煤電靈活性改造能否跑出“加速度”？

■本刊記者張正/ 編輯向敏

近年來，在國家政策的大力扶持引導(dǎo)下，我國可再生能源保持持續(xù)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。從前不久的全國能源工作會(huì)議所公布的2021 年“能源成績單”來看，全國可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模歷史性突破10 億千瓦，水電、風(fēng)電裝機(jī)均超3 億千瓦，海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模躍居世界第一，新能源年發(fā)電量首次突破1萬億千瓦時(shí)大關(guān)，繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，我國電源結(jié)構(gòu)仍以火電為主，由于火電靈活性改造等系列措施的推動(dòng)，我國可再生能源消納情況實(shí)現(xiàn)了逐步改善。為實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命的目標(biāo)，“十四五”期間，可再生能源將繼續(xù)維持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量有望達(dá)到“雙4 億”的目標(biāo)。但由于可再生能源的特性，其造成的電源結(jié)構(gòu)性矛盾突出，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足已成為影響我國可再生能源消納的核心問題?，F(xiàn)階段仍需要火電等穩(wěn)定電源為能源安全保駕護(hù)航。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)有火電機(jī)組調(diào)峰能力普遍只有50%左右。其中，“三北”地區(qū)供熱機(jī)組占有很大比重，10個(gè)省區(qū)超過40%，供熱期調(diào)峰能力僅為20%左右。2021年全年挖掘調(diào)峰能力約9000萬千瓦。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，特別是2021 年國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《全國煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案》（簡(jiǎn)稱《方案》），給煤電行業(yè)的發(fā)展指明了方向。煤電企業(yè)如何在“雙碳”背景下跑出“加速度”將考驗(yàn)著其自身的“功力”。

目標(biāo)方案皆明晰

“此次《方案》的出臺(tái)，可以看出頂層設(shè)計(jì)與實(shí)施路徑兼具，是一個(gè)全面系統(tǒng)的好方案?！敝袊茉囱芯繒?huì)理事、中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)能源專委會(huì)委員陳宗法表示，《方案》總體思路是“深入推進(jìn)煤電清潔、高效、靈活、低碳、智能化高質(zhì)量發(fā)展”；戰(zhàn)略定位是“發(fā)揮煤電的兜底保障作用和靈活調(diào)節(jié)能力”；實(shí)現(xiàn)路徑，在增量上“嚴(yán)控煤電項(xiàng)目”，新建煤機(jī)全部要求“靈活性制造”，原則上采用超超臨界、且供電煤耗更低的機(jī)組，以持續(xù)優(yōu)化能源電力結(jié)構(gòu)和布局；在存量上推進(jìn)“三改”聯(lián)動(dòng)，加快淘汰煤電落后產(chǎn)能，合理安排關(guān)停機(jī)組納入應(yīng)急備用，并規(guī)范燃煤自備電廠運(yùn)行，以達(dá)到更加嚴(yán)格的能效環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見具有重要意義，特別對(duì)電力行業(yè)在“十四五”如何進(jìn)一步降低煤電機(jī)組能耗，提升靈活性和調(diào)節(jié)能力，提高能效，促進(jìn)清潔低碳轉(zhuǎn)型具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性和可操作性，是一份扎實(shí)推進(jìn)煤電機(jī)組升級(jí)改造的重磅文件與行動(dòng)指南。

其中，《方案》明確，靈活性改造不僅要求存量煤電機(jī)組“應(yīng)改盡改”，對(duì)新增煤電機(jī)組也提出了全部“靈活性制造”的要求，并根據(jù)新能源高比例消納需要確定了數(shù)量目標(biāo)，明確現(xiàn)役機(jī)組靈活性改造后，最小發(fā)電出力達(dá)到30%左右額定負(fù)荷。存量煤電機(jī)組靈活性改造完成2 億千瓦，實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組靈活制造規(guī)模1.5億千瓦。

關(guān)鍵要素需突破

要完成目標(biāo)，關(guān)鍵問題要解決。自2016 年國家能源局下發(fā)《關(guān)于火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目通知》以來，行業(yè)通過這幾年的發(fā)展也形成了對(duì)于靈活性改造的關(guān)鍵問題的認(rèn)識(shí)，技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素是主要難點(diǎn)。

技術(shù)層面上，鍋爐側(cè)靈活性改造須重點(diǎn)解決燃燒穩(wěn)定性、制粉系統(tǒng)穩(wěn)定性、換熱水動(dòng)力穩(wěn)定性、受熱面高溫腐蝕與疲勞損傷、空預(yù)器低溫腐蝕及泄漏、脫硝運(yùn)行安全等問題；深度調(diào)峰狀態(tài)，汽輪機(jī)側(cè)須重點(diǎn)關(guān)注汽輪機(jī)設(shè)備適應(yīng)性以及供熱機(jī)組以熱定電等問題；除此之外還要加強(qiáng)控制與監(jiān)測(cè)。

