“雙碳”目標(biāo)下煤電靈活性改造誤區(qū)及改進(jìn)措施

我國“雙碳”目標(biāo)的提出，要求以煤電為主的電力系統(tǒng)必須激發(fā)更多靈活性空間來消納非化石能源，以實(shí)現(xiàn)我國能源低碳轉(zhuǎn)型。當(dāng)前電源側(cè)靈活性資源配置遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于可再生能源發(fā)展速度，若煤電靈活性改造空間尚未得到有效激發(fā)，未來很可能無法適應(yīng)非化石能源裝機(jī)占比快速增長的趨勢。2019年在新能源全額保障性收購政策全面實(shí)施的情況下，棄風(fēng)棄光電量仍高達(dá)215億千瓦時，相當(dāng)于450萬千瓦燃煤電廠一年的發(fā)電量，相當(dāng)于多排放了600萬噸二氧化碳。

 

我國構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，要求電力系統(tǒng)具有更強(qiáng)的靈活調(diào)節(jié)能力，以承載更高比例的新能源裝機(jī)。新能源在電網(wǎng)中比例越高對調(diào)峰電源的需求越高，而對于我國以煤電為主的電力系統(tǒng)而言，挖掘高調(diào)節(jié)性能的煤電靈活性潛力成為現(xiàn)實(shí)的可行選擇。

 

我國煤電產(chǎn)業(yè)仍面臨嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性過剩風(fēng)險(xiǎn)，在碳減排的重壓之下，加快實(shí)施煤電靈活性改造是實(shí)現(xiàn)煤電角色定位轉(zhuǎn)型的有效途徑。實(shí)施煤電靈活性改造有助于推動煤電在我國的角色定位由提供電力、電量的主體電源向電量、電力調(diào)節(jié)型電源轉(zhuǎn)變，通過發(fā)揮存量煤電機(jī)組靈活性潛力，同時解決產(chǎn)能過剩和促進(jìn)新能源消納問題。

 

當(dāng)前我國電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)存在明顯短板，相較其他類型可調(diào)節(jié)資源，對現(xiàn)存煤電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造是最現(xiàn)實(shí)有效的方案。在我國主要靈活性電源中，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電因受資源稟賦所限，發(fā)展規(guī)模均相對有限，儲能技術(shù)受制于經(jīng)濟(jì)性、安全性，商業(yè)化應(yīng)用有待進(jìn)一步開發(fā)。而我國現(xiàn)存和核準(zhǔn)煤電規(guī)模已嚴(yán)重過剩，現(xiàn)有10.4億千瓦煤電機(jī)組大部分具備靈活性改造條件，煤電靈活性改造不失為提高電力系統(tǒng)靈活性的現(xiàn)實(shí)之選。

 

我國煤電靈活性改造存在問題分析

 

我國早在2016年即啟動火電靈活性改造試點(diǎn)工作，并在國家“十三五”電力規(guī)劃中制定了明確的靈活性改造目標(biāo)，但全國靈活性改造實(shí)際進(jìn)展十分緩慢，甚至嚴(yán)重滯后于國家規(guī)劃。截至2020年底，“三北”地區(qū)火電機(jī)組靈活性改造只完成8241萬千瓦，只達(dá)到改造目標(biāo)的38%，內(nèi)蒙古、山西、新疆、甘肅各省區(qū)僅完成改造目標(biāo)的2.1%、3.3%、2.4%和4.1%。2019年底改造試點(diǎn)也僅完成改造容量5340萬千瓦左右，僅為規(guī)劃目標(biāo)的31.4%。盡管煤電靈活性改造的意義明確、需求明晰、政策明朗，但改造進(jìn)展仍嚴(yán)重滯后，其原因主要有以下四個方面：

 

一是調(diào)峰輔助服務(wù)市場機(jī)制不健全，煤電企業(yè)缺乏足夠的補(bǔ)償激勵。經(jīng)濟(jì)性是導(dǎo)致煤電靈活性改造進(jìn)度遲緩的首要因素。東北電網(wǎng)2014年率先試行輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制，在調(diào)峰領(lǐng)域引入競爭機(jī)制，制定較高的調(diào)峰補(bǔ)償價格，煤電企業(yè)改造投資可通過參與輔助服務(wù)市場獲取足夠收益回報(bào)，因此東北地區(qū)改造試點(diǎn)推進(jìn)情況較好，基本符合條件的電廠均已完成改造，在煤電行業(yè)大面積虧損的情況下，多數(shù)試點(diǎn)仍保證了持續(xù)盈利。目前東北電網(wǎng)深度調(diào)峰兩檔報(bào)價均高于0.34元的燃煤標(biāo)桿電價，相較而言其他地區(qū)的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)則低很多（見圖1）。

 

二是國家相關(guān)政策存在變化的不確定性，煤電企業(yè)面臨收益無法覆蓋成本的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。盡管東北、西北等地區(qū)已陸續(xù)出臺電力輔助服務(wù)市場運(yùn)營規(guī)則，但由于各省新能源消納與電量電價情況存在較大差異，補(bǔ)償政策長遠(yuǎn)預(yù)期及補(bǔ)償門檻設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)存在變化的不確定性。如東北電網(wǎng)深度調(diào)峰基準(zhǔn)已從原來的52%降為48%，靈活性改造的機(jī)組逐漸增多，未來還存在進(jìn)一步下調(diào)可能，調(diào)峰基準(zhǔn)降低勢必影響煤電企業(yè)調(diào)峰成本。同時輔助服務(wù)補(bǔ)償政策的落實(shí)受制于當(dāng)?shù)厥袌鼋∪潭?，相對較低的補(bǔ)償力度加上政策落實(shí)的不確定性，使得煤電企業(yè)面臨補(bǔ)償收益無法彌補(bǔ)改造導(dǎo)致增加的成本。

