火電機組參與深度調(diào)峰提升山西電網(wǎng)新能源消納能力的分析

衛(wèi)鵬杰

（國網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西太原 030021）

0 前言

目前，提升山西省新能源消納的措施包括不斷提升火電機組調(diào)峰能力、提高省內(nèi)用電負荷、擴大外送電能力、參與華北區(qū)域調(diào)峰市場、參與國調(diào)跨區(qū)現(xiàn)貨市場等。受國家電網(wǎng)“度電必爭”消納新能源思路影響，省內(nèi)新能源發(fā)電企業(yè)參與跨區(qū)現(xiàn)貨交易消納新能源積極性并不高。受整體經(jīng)濟運行大環(huán)境及經(jīng)濟轉(zhuǎn)型影響，在新能源大規(guī)模并網(wǎng)運行、持續(xù)大容量并網(wǎng)的新形勢下，山西省用電負荷增長乏力，無法積極促進新能源消納。山西外送電能力主要受江蘇用電負荷、華北其他區(qū)域用電負荷及用電特性影響，無法保證可靠外送電。受華北區(qū)域跨省消納新能源“先用盡省內(nèi)調(diào)峰資源再進行跨省消納”基本原則影響，省內(nèi)新能源企業(yè)基本處于分攤跨省調(diào)峰補償費用的被動局面。從以上分析可知，只有省內(nèi)火電企業(yè)積極進行機組靈活性改造，深挖機組調(diào)峰潛能，深度參與調(diào)峰消納新能源，才能形成“調(diào)峰性能好的機組運行有利潤、新能源發(fā)電多消納”的良性循環(huán)，實現(xiàn)多方共贏的局面。

1 山西電網(wǎng)火電機組參與深度調(diào)峰消納新能源能力分析

本文以極寒期1月份為例，按照國家能源局山西監(jiān)管辦公室“山西省調(diào)供熱機組運行方式計算預測結(jié)果”[1]中核定的供熱機組實際運行出力上下限，結(jié)合機組實際供熱需求，分析山西電網(wǎng)機組參與深度調(diào)峰消納新能源能力。計算結(jié)果如表1所示。

表1 2020年1月份供熱機組調(diào)峰能力分析

由表1可知，山西電網(wǎng)極寒期供熱機組開機率為81.23%，開機容量為2 985萬kW。受供熱影響，供熱機組最大出力為2 638萬kW，高峰出力系數(shù)僅為88.39%；供熱機組最小出力為1 907萬kW，低谷出力系數(shù)為63.90%，供熱機組調(diào)峰區(qū)間僅為24.49%。隨著供熱面積逐年擴大，供熱機組調(diào)峰靈活性能力逐年變窄，山西電網(wǎng)面臨“高峰帶不上去負荷無法滿足高峰電力平衡需求，低谷降不下來無法有力消納新能源”的尷尬局面。為了進一步促進清潔能源消納，山西省能源局發(fā)布了《山西火電機組靈活性改造技術(shù)路線指導意見及驗收規(guī)范》（晉能源電力發(fā)〔2019〕194號），山西省火電企業(yè)據(jù)此開展了靈活性改造，目前已有9家企業(yè)共12臺機組完成了試驗驗證，改造后符合“純凝機組最小技術(shù)出力達到30%～40%額定容量，熱電聯(lián)產(chǎn)機組最小技術(shù)出力達到40%～50%額定容量”[2]，為消納山西省新能源做出了積極貢獻并獲得了補償收益。

1.1 靈活性改造后供熱機組極寒期深度調(diào)峰能力分析

山西省已有9家12臺機組完成了靈活性改造，機組運行的具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 靈活性改造機組最小出力及調(diào)峰空間增加量

由表2可知，極寒期供熱機組可增加深度調(diào)峰能力55.9萬kW，非供熱機組可增加深度調(diào)峰能力30萬kW。完成靈活性改造的供熱機組，供熱期如果按照每天14 h提供深度調(diào)峰服務(wù)，按照31 d計，每月可多消納清潔能源2.43億kW·h。在中午氣溫較高時段，若供熱機組短時降低供熱參數(shù)，又可以進一步增加調(diào)峰深度，提升清潔能源的消納能力。

