“當(dāng)前煤電發(fā)展面臨新形勢(shì)、新挑戰(zhàn)，降碳成為煤電發(fā)展的硬約束，煤電企業(yè)虧損壓力持續(xù)增大，加之市場(chǎng)機(jī)制尚不健全，準(zhǔn)確把握煤電的新定位成為煤電高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。”中電聯(lián)專職副理事長(zhǎng)夏忠于日前在中電聯(lián)“2021年燃煤電站生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理第五十屆年會(huì)暨能效管理對(duì)標(biāo)發(fā)布會(huì)”上表示。
與會(huì)專家一致認(rèn)為，煤電機(jī)組正逐步由提供電力、電量的主體性電源，向提供可靠電力、調(diào)峰調(diào)頻能力的基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變。降碳目標(biāo)下，電力系統(tǒng)調(diào)峰壓力與日俱增，煤電機(jī)組有了新任務(wù)、新角色，其深度調(diào)峰問題多、風(fēng)險(xiǎn)大，靈活性改造時(shí)間緊、任務(wù)重。
新能源激增 火電擔(dān)重任
“在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，火電裝機(jī)容量事關(guān)電力供應(yīng)的安全底線，提高存量煤電機(jī)組的靈活性和可靠性是其重要出路。”華電電力科學(xué)研究院鍋爐技術(shù)研究所所長(zhǎng)孫海峰表示。
大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院首席專家蔣尋寒指出，截至去年底，我國(guó)新能源發(fā)電裝機(jī)占比達(dá)24%，接近以往電網(wǎng)安全許可的極限，預(yù)計(jì)到2022年底，新能源發(fā)電裝機(jī)占比將超30%。“隨著新能源發(fā)電量持續(xù)增加，需要煤電機(jī)組潛得更深、負(fù)荷變化更快、啟動(dòng)更迅速靈活。”
上海發(fā)電成套設(shè)計(jì)研究院火電中心副主任兼總工陶麗表示，電源側(cè)靈活性提升的措施包括新建抽水蓄能、調(diào)峰燃?xì)怆娬疽约皩?duì)存量火電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造等。其中，火電靈活性改造經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、效果最顯著。“展望2020—2050年，能源消費(fèi)總量穩(wěn)步增長(zhǎng)，非化石能源占比超過一半，我國(guó)電力系統(tǒng)仍將依賴煤電進(jìn)行調(diào)峰，提升火電靈活性是符合我國(guó)實(shí)際的最優(yōu)選擇。”
據(jù)記者了解，我國(guó)已進(jìn)行靈活性改造的相當(dāng)一部分煤電機(jī)組正用于深度調(diào)峰。國(guó)家能源局2019年底發(fā)布的《2019年上半年電力輔助服務(wù)有關(guān)情況的通報(bào)》顯示，2019年上半年，從電力輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用的結(jié)構(gòu)上看，調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用總額50.09億元，占總補(bǔ)償費(fèi)用的38.44%。
在蔣尋寒看來，煤電是當(dāng)前電力系統(tǒng)靈活性改造的主力。“以調(diào)峰為例，抽水蓄能建設(shè)受地理環(huán)境等條件限制，電化學(xué)、制氫等大規(guī)模儲(chǔ)電技術(shù)短時(shí)間內(nèi)難以突破，其它儲(chǔ)能技術(shù)容量太小。新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，煤電機(jī)組承擔(dān)著電網(wǎng)托底、保供、讓路的重要職責(zé)。”
靈活電源少 深調(diào)問題多
中電聯(lián)2019年底發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行政策研究》（以下簡(jiǎn)稱《研究》）顯示，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)以煤電為主，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比不到6%，“三北”地區(qū)新能源富集，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)分別占全國(guó)的72%、61%，但靈活調(diào)節(jié)電源不足3%，調(diào)節(jié)能力先天不足。
