍋爐滅火的危險(xiǎn)。

2.2 ? 深度調(diào)峰工況下能否滿足脫硝設(shè)施運(yùn)行要求

深度調(diào)峰工況下鍋爐脫硝設(shè)施進(jìn)口煙氣溫度降低，不能滿足原設(shè)計(jì)的脫硝系統(tǒng)催化劑運(yùn)行條件，導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)不能正常投運(yùn)。目前國(guó)內(nèi)采用的寬負(fù)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(jìn)行分級(jí)布置，以提高脫硝設(shè)施進(jìn)口煙溫滿足系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)口煙溫滿足系統(tǒng)運(yùn)行條件;③汽輪機(jī)回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中增設(shè)0號(hào)高加，以提高脫硝設(shè)施進(jìn)口煙溫滿足系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行，滿足污染物達(dá)標(biāo)排放。另外機(jī)組運(yùn)行中輔助優(yōu)化制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，提高火焰中心高度，提高磨煤機(jī)出口溫度及二次風(fēng)溫等方式來提高脫硝設(shè)施進(jìn)口煙氣溫度滿足系統(tǒng)運(yùn)行條件[1]。

2.3 ? 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)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(jī)組由于供熱能力的限制，深度調(diào)峰能力往往受到機(jī)組熱負(fù)荷的制約，因此需要對(duì)其進(jìn)行熱電解耦改造釋放低負(fù)荷情況下的供熱能力。

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

（1）“兩個(gè)細(xì)則”的出臺(tái)，2006年國(guó)家電監(jiān)會(huì)頒布了《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)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(shí)施發(fā)電機(jī)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(shí)施細(xì)則[2]。

隨后各區(qū)域先后制定并多次修改了各自的實(shí)施細(xì)則，也就是“兩個(gè)細(xì)則”?！皟蓚€(gè)細(xì)則”體現(xiàn)了調(diào)峰最早期的設(shè)計(jì)思路：調(diào)峰是服務(wù)，是由一部分機(jī)組服務(wù)另一部分機(jī)組乃至整個(gè)系統(tǒng)。輔助服務(wù)的成本已包含在上網(wǎng)電價(jià)中，但由于分給不同機(jī)組的輔助服務(wù)任務(wù)量不同，承擔(dān)得多的機(jī)組要得到相應(yīng)的補(bǔ)償，承擔(dān)得少的要拿錢出來。因此，機(jī)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(bào)，在事后按調(diào)用量補(bǔ)償，費(fèi)用源自所有發(fā)電機(jī)組分?jǐn)偂８鞯氐摹都?xì)則》都設(shè)定了機(jī)組的基準(zhǔn)負(fù)荷率，一般水平定在50%左右。高于基準(zhǔn)負(fù)荷率的調(diào)峰無償，低于基準(zhǔn)負(fù)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(bǔ)償機(jī)制除西藏尚未建立外，在全國(guó)范圍內(nèi)基本建成。

（2）2014年?yáng)|北啟動(dòng)電力調(diào)峰市場(chǎng)，更新了原有思路

當(dāng)時(shí)東北地區(qū)的風(fēng)電消納形勢(shì)嚴(yán)峻，電網(wǎng)調(diào)峰能力有限。為了充分激發(fā)火電機(jī)組調(diào)峰的積極性，解決棄風(fēng)問題，東北地區(qū)在調(diào)峰領(lǐng)域率先引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。一是不再按需調(diào)用，誰(shuí)來調(diào)峰取決于發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)，調(diào)度按照?qǐng)?bào)價(jià)由低到高調(diào)用;二是大幅提高了調(diào)峰補(bǔ)償?shù)乃?，讓火電機(jī)組深度調(diào)峰有利可圖，報(bào)價(jià)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(biāo)桿電價(jià)，所以激勵(lì)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(bǔ)償（市場(chǎng)）機(jī)制

