在30·60雙碳目標下，新能源消納必然需要大量的調節(jié)性機組作為備用電源，換另一句話講，“提供電量的可再生能源+提供備用的火電機組”就是新型電力系統(tǒng)的電源側特點。由此產生的消納成本需要按照“誰受益，誰承擔”的原則，由全社會共同承擔。建立起全社會疏導機制，也是用能清潔化必不可失的環(huán)節(jié)。根據(jù)國際和國內經(jīng)驗，可以通過容量電價、中長期合同、現(xiàn)貨市場收益和輔助服務收益滿足備用機組運營發(fā)展的需要。
為了實現(xiàn)30·60雙碳目標，我國提出大力推進能源體系清潔低碳發(fā)展，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。由于風光等新能源發(fā)電的隨機性和波動性，其有效容量遠低于銘牌容量，為了消納高比例可再生能源，保證系統(tǒng)供熱供電的安全穩(wěn)定，現(xiàn)階段需要配備足夠的調節(jié)性機組作為備用電源，提供有效容量，彌補可再生能源的“先天不足”。
從目前的技術經(jīng)濟條件看，傳統(tǒng)火電機組無疑是備用電源的最佳選擇。火電機組作為消納新能源的備用機組，將面臨“大容量、小電量”的備用模式，甚至可能出現(xiàn)大量的火電機組處于長期正常停機狀態(tài)提供容量備用的情況（大容量、大部分時間0電量），長期正常停機狀態(tài)提供備用一樣會產生較大成本。從傳統(tǒng)的政策環(huán)境看，以容量備用為主要功能的火電機組并不適用于現(xiàn)行的規(guī)劃、運營和價格的管理機制，需要對其備用成本進行梳理，并建立相適應的市場機制以保證其回收備用成本，更好發(fā)揮其保障系統(tǒng)穩(wěn)定及消納可再生能源的作用。
備用電源需要回收的經(jīng)濟成本
備用不發(fā)電并不意味著不需要付出經(jīng)濟代價。古話講“忘戰(zhàn)必?！?，備用電源本身就是為電網(wǎng)出現(xiàn)問題的時候發(fā)揮作用進行規(guī)劃的，備用電源雖然正常狀態(tài)不發(fā)電，但是為了維持火電機組良好的備用狀態(tài)，做到“緊急用我、令到頂用、即用即動、久用可靠”的水平，需要花費的較大的備用成本，甚至未來可能成為高比例風光系統(tǒng)批發(fā)側最大的成本之一。
一是新建備用火電機組（含未完成折舊存量轉為備用電源）需要回收固定投資費用。固定投資是新建火電機組的主要成本，目前各類火電機組的造價成本如下表。固定投資成本回收應考慮單位造價、財務貼現(xiàn)率、合理投資收益和計劃投資回收期，這也是設計容量成本回收機制需要重點考慮的因素。
二是需要回收持續(xù)不斷的檢修改造費用。除了備用電源運行期間產生的變動成本，投資過程產生的固定成本，備用火電機組還需要持續(xù)不斷的進行檢修改造，并非由于停備就不需要進行檢修改造，部分檢修項目的成本還會上升。一般電源的檢修改造費用會被認為隨電量生產產生，所以計入變動成本，占比不高。但是備用火電機組在“大容量、小電量”的運行模式下，檢修改造費用與電量完全解耦，成為變動成本中最大的部分。檢修改造對于長期停機的備用機組是非常必要的，甚至“檢”和“修”的頻次更高，這是因為金屬設備停備期間的腐蝕氧化情況更嚴重，只有足夠的檢修保養(yǎng)才能保證備用火電電源在運行期間能夠滿足國家環(huán)保、安全的各項要求。特別是對于投產時間較長的老舊機組，隨著國家關于環(huán)保、安全的標準越來越高，延期增壽的老舊機組必須要與時俱進，改造相關設備，保證其能夠滿足環(huán)保、安全要求。最常見的環(huán)保設備改造有脫硫塔改造、除塵器改造、脫硝催化劑更換等，最常見的涉及安全改造有鍋爐受熱面更換、汽輪機轉子更換、汽輪機末級葉片更換、控制系統(tǒng)更換等。未來隨著可再生能源的滲透率提高，還需要提高爬坡率和調頻性能的各種改造。檢修改造費用將成為備用機組的較大成本，單個項目具體成本以實際改造項目有關。
三是需要回收備用火電機組的日常維護費用。日常維護費用是指備用機組在備用期間，維持其設備可用狀態(tài)下所需的一切費用，除了財務費用和固定的稅金，備用火電機組日常維護費用并不因為其電量生產少而顯著降低，甚至可能會升高。首先，備用火電機組一樣需要相當水平的運行人員和管理人員，這需要同樣支付薪酬，并且薪酬構成不能與電量掛鉤；其次，維持照明、部分輔機等必要設備運轉，停備狀態(tài)下?lián)碛袀溆没痣姍C組的企業(yè)成了大型工業(yè)用戶，使用的電能需要購買而非通過自行生產，因而會產生較大的購電費用；再次，備用火電機組的燃料管理費用和損耗遠高于一般電源，這是由于為了保證隨時啟動備用火電機組必須存儲燃料，廠區(qū)庫存方式會產生熱值減少、流動資金占用、存儲裝置建設保養(yǎng)等費用，社會庫存由于使用時間不確定，無法簽訂長協(xié)，現(xiàn)貨價格很可能較高；最后，備用火電機組在長期停備之前要多次吹管除濕，管道中要采用充滿氮氣等防腐措施，并且可能要一段時間補充氮氣維持壓力，長期停備是個技術活，處理不好，就會出現(xiàn)備用火電機組再啟動后爆管、非停等事故。