以深度調(diào)峰為例，蔣尋寒指出，由于新能源發(fā)電比例迅速上升，火電機(jī)組調(diào)峰負(fù)擔(dān)急劇增加，國(guó)內(nèi)火電機(jī)組在深度調(diào)峰方面進(jìn)步明顯但問題不少。“深度調(diào)峰涉及基建設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行、技術(shù)改造，以及大量的基礎(chǔ)技術(shù)研究，每臺(tái)機(jī)組的情況和處理方式存在差異。國(guó)內(nèi)火電機(jī)組受燃料品質(zhì)、基建設(shè)計(jì)與設(shè)備選型限制，深度調(diào)峰能力先天不足，迫切需要強(qiáng)化對(duì)隱藏風(fēng)險(xiǎn)的研究。”
蔣尋寒列舉了煤電深調(diào)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)——頻繁的負(fù)荷變化、啟動(dòng)，導(dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備與部件的壽命損耗；深調(diào)大幅增加能耗，同時(shí)因缺乏監(jiān)測(cè)手段，運(yùn)行人員難以直觀觀察隱患。
孫海峰對(duì)此表示贊同：“由于工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、建造施工、運(yùn)行管理等方面存在不足，部分現(xiàn)役煤電機(jī)組未能達(dá)到其設(shè)計(jì)能耗水平。加上高煤價(jià)、入爐煤煤質(zhì)下滑、機(jī)組負(fù)荷率下降、深度調(diào)峰等原因，實(shí)際鍋爐運(yùn)行效率偏差較大。”
陶麗指出，參與深度調(diào)峰會(huì)對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生包括燃燒、汽水、環(huán)保、輔機(jī)、控制等在內(nèi)的一系列問題，應(yīng)根據(jù)電廠具體情況，基于“一廠一策”原則，選擇相應(yīng)的靈活性改造技術(shù)方案。“考慮煤電深調(diào)技術(shù)改造時(shí)，要兼顧經(jīng)濟(jì)性能，做到技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性最佳。”
管理需細(xì)化 市場(chǎng)待優(yōu)化
那么，煤電靈活性改造如何兼顧到技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性？
“歐洲采用市場(chǎng)化運(yùn)作進(jìn)行深度調(diào)峰，上漲終端電價(jià)，供熱價(jià)格很高，電廠有相對(duì)充足的改造資金。”蔣尋寒建議，“國(guó)內(nèi)應(yīng)適當(dāng)控制新能源大規(guī)模成片開發(fā)，強(qiáng)化分布式系統(tǒng)開發(fā)并接入低壓電網(wǎng)，這就好比瓶中難以再放入大石塊，但仍可填充和新增大量細(xì)沙。”
上述《研究》建議，應(yīng)優(yōu)化煤電靈活性改造技術(shù)路線，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?？偨Y(jié)和借鑒國(guó)內(nèi)外煤電靈活性改造經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化純凝、供熱機(jī)組靈活性改造技術(shù)路線，開展有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定和修編工作。同時(shí)，做好煤電靈活性改造機(jī)組運(yùn)行維護(hù)和壽命管理，加強(qiáng)關(guān)鍵部件檢驗(yàn)檢測(cè)，適當(dāng)預(yù)留調(diào)峰安全裕度，確保機(jī)組安全運(yùn)行。
陶麗認(rèn)為，考慮到電廠的改造效益最大化，靈活性改造方案制定需根據(jù)要求綜合考量快速啟停、快速爬坡、燃料靈活性、供能靈活性等各種技術(shù)措施。華北電力科學(xué)研究院電站鍋爐技術(shù)研究所所長(zhǎng)程亮也指出，需結(jié)合不同區(qū)域輔助服務(wù)市場(chǎng)的特點(diǎn)，實(shí)施火電差異化管理和分級(jí)應(yīng)對(duì)的方式。
市場(chǎng)建設(shè)方面，一位業(yè)內(nèi)專家表示，在成熟的電力市場(chǎng)中，實(shí)時(shí)電價(jià)的變化自然引導(dǎo)了發(fā)電企業(yè)主動(dòng)參與調(diào)峰，不需要一個(gè)額外的調(diào)峰產(chǎn)品。“我國(guó)的調(diào)峰輔助服務(wù)是在缺乏現(xiàn)貨市場(chǎng)的情況下的一種特殊的輔助服務(wù)。目前大多數(shù)省份已開始中長(zhǎng)期電力交易市場(chǎng)，部分省份開始了現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)。我國(guó)需盡快在用戶側(cè)輸配電價(jià)中增加輔助服務(wù)相關(guān)項(xiàng)目，以便逐漸理順相關(guān)交易和價(jià)格機(jī)制。”