2017年11月15日，國(guó)家能源局發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《完善電力輔助服務(wù)補(bǔ)償（市場(chǎng)）機(jī)制工作方案》的通知。指出我國(guó)電力供應(yīng)能力總體富余，煤電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)呈逐步下降趨勢(shì)，局部地區(qū)棄風(fēng)、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(bǔ)償辦法的部分內(nèi)容已經(jīng)難以適應(yīng)實(shí)際需要，提出加大補(bǔ)償力度建立“電力用戶參與的電力輔助服務(wù)分擔(dān)共享機(jī)制”。2018年3月國(guó)家發(fā)改委、國(guó)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(dǎo)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(jī)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(bǔ)貼力度

大部分區(qū)域的輔助服務(wù)市場(chǎng)未明確政策的穩(wěn)定性和持續(xù)性，建議在進(jìn)行輔助服務(wù)市場(chǎng)政策設(shè)計(jì)時(shí)，考慮發(fā)電企業(yè)的實(shí)際處境，使實(shí)施靈活性改造的機(jī)組能取得一定年限的穩(wěn)定投資收益，以彌補(bǔ)實(shí)施深度調(diào)峰增加的成本支出，充分調(diào)動(dòng)煤電企業(yè)進(jìn)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(jī)組實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)峰能力建設(shè)差異化決策

如果大范圍推廣實(shí)施火電靈活性改造，勢(shì)必產(chǎn)生新的浪費(fèi)，應(yīng)結(jié)合煤電機(jī)組自身特性做出差異化決策。重點(diǎn)可對(duì)30萬(wàn)千瓦及以下煤電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造，作為深度調(diào)峰的主力機(jī)組，甚至參與啟停調(diào)峰。對(duì)于風(fēng)電、水電、光伏資源豐富地區(qū)，可考慮60萬(wàn)千瓦等級(jí)的亞臨界機(jī)組進(jìn)行靈活性改造。100萬(wàn)千瓦等級(jí)的機(jī)組應(yīng)該發(fā)揮效率高的優(yōu)勢(shì)，盡量不參與或少參與深度調(diào)峰。部分30萬(wàn)千瓦等級(jí)及以下的老舊機(jī)組臨近服役年限，雖然服役期間進(jìn)行過大型改造，可以繼續(xù)安全運(yùn)行，但政府對(duì)于是否許可延壽的政策不明朗，導(dǎo)致該類機(jī)組進(jìn)行靈活性改造的決策風(fēng)險(xiǎn)較大。建議能源管理部門充分論證該類機(jī)組的延壽申請(qǐng)，并安排專項(xiàng)補(bǔ)助用于靈活性改造，改造后該類機(jī)組可主要承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)。

4.3 ? 改革調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，更加凸顯公平

由于火電機(jī)組本身就具有能夠調(diào)節(jié)負(fù)荷的特性，所以現(xiàn)在的補(bǔ)償機(jī)制中，都設(shè)有“基準(zhǔn)負(fù)荷率”，高于基準(zhǔn)負(fù)荷率的調(diào)峰服務(wù)是無償?shù)?，這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(kuò)大，市場(chǎng)機(jī)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(dān)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)化

調(diào)峰等輔助服務(wù)服務(wù)于整個(gè)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，如果作為一種商品，它真正的購(gòu)買方應(yīng)該是電力用戶?，F(xiàn)在由發(fā)電側(cè)單邊承擔(dān)服務(wù)費(fèi)用，不符合市場(chǎng)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(fèi)用高低，在市場(chǎng)化的背景下應(yīng)當(dāng)由電力用戶承擔(dān)輔助服務(wù)費(fèi)用。因此，按照“誰(shuí)受益，誰(shuí)承擔(dān)”的原則，應(yīng)建立電力用戶參與的輔助服務(wù)分擔(dān)共享機(jī)制。

主要參考文獻(xiàn)

[1]張廣才，周科.燃煤機(jī)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(jī)組深度調(diào)峰對(duì)燃煤鍋爐的影響[J].發(fā)電設(shè)備，2016，30（1）：21-23.