改善煤電運行成本 促進新能源發(fā)電市場化

中國工程院院士、清華大學(xué)教授 倪維斗

隨著我國可再生能源裝機規(guī)模的快速增長，可再生能源發(fā)電并網(wǎng)與燃煤機組靈活性之間的矛盾日益突出。尤其北方地區(qū)冬季供暖期間，熱電機組調(diào)節(jié)能力不足，電網(wǎng)難以提高對可再生能源的接納能力。雖然“雙棄”問題近年逐漸得到緩解，但形勢依然嚴(yán)峻，火電靈活性改造被視為促進可再生能源消納的主要措施。

目前我國電力系統(tǒng)并未充分考慮到產(chǎn)業(yè)鏈上各方應(yīng)該享有的權(quán)利與義務(wù)。燃煤電廠整體利用小時數(shù)較低，經(jīng)營情況也在持續(xù)惡化，但為了接納可再生能源還要加強靈活性改造，成本壓力巨大。價格信號的缺失不利于推動市場化改革，能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要做利益相關(guān)者分享，讓相關(guān)者受益理解并接受產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

通過現(xiàn)貨市場引導(dǎo)優(yōu)化可再生能源、傳統(tǒng)煤電的運行，通過價格信號體現(xiàn)不同負荷下的運行差異，可以讓煤電機組承受更高的停機率。我國熱電機組的調(diào)峰能力僅有20%，純發(fā)電機組也只有50%，但世界先進的火電機組對應(yīng)的調(diào)峰能力可達到60%和75%。以美國公共事業(yè)公司W(wǎng)estConnect的基荷電廠為例，其機組進行技術(shù)和運行程序的改造后，48萬千瓦機組可壓負荷至18%，為接納可再生能源每天啟停兩次。頻繁啟停增加的成本達到1.5億美元，但節(jié)約的燃料成本是增加成本的數(shù)倍。

除了靈活性改造，通過建設(shè)有實時價格信號引導(dǎo)的現(xiàn)貨市場，還可以保證尖峰機組的成本回收，以滿足部分地區(qū)用電高峰期的電力需求。以北京為例，北京電網(wǎng)的負荷大約在1800萬千瓦，一年中2%的尖峰負荷持續(xù)時間僅有10小時。如果由一臺36萬千瓦的機組來承擔(dān)尖峰負荷，年固定成本在每千瓦850元。想維持這樣一臺尖峰機組的生存，可以在現(xiàn)貨市場上給這10個小時制定85元/度的尖峰電價，就可以覆蓋其作為尖峰備用機組的成本。

近年來，我國清潔能源裝機容量增長迅速，可再生能源發(fā)電進入電力市場成為必然趨勢。2017年，甘肅省內(nèi)200余家新能源發(fā)電場站全部接入現(xiàn)貨交易系統(tǒng)，全年實現(xiàn)新能源現(xiàn)貨交易32.7億千瓦時。蒙西區(qū)域新能源企業(yè)70%以上都進入了市場，2017年交易規(guī)模達到89億千瓦時，并探索開展了新能源和自備電廠的日前交易。

現(xiàn)在風(fēng)電、光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價和補貼都比較固定，與天氣、時段都無關(guān)，不管風(fēng)大風(fēng)小，陰天晴天，售電的價格也沒有變化，可再生能源發(fā)電的活力并沒有被激發(fā)，其在電力市場中的價值和義務(wù)應(yīng)該在價格等方面有所體現(xiàn)。但目前的提前預(yù)留、優(yōu)先發(fā)電等調(diào)度規(guī)則缺乏可調(diào)節(jié)的空間，調(diào)度上也面臨安全風(fēng)險與可再生能源消納指標(biāo)上的兩難。

根據(jù)歐盟的評估，風(fēng)電、光伏發(fā)電也可以提供某些類型的輔助服務(wù)。可再生能源發(fā)電在大量接入電力市場時，也應(yīng)該具備一定的靈活度。此外，針對可再生能源發(fā)電，也應(yīng)該引入適當(dāng)?shù)钠羁己藱C制，給這些企業(yè)“施壓”，也有利于提升其預(yù)測水平。

建設(shè)現(xiàn)貨市場，必須考慮新能源加入帶來的影響。根據(jù)美國德克薩斯州經(jīng)驗，新能源接入必然會改變現(xiàn)貨實時價格形成，需要合理的市場機制來規(guī)范。新能源報價可能因為系統(tǒng)物理特性、價格過高等原因不被接受，但每個風(fēng)電場都必須遵守基于市場機制形成的調(diào)度命令。調(diào)度命令5分鐘產(chǎn)生一次，如果不遵守這個調(diào)度命令就會受到懲罰。

由于我國電力市場建設(shè)仍處起步階段，可再生能源發(fā)電電量中保障利用小時數(shù)的部分占比較大。而通過合理的規(guī)則設(shè)計，電力現(xiàn)貨市場可以做到高比例接納可再生能源，如德國要求所有可再生能源參與市場交易后，電價運行仍保持平穩(wěn)水平，證明德國的電力市場設(shè)計是可靠的。