中國儲能網(wǎng)訊：面向加快建設新型能源體系、新型電力系統(tǒng)的國家重大戰(zhàn)略需求，可深度調(diào)峰的靈活性煤電起到了促進電網(wǎng)接納高比例新能源，同時保障電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、低碳運行的關鍵作用。國務院《2030年前碳達峰行動方案》明確，推動煤電向基礎保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。煤電靈活性改造工作的不斷推進，為加快新型電力系統(tǒng)建設提供了充足的靈活性資源保障。然而，煤電長期參與深度調(diào)峰，在低負荷運行時出現(xiàn)的安全風險增加、調(diào)峰收益不穩(wěn)定、碳排放水平提高等問題，在一定程度上影響了電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟和低碳運行。
國內(nèi)外煤電靈活性改造情況
隨著新能源裝機和發(fā)電量占比的提高，電力系統(tǒng)的靈活性需求不斷增大。靈活性改造可有效降低煤電機組最小技術(shù)出力，且單位成本相對較低，完成靈活性改造后的煤電已逐步成為最主要的靈活性調(diào)節(jié)資源，并與抽水蓄能、新型儲能、需求側(cè)響應等協(xié)同配合，共同發(fā)揮著增強電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力、擴大新能源消納的關鍵作用。
丹麥、德國等國煤電靈活性改造起步早，已形成完善的電力市場機制。歐洲新能源發(fā)電量占比位居全球首位，2023年，風光發(fā)電量占比達到27%，遠高于我國的15.6%。為保障高比例新能源消納，歐洲各國較早便推動煤電向靈活性電源轉(zhuǎn)變。丹麥1995年開始推動煤電靈活性改造工作，但初期進展緩慢，2009年，通過在電力現(xiàn)貨市場引入負電價機制倒逼電廠加大靈活性改造力度，2010~2015年，丹麥新能源發(fā)電量占比從20%快速提升到50%，進入煤電靈活性改造高峰期，目前，丹麥煤電靈活性處于世界領先水平；2023年，德國可再生能源發(fā)電量占比首次超過50%，其中風光發(fā)電量占比達到43%，隨著新能源滲透率大幅上升，煤電利用小時數(shù)逐年下降，但德國成熟的電力現(xiàn)貨市場機制保障了煤電可通過快速提高和降低出力來適應市場價格波動，從而獲取可觀收益。
我國煤電靈活性改造起步相對較晚，但進展迅速并取得顯著成效。2016年6月，丹東電廠等16個項目被確定為提升煤電靈活性改造試點項目，正式開啟靈活性改造工作。2021年10月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布了《全國煤電機組改造升級實施方案》，要求新建機組全部實現(xiàn)靈活性制造、現(xiàn)役機組靈活性改造應改盡改。2021年以來，全國煤電機組累計完成靈活性改造3億千瓦以上，已提前且超額完成“十四五”期間2億千瓦的改造目標，全國靈活調(diào)節(jié)煤電規(guī)模超過6億千瓦，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不斷提升。部分省份改造進度較快，例如湖北已在2024年上半年完成全省30萬千瓦及以上所有煤電機組的靈活性改造，提前完成省“十四五”能源規(guī)劃的改造目標。2024年12月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力優(yōu)化專項行動實施方案（2025~2027年）》強調(diào)，按照2027年實現(xiàn)存量煤電機組“應改盡改”原則制定靈活性改造推進方案。根據(jù)現(xiàn)役煤電機組容量和已改造容量估算，到2027年預計還需完成靈活性改造2~4億千瓦。為支撐年均新增2億千瓦以上新能源的合理消納利用，煤電靈活性改造工作仍將是提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的重點。