四是月度（日）備用的火電機組會產生較高的啟停費用。啟停費用是指火電機在安全啟停過程中，由于其巨大的熱慣性需要暖爐暖機所必須消耗的燃料、工質和廠用電的費用，還包括因正常啟停造成的設備折損費用。作為月度備用、日備用電源的機組，伴隨著利用小時數(shù)下降的同時，啟停次數(shù)將大幅上升。機組啟停調峰屬于火電機組的重大操作，燃煤機組每次的啟停成本達上百萬元，這將使月度備用、日備用電源的備用成本大幅上升，也將使系統(tǒng)運行費用大幅上升。
五是提供旋轉備用的低負荷運營火電備用機組會產生額外成本。旋轉備用成本是火電機組作為旋轉備用電源時，因帶部分負荷造成煤耗上升而增加的變動成本和不能正常帶負荷而損失的機會成本。例如煤電機組的發(fā)電煤耗在75%負荷工況下將比額定負荷上升10g/kWh，這使得火電機組變動成本大幅上升。參與調頻和旋轉備用時，火電機組必須預留部分負荷，使其不能在電能量市場中進行全負荷競爭，由此而產生巨大的利益損失造成的機會成本。
火電機組作為未來消納新能源的備用電源，在“大容量、小電量”的新模式下，不可能在電能量市場中獲得足夠收益。而固定投資費用、檢修改造費用、日常維護費用、啟停費用低負荷旋轉備用的額外費用將成為壓在備用電源企業(yè)身上的五座大山。為了使各類備用電源能夠長期保持可靠備用，保障電力系統(tǒng)的長期安全穩(wěn)定，需要設計出不同的經(jīng)濟機制保證備用電源合理回收備用成本的經(jīng)濟機制。
回收火電機組備用成本的經(jīng)濟機制
為了碳中和目標的實現(xiàn)，電力行業(yè)必須考慮大量備用電源的備用成本，并在在電力市場建設中設計科學的市場機制保證其回收備用成本，使其可靠備用?；痣姍C組在未來的電力市場中，要緊跟市場供需形勢，加強市場研判，不斷強化自身市場競爭能力，在優(yōu)勝劣汰的市場中贏得先機。在實際管理中，要努力做好設備管理降低備用成本，通過綜合利用容量電費、銜接中長期合同和現(xiàn)貨市場、積極參與輔助服務市場來謀求合理收益，保證企業(yè)正常經(jīng)營。
一是通過容量電價回收固定成本。年度備用機組和季度備用機組在未來的電力系統(tǒng)中發(fā)電空間將讓位于可再生能源，只在系統(tǒng)能源緊缺時才會應急啟動，利用小時數(shù)將大幅降低，預計年度備用機組利用小時數(shù)將不足1000小時，季度備用機組利用小時數(shù)也要降至2000小時左右。
在成熟的電力市場中，大多數(shù)國家都建立了容量成本回收機制，給予各類發(fā)電備用容量投資一個相對穩(wěn)定的回收預期。從國際經(jīng)驗來看，容量成本回收機制主要分為容量市場機制、稀缺定價機制及容量補償機制三類。國內現(xiàn)貨試點地區(qū)中，山東和廣東已經(jīng)建立了表現(xiàn)為容量電價的容量補償機制，其他省份的現(xiàn)貨建設方案也在積極準備建立容量補償機制。在容量補償機制中，能源主管部門要科學選定備用容量，制定合理的補償標準來核定容量電價，保證各類備用機組的固定收益，減輕企業(yè)經(jīng)營壓力。
二是通過中長期容量備用合同回收日常維護費用。利用容量電價可以回收新建機組的固定投資成本和老舊機組延期增壽的檢修改造費用，而備用機組的日常維護費用需要研究新的機制回收。較常用的機制就是在市場上簽訂容量備用中長期合同，由政府授權給電網(wǎng)企業(yè)作為對手方，按照政府指定的備用服務標準，簽訂中長期備用合同，備用服務價格以彌補日常維護費用為宜，保證備用火電企業(yè)正常運轉。
三是通過頂峰發(fā)電獲取現(xiàn)貨市場高效益電量來彌補頻繁啟停帶來的檢修和改造成本。月度備用和日備用機組作為日常啟停調峰機組，在電力市場中要緊密跟蹤現(xiàn)貨市場價格，及時預判現(xiàn)貨市場價格走勢，通過獲取高峰高電價而獲得收益。這也要求月備用機組和日備用機組必須具備較強的啟停能力和快速爬坡能力，及時捕捉現(xiàn)貨市場的高電價。在現(xiàn)貨市場中，還要建立啟停成本補償機制，對日備用機組和月度備用機組的啟停成本予以補償。
四是通過輔助服務收益回收低負荷運行產生的額外成本。在可再生能源占比不斷提升的環(huán)境下，為維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，保證電能質量，必須要建立與現(xiàn)貨市場相銜接的輔助服務市場。大量火電機組作為消納新能源的備用機組，需要積極參與輔助服務市場，爭取更好的盈利模式。與電力現(xiàn)貨市場相銜接的電力輔助服務市場交易品種包括調頻（AGC）、備用、一次調頻、快速爬坡、無功調節(jié)和黑啟動等。各種備用電源，特別是旋轉備用電源，要做好設備管理，提高參與輔助服務市場的能力。輔助服務市場應該建立與用戶側疏導機制，將系統(tǒng)運行成本及時傳導用戶側，形成市場激勵，提高市場運行效率。
本文作者楊耀攀，就職于北京華能熱電有限公司。