1.2 未進行靈活性改造非供熱機組極寒期深度調(diào)峰能力分析

未進行靈活性改造非供熱機組最小出力及增加調(diào)峰空間情況見表3。針對表3中運行性能好、調(diào)節(jié)能力強的非供熱電廠，雙機運行時若1臺機組保持正常運行，另1臺機組適當降低最低出力，預計可增加消納新能源調(diào)峰能力18～36萬kW。如果機組每天按照45%出力深度調(diào)峰運行8 h，40%出力深度調(diào)峰運行6 h，每月按31 d計，每月可多消納清潔能源1.13億kW·h。

1.3 極寒期全網(wǎng)機組深度調(diào)峰能力分析

綜上所述，供熱機組可以增加深度調(diào)峰能力55.9萬kW，非供熱機組可以增加深度調(diào)峰能力48.3～66萬kW，合計增加深度調(diào)峰能力104.2～121.9萬kW。全網(wǎng)機組深調(diào)每月可多消納新能源3.56億kW·h。

表3 未進行靈活性改造非供熱機組最小出力及調(diào)峰空間增加量

2 2019年山西電網(wǎng)機組調(diào)峰補償情況分析

2.1 山西電網(wǎng)2019年逐月調(diào)峰補償總費用

2019年，按照“兩個細則”調(diào)峰補償?shù)南嚓P(guān)條款[3]，山西電網(wǎng)調(diào)峰補償總費用共計5.05億元。受消納新能源影響，供熱期調(diào)峰補償費用總體高于非供熱期，具體情況如圖1所示。

圖1 山西電網(wǎng)2019年逐月調(diào)峰補償總費用

2.2 山西電網(wǎng)2019年基本調(diào)峰、深度調(diào)峰、啟停調(diào)峰逐月補償費用

每年1—3月、11—12月既是風電大風期又是冬季供熱期，山西電網(wǎng)面臨保清潔能源消納、保居民供熱的雙重考驗。為了充分消納新能源，山西電網(wǎng)積極調(diào)用機組進行深度調(diào)峰，供熱期深度調(diào)峰補償費用總體高于基本調(diào)峰補償費用。非供熱期，基本不存在消納困難，深度調(diào)峰費用大幅下降，具體情況如圖2所示。

圖2 山西電網(wǎng)2019年基本調(diào)峰、深度調(diào)峰、啟停調(diào)峰逐月補償費用

2.3 山西電網(wǎng)2019年基本調(diào)峰、深度調(diào)峰、啟停調(diào)峰逐月補償前10家發(fā)電企業(yè)

機組深度調(diào)峰補償情況見表4。由表4可知，深度調(diào)峰補償收益較多的前3名均為靈活性改造后的供熱機組，從調(diào)峰補償總費用來看，塔山電廠、河曲電廠是山西省60萬kW級主力機組，性能優(yōu)異，榮列調(diào)峰補償?shù)?名、第3名。河光熱電廠、京玉熱電廠、榮呈熱電廠因靈活性改后深度調(diào)峰補償收益多，總調(diào)峰補償費用分列第2位、第4位、第5位。神泉電廠、軒崗熱電廠、武鄉(xiāng)電廠、左權(quán)發(fā)電廠均為山西省60萬kW級主力機組，挺進前10位。從上述發(fā)電廠調(diào)峰補償收益分析可知，在山西電網(wǎng)持續(xù)接入新能源的大形勢下，越早開展機組靈活性改造，積極參與深度調(diào)峰，越能盡快從調(diào)峰市場獲得收益。建議省內(nèi)其他發(fā)電企業(yè)深入研究國家政策，加快企業(yè)轉(zhuǎn)型，以期盡早從能源服務(wù)中獲取收益。

表4 機組深度調(diào)峰補償情況分析

3 結(jié)論與展望

通過分析極寒期供熱機組調(diào)峰能力、完成靈活性改造的機組可增加的調(diào)峰空間、非供熱機組深度調(diào)峰空間、靈活性改造后機組深度調(diào)峰及調(diào)峰補償收益情況，利用具體數(shù)據(jù)印證了在山西電網(wǎng)持續(xù)接入新能源的大形勢下，越早開展機組靈活性改造，積極參與深度調(diào)峰，越能盡快從調(diào)峰市場獲取收益的結(jié)論。建議通過確保機組靈活性改造政策連貫、執(zhí)行到位，引導火電企業(yè)積極進行靈活性改造；進一步優(yōu)化深度調(diào)峰補償機制，引導火電企業(yè)積極參與深度調(diào)峰，獲得補償收益；同時，積極引導新能源場站參與市場交易，形成合力，促進新能源消納。