經(jīng)濟(jì)層面上，對(duì)于常規(guī)火電機(jī)組，包括對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)等主機(jī)設(shè)備的改造，也包括對(duì)控制系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、冷凝水系統(tǒng)等輔助設(shè)備的改造；對(duì)于供熱火電機(jī)組，在上述改造基礎(chǔ)上，還要進(jìn)一步通過低壓缸旁路、蓄熱罐、電鍋爐等方式，改變?cè)邪l(fā)電與供熱間的耦合關(guān)系，釋放機(jī)組的運(yùn)行靈活性。火電靈活性改造的成本，首先涉及各類改造的投資。同時(shí)，機(jī)組間改造投資差異明顯，不同機(jī)組特征、改造目標(biāo)、燃料特性等條件都將帶來改造投資的巨大差別，往往只能以“一廠一策”的方式進(jìn)行單獨(dú)測(cè)算，難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的造價(jià)限額控制。靈活性改造的目標(biāo)是開展深度調(diào)峰。因此，深度調(diào)峰成本是潛在的可變成本，包括增加的燃料成本、廠用電、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本及由于長時(shí)間深度調(diào)峰和大范圍負(fù)荷率變動(dòng)引起的設(shè)備壽命減損、加速更換成本等。其中，隨著調(diào)峰深度的增加，火電機(jī)組的供電煤耗將明顯增加，特別是進(jìn)入深度調(diào)峰區(qū)間后，供電煤耗增速進(jìn)一步加快。

種種要素都要考慮，結(jié)合《方案》，相關(guān)行業(yè)專家表示，國內(nèi)大多數(shù)機(jī)組經(jīng)過簡(jiǎn)單技改，能達(dá)到要求，但燃用劣質(zhì)煤的機(jī)組難度較大。頻繁快速變負(fù)荷、深度調(diào)峰，甚至快速啟停，易產(chǎn)生主設(shè)備故障，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性下降。低負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組熱耗增加、效率下降，特別是超（超）臨界機(jī)組，會(huì)直接影響機(jī)組能耗對(duì)標(biāo)。部分機(jī)組供熱負(fù)荷大，電熱矛盾突出，選擇技術(shù)路線較困難。一些地區(qū)的超超臨界機(jī)組，包括最先進(jìn)的二次再熱百萬千瓦機(jī)組，都被要求深度調(diào)峰到35～40%負(fù)荷。甚至個(gè)別地區(qū)要求新建機(jī)組具備25%甚至20%負(fù)荷的深度調(diào)峰能力，這些做法超前于國家相關(guān)政策，都是嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。

激勵(lì)政策需落地

“以‘十三五’煤電機(jī)組靈活性改造為例，其目標(biāo)為2.2 億千瓦，實(shí)際完成不到6000 萬千瓦，僅為目標(biāo)的26%，主要原因在于輔助服務(wù)市場(chǎng)不完善、經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償不到位?！标愖诜ū硎?。

數(shù)據(jù)表明，火電機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生煤耗上升、運(yùn)維成本增加、設(shè)備老化速率上升。完善輔助服務(wù)補(bǔ)償政策，研究改造投資壓力疏導(dǎo)機(jī)制，制定改造補(bǔ)助或優(yōu)惠財(cái)稅政策，往小了說是影響著火電企業(yè)進(jìn)行靈活性改造工作的決心，往大了講是關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的大事。

一直以來，火電企業(yè)進(jìn)行深度調(diào)峰除個(gè)別機(jī)組采取BOT形式，類似游戲“外掛”輔助調(diào)峰，絕大部分是電廠“自掏腰包”，通過機(jī)組挖潛和改造實(shí)現(xiàn)。

業(yè)內(nèi)人士算了一筆賬，煤電靈活性改造的調(diào)峰容量成本約500～1500元/千瓦，技術(shù)改造成本加重了企業(yè)負(fù)擔(dān)。靈活性改造后的機(jī)組頻繁啟停加速資產(chǎn)折舊、發(fā)電小時(shí)數(shù)下降等，將加劇煤電大面積虧損情況。燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)采用“基準(zhǔn)價(jià)+上下浮動(dòng)”形式，上下浮動(dòng)不超過20%，改造投資回收慢，企業(yè)靈活性改造明顯動(dòng)力不足。

據(jù)初步測(cè)算，“十四五”末期我國輔助服務(wù)年補(bǔ)償資金規(guī)模將顯著擴(kuò)大，達(dá)到約800 億元。以上舉措有望有效疏導(dǎo)補(bǔ)償資金，進(jìn)一步釋放既有火電機(jī)組的調(diào)節(jié)潛力，激勵(lì)發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)以及新型主體等靈活性資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

除此之外，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，輔助服務(wù)市場(chǎng)只是輔助，根本還需電網(wǎng)電源點(diǎn)配置趨于合理。同時(shí)需進(jìn)一步研究網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、資源分布，結(jié)合新能源發(fā)展目標(biāo)，統(tǒng)籌規(guī)劃，建立區(qū)域協(xié)調(diào)溝通機(jī)制，推進(jìn)區(qū)域有效靈活性改造推進(jìn)，避免無序投資，防范靈活性資源過剩。

未來已來，在調(diào)峰輔助服務(wù)等市場(chǎng)機(jī)制的引導(dǎo)下，火電靈活性改造帶來了電力系統(tǒng)靈活性的明顯提升，也推動(dòng)更多機(jī)組潛在靈活性的釋放。在源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化的市場(chǎng)機(jī)制推動(dòng)下，將有更多的靈活性資源被調(diào)動(dòng)起來。因此，因地制宜地培育靈活性市場(chǎng)，將成為“十四五”期間電力系統(tǒng)靈活性充足的關(guān)鍵要素，也是火電靈活性改造發(fā)展的核心要素。

“十四五”煤電企業(yè)面臨的市場(chǎng)環(huán)境將發(fā)生深刻而復(fù)雜的變化，多個(gè)利好政策的下發(fā)對(duì)于煤電機(jī)組升級(jí)改造提出了新的要求及更高標(biāo)準(zhǔn)，也對(duì)實(shí)施改造帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。如何在這條跑道上，跑出火電企業(yè)的“加速度”令人期待。■