目前，全國煤電靈活性改造已從“工程推進”邁向“實效顯現(xiàn)”，煤電為新型電力系統(tǒng)建設提供了充足靈活性資源保障。但隨著用電高峰負荷逐年攀升、新能源發(fā)電大規(guī)模接入，深度調(diào)峰已日趨常態(tài)化，靈活性煤電機組在安全性、經(jīng)濟性和碳排放特性上暴露出一些新問題和新挑戰(zhàn)。
煤電深度調(diào)峰安全風險值得關注
靈活性煤電機組長期參與深度調(diào)峰和頻繁啟停調(diào)峰，調(diào)峰幅度和調(diào)峰頻率也將日益增大，而早期建設的煤電機組設計、建造均以額定負荷運行為基礎，與長期偏離額定工況的現(xiàn)狀不匹配，部分技術(shù)指標將長期偏離額定范圍，存在安全風險，進而影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
長期低負荷運行下設備超溫、材料老化等安全隱患增多，機組突發(fā)停運的風險增加。核心設備方面，低負荷運行時鍋爐系統(tǒng)燃燒不穩(wěn)定，導致爐內(nèi)受熱不均勻而引發(fā)局部過熱，加之爐內(nèi)水循環(huán)回路水流量下降，溫度指標會接近或達到限值，頻繁超溫加劇鍋爐、管道材料老化失效，增加管道爆炸風險；低負荷運行時汽輪機蒸汽量減少，易形成回流對葉片產(chǎn)生水沖蝕并引起葉片周期性顫振，長期運行將導致葉片出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。輔助設備方面，低負荷運行時送風機、引風機、一次風機等設備流量與系統(tǒng)阻力不匹配，導致風機偏離設計工況進入失速區(qū)，產(chǎn)生額外氣動負荷，嚴重時可能誘發(fā)葉片疲勞、斷裂問題，造成輔機故障。
煤電機組長期參與深度調(diào)峰而發(fā)生跳閘停運事故，直接影響電網(wǎng)頂峰和保供能力。由于電網(wǎng)峰谷差常年居高不下，煤電的深度調(diào)峰小時數(shù)呈現(xiàn)增長態(tài)勢。在市場機制尚未完全理順、靈活性資源協(xié)同不足的情況下，深度調(diào)峰時段的煤電常處于“獨自應戰(zhàn)”狀態(tài)。在調(diào)峰輔助服務市場中，若煤電為獲得更多補償費用過度追求調(diào)峰深度，一旦因頻繁調(diào)峰、調(diào)峰速率過快、機組主參數(shù)異常等導致突發(fā)停運事故，電網(wǎng)將難以快速獲得替代性調(diào)節(jié)資源，從而影響頂峰能力和保供水平。
隨著新型電力系統(tǒng)加快構(gòu)建，煤電在較長時間內(nèi)仍需承擔“托底保供”重擔，因長期、頻繁參與深度調(diào)峰將導致煤電機組安全隱患持續(xù)積累，電力保供將持續(xù)承壓。
煤電深度調(diào)峰市場化收益存在不確定性
早期靈活性改造后的煤電機組通過電力輔助服務市場實現(xiàn)調(diào)峰功能，2017年，東北調(diào)峰輔助服務市場在國內(nèi)率先啟動，隨后全國輔助服務交易規(guī)模逐年攀升，實現(xiàn)省級層面全覆蓋。隨著電力現(xiàn)貨市場的加快建設，在電力現(xiàn)貨市場機制已完全實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)峰功能的情況下，一般不再設置與現(xiàn)貨市場并行的調(diào)峰輔助服務品種，輔助服務市場和現(xiàn)貨市場將逐步銜接，調(diào)峰功能也將平穩(wěn)過渡到現(xiàn)貨市場，由現(xiàn)貨市場發(fā)揮價格引導優(yōu)勢實現(xiàn)調(diào)峰。