 

三是靈活性改造本身會對燃煤機(jī)組的安全運(yùn)行、節(jié)能減排、運(yùn)行成本等帶來負(fù)面影響。煤電機(jī)組只有運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)工況才具有最好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)施靈活性改造的機(jī)組需要經(jīng)常運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)工況之外，必然會對機(jī)組的安全、壽命、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性造成影響。實(shí)踐表明改造后的燃煤機(jī)組不同程度存在鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃和水動力循環(huán)安全隱患增加、長期低負(fù)荷和快速變負(fù)荷時控制系統(tǒng)靈活性降低、設(shè)備運(yùn)行周期和壽命衰減等技術(shù)安全問題。并且機(jī)組出力減少后單位煤耗增加，對于百萬千瓦燃煤機(jī)組，出力系數(shù)從100%降至40%時，供電煤耗增加68.3克/千瓦時，同時造成減排壓力的上升和發(fā)電成本的上漲。

 

四是靈活性改造成本巨大，讓本就舉步維艱的煤電企業(yè)經(jīng)營不堪重負(fù)。近年來全國火電平均利用小時數(shù)持續(xù)走低，已從2013年5000多小時下降至2020年的4216小時。同時煤電企業(yè)還承受煤價高企、電價讓利的雙面夾擊，企業(yè)經(jīng)營非常困難，行業(yè)整體虧損面長期超過50%。根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500~1500元，再加上改造后的運(yùn)維成本、煤耗成本、頻繁啟停成本等增加，如果沒有合理的補(bǔ)償和激勵機(jī)制，煤電企業(yè)的積極性無法激發(fā)。

 

推進(jìn)煤電靈活性改造的政策措施建議

 

一是加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃引導(dǎo)，因地制宜分類施策，有序推進(jìn)煤電靈活性改造。要全面統(tǒng)籌區(qū)域、行業(yè)、企業(yè)差異，根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)、電力供需狀況、新能源發(fā)展與替代潛力等條件，科學(xué)預(yù)測本地區(qū)靈活資源規(guī)模，做到“一區(qū)一策、一地一策”甚至“一廠一策、一機(jī)一策”，避免形成新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾和經(jīng)營困境。如在新能源豐富且外送受限區(qū)域，可優(yōu)先推進(jìn)30萬千瓦及以下和部分60萬千瓦純凝機(jī)組改造來承擔(dān)外送匹配和深度調(diào)峰任務(wù)；對于供熱強(qiáng)度和供熱壓力大的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，可著力推進(jìn)熱電解耦，在供熱季騰出發(fā)電空間消納新能源。

 

二是完善輔助服務(wù)市場，穩(wěn)定補(bǔ)償和激勵政策預(yù)期，保障煤電企業(yè)收益。按照“誰改造誰獲利、誰受益誰補(bǔ)償”的原則，充分考慮煤電企業(yè)由于改造而產(chǎn)生的投資運(yùn)維成本增加、煤耗增加以及發(fā)電量減少、安全風(fēng)險(xiǎn)增加等因素，科學(xué)制定參與調(diào)峰補(bǔ)償水平，由受益的新能源、核電、未參與調(diào)峰的煤電，甚至電力用戶共同予以補(bǔ)償。健全輔助服務(wù)市場機(jī)制和運(yùn)營細(xì)則，完善基于新能源上網(wǎng)消納的煤電改造與運(yùn)行激勵政策，保持補(bǔ)償和激勵政策的穩(wěn)定性和持續(xù)性，保證實(shí)施靈活性改造的燃煤機(jī)組能夠取得一定年限的穩(wěn)定投資受益，調(diào)動煤電企業(yè)參與改造和調(diào)峰的積極主動性。

 

三是優(yōu)化靈活性改造技術(shù)路線，確保燃煤機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。借鑒德國、丹麥等先進(jìn)國家靈活性改造經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化煤電機(jī)組改造技術(shù)路線，盡可能兼顧深度調(diào)峰和節(jié)能效率，在安全和環(huán)?；A(chǔ)上，形成不同區(qū)域、不同機(jī)組改造技術(shù)路線，避免各自為陣、盲目實(shí)施。做好改造機(jī)組的運(yùn)維和壽命管理，加強(qiáng)關(guān)鍵部件檢驗(yàn)檢測，最大程度降低對機(jī)組能耗、效率、壽命周期的影響。建立健全改造前評估優(yōu)化、改造中過程管控、改造后監(jiān)督評估的全過程保障機(jī)制，防范化解改造后機(jī)組因快速啟停、快速爬升、快速變負(fù)荷過程中和長期低負(fù)荷運(yùn)行帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)防發(fā)生涉網(wǎng)安全事件。

 

四是充分調(diào)動各類靈活性資源，豐富輔助服務(wù)市場參與主體，建立協(xié)調(diào)統(tǒng)一的靈活性資源體系。輔助服務(wù)市場建立的目的是為了保持整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和所有電力用戶的可持續(xù)供電，因此輔助服務(wù)參與者不應(yīng)局限于電源主體。隨著能源信息技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，儲能、配售電公司、微電網(wǎng)、虛擬電廠甚至獨(dú)立電力用戶，都是參與輔助服務(wù)的重要力量，都應(yīng)參與輔助服務(wù)的分擔(dān)與共享。提高電力系統(tǒng)靈活性增強(qiáng)調(diào)節(jié)能力，絕不能只依靠煤電靈活性改造，而應(yīng)從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)多措并舉，充分調(diào)動挖掘各類靈活性資源潛力，以系統(tǒng)最優(yōu)的電力規(guī)劃理念引導(dǎo)源網(wǎng)荷儲靈活性資源協(xié)調(diào)發(fā)展。