“當前煤電發(fā)展面臨新形勢、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，加之市場機制尚不健全，準確把握煤電的新定位成為煤電高質(zhì)量發(fā)展，促進碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)的關(guān)鍵。”中電聯(lián)專職副理事長夏忠于日前在中電聯(lián)“2021年燃煤電站生產(chǎn)運營管理第五十屆年會暨能效管理對標發(fā)布會”上表示。
與會專家一致認為，煤電機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。降碳目標下，電力系統(tǒng)調(diào)峰壓力與日俱增，煤電機組有了新任務、新角色，其深度調(diào)峰問題多、風險大，靈活性改造時間緊、任務重。
新能源激增 火電擔重任
“在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，火電裝機容量事關(guān)電力供應的安全底線，提高存量煤電機組的靈活性和可靠性是其重要出路。”華電電力科學研究院鍋爐技術(shù)研究所所長孫海峰表示。
大唐集團科學技術(shù)研究院首席專家蔣尋寒指出，截至去年底，我國新能源發(fā)電裝機占比達24%，接近以往電網(wǎng)安全許可的極限，預計到2022年底，新能源發(fā)電裝機占比將超30%。“隨著新能源發(fā)電量持續(xù)增加，需要煤電機組潛得更深、負荷變化更快、啟動更迅速靈活。”
上海發(fā)電成套設(shè)計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)峰燃氣電站以及對存量火電機組進行靈活性改造等。其中，火電靈活性改造經(jīng)濟性最優(yōu)、效果最顯著。“展望2020—2050年，能源消費總量穩(wěn)步增長，非化石能源占比超過一半，我國電力系統(tǒng)仍將依賴煤電進行調(diào)峰，提升火電靈活性是符合我國實際的最優(yōu)選擇。”
據(jù)記者了解，我國已進行靈活性改造的相當一部分煤電機組正用于深度調(diào)峰。國家能源局2019年底發(fā)布的《2019年上半年電力輔助服務有關(guān)情況的通報》顯示，2019年上半年，從電力輔助服務補償費用的結(jié)構(gòu)上看，調(diào)峰補償費用總額50.09億元，占總補償費用的38.44%。
在蔣尋寒看來，煤電是當前電力系統(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、制氫等大規(guī)模儲電技術(shù)短時間內(nèi)難以突破，其它儲能技術(shù)容量太小。新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，煤電機組承擔著電網(wǎng)托底、保供、讓路的重要職責。”
靈活電源少 深調(diào)問題多
中電聯(lián)2019年底發(fā)布的《煤電機組靈活性運行政策研究》（以下簡稱《研究》）顯示，我國發(fā)電裝機以煤電為主，抽水蓄能、燃氣發(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機占比不到6%，“三北”地區(qū)新能源富集，風電、太陽能發(fā)電裝機分別占全國的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，火電機組調(diào)峰負擔急劇增加，國內(nèi)火電機組在深度調(diào)峰方面進步明顯但問題不少。“深度調(diào)峰涉及基建設(shè)計、優(yōu)化運行、技術(shù)改造，以及大量的基礎(chǔ)技術(shù)研究，每臺機組的情況和處理方式存在差異。國內(nèi)火電機組受燃料品質(zhì)、基建設(shè)計與設(shè)備選型限制，深度調(diào)峰能力先天不足，迫切需要強化對隱藏風險的研究。”
蔣尋寒列舉了煤電深調(diào)可能存在的安全風險——頻繁的負荷變化、啟動，導致關(guān)鍵設(shè)備與部件的壽命損耗；深調(diào)大幅增加能耗，同時因缺乏監(jiān)測手段，運行人員難以直觀觀察隱患。
孫海峰對此表示贊同：“由于工程設(shè)計、設(shè)備制造、建造施工、運行管理等方面存在不足，部分現(xiàn)役煤電機組未能達到其設(shè)計能耗水平。加上高煤價、入爐煤煤質(zhì)下滑、機組負荷率下降、深度調(diào)峰等原因，實際鍋爐運行效率偏差較大。”
陶麗指出，參與深度調(diào)峰會對機組安全運行產(chǎn)生包括燃燒、汽水、環(huán)保、輔機、控制等在內(nèi)的一系列問題，應根據(jù)電廠具體情況，基于“一廠一策”原則，選擇相應的靈活性改造技術(shù)方案。“考慮煤電深調(diào)技術(shù)改造時，要兼顧經(jīng)濟性能，做到技術(shù)性、經(jīng)濟性最佳。”
管理需細化 市場待優(yōu)化
那么，煤電靈活性改造如何兼顧到技術(shù)性和經(jīng)濟性？
“歐洲采用市場化運作進行深度調(diào)峰，上漲終端電價，供熱價格很高，電廠有相對充足的改造資金。”蔣尋寒建議，“國內(nèi)應適當控制新能源大規(guī)模成片開發(fā)，強化分布式系統(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沙。”
上述《研究》建議，應優(yōu)化煤電靈活性改造技術(shù)路線，確保機組安全經(jīng)濟運行。總結(jié)和借鑒國內(nèi)外煤電靈活性改造經(jīng)驗，優(yōu)化純凝、供熱機組靈活性改造技術(shù)路線，開展有關(guān)標準制定和修編工作。同時，做好煤電靈活性改造機組運行維護和壽命管理，加強關(guān)鍵部件檢驗檢測，適當預留調(diào)峰安全裕度，確保機組安全運行。
陶麗認為，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。華北電力科學研究院電站鍋爐技術(shù)研究所所長程亮也指出，需結(jié)合不同區(qū)域輔助服務市場的特點，實施火電差異化管理和分級應對的方式。
市場建設(shè)方面，一位業(yè)內(nèi)專家表示，在成熟的電力市場中，實時電價的變化自然引導了發(fā)電企業(yè)主動參與調(diào)峰，不需要一個額外的調(diào)峰產(chǎn)品。“我國的調(diào)峰輔助服務是在缺乏現(xiàn)貨市場的情況下的一種特殊的輔助服務。目前大多數(shù)省份已開始中長期電力交易市場，部分省份開始了現(xiàn)貨市場的建設(shè)。我國需盡快在用戶側(cè)輸配電價中增加輔助服務相關(guān)項目，以便逐漸理順相關(guān)交易和價格機制。”