在調(diào)峰輔助服務市場框架下，深度調(diào)峰盈利模式趨于穩(wěn)定，但成本疏導面臨結(jié)構(gòu)性矛盾。當前，煤電深度調(diào)峰的基本盈利機制仍以輔助服務補償為主，采用分檔報價機制，機組在不同下調(diào)幅度中獲取相應補償價格，這種機制為靈活性改造后的煤電機組提供了相對清晰的投資回報預期。在相對微觀的企業(yè)層面，煤電機組的靈活性改造成本包括前期改造投資和后期因頻繁深度調(diào)峰增加的運維支出。雖然近年來各省調(diào)峰輔助服務的補償力度呈現(xiàn)下降趨勢，例如湖北現(xiàn)階段的深度調(diào)峰服務最大下調(diào)區(qū)間的補償價格為0.4161元/千瓦時，低于2020年的補償標準（0.6元/千瓦時）。但目前已有不少煤電機組通過參與深度調(diào)峰扭虧為盈，且考慮到發(fā)電企業(yè)可獲得與新增調(diào)峰容量掛鉤的新能源項目開發(fā)指標，企業(yè)整體效益得到提升，在調(diào)峰補償力度減弱的情況下，煤電深度調(diào)峰的盈利模式仍趨于穩(wěn)定。在發(fā)電側(cè)層面，根據(jù)大多數(shù)省份調(diào)峰輔助服務市場的分攤機制，深度調(diào)峰費用仍在發(fā)電側(cè)內(nèi)部消化，尚未向用戶側(cè)疏導，按照“誰受益，誰分攤”原則，這種分擔結(jié)構(gòu)存在明顯的不對稱性，易導致用戶缺少優(yōu)化用能習慣的根本動力（如削峰填谷、響應價格信號等），市場難以形成真正的供需互動和協(xié)同優(yōu)化。這種“成本屏蔽”短期內(nèi)或能維護價格穩(wěn)定，但從長遠看，會導致電力系統(tǒng)資源配置效率下降，間接推高系統(tǒng)整體運行成本。
現(xiàn)貨市場的實時電價變化將自然引導煤電主動參與調(diào)峰，且能有效疏導調(diào)峰成本，但現(xiàn)貨價格區(qū)間設置等因素將對系統(tǒng)經(jīng)濟性產(chǎn)生較大影響。隨著各省級電力現(xiàn)貨市場陸續(xù)開啟長周期結(jié)算試運行或正式運行，煤電調(diào)峰收益將由固定收益向市場化收益轉(zhuǎn)變。一方面，調(diào)峰收益融入電價收益，成本向發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)兩端疏導，有效引導煤電主動調(diào)峰。靈活性機組的負荷調(diào)節(jié)范圍更廣，其盈利模式主要通過靈活調(diào)節(jié)出力曲線以精準匹配現(xiàn)貨市場價格的大幅波動，實現(xiàn)整體收益提升。由于調(diào)峰服務沒有固定補償，因而不單獨設置分攤機制，而是通過電價的實時波動向用戶側(cè)疏導，從而實現(xiàn)間接性的發(fā)用兩側(cè)共同分攤。根據(jù)丹麥、德國等國電力市場建設經(jīng)驗，煤電可依靠自身靈活性在現(xiàn)貨市場獲得超額收益，通過市場化電價有效激發(fā)調(diào)峰積極性。另一方面，我國現(xiàn)貨市場嚴格限制價格波動幅度，在一定程度上壓縮了煤電等靈活性資源的獲利空間。在國際成熟電力市場（如美國得州電力可靠性委員會、澳大利亞國家電力市場）中，上限電價可達人民幣數(shù)十元/千瓦時，極端價格信號可有效引導已有靈活性資源釋放或激勵靈活性資源投資建設。不過，我國為有效保護用戶端，避免極端價差對用戶短時用電價格產(chǎn)生影響，現(xiàn)貨市場價格上限普遍限定在1.5元/千瓦時左右。短期來看，限價機制有利于現(xiàn)貨市場建設初期的穩(wěn)定發(fā)展，但一定程度上削弱了市場對靈活性機組的經(jīng)濟激勵；長遠來看，構(gòu)建更為市場化的電價機制、適時合理調(diào)整限價，有利于激發(fā)火電機組的調(diào)峰活力。同時，高比例中長期電量合約、超額獲利回收等因素也進一步限制了煤電調(diào)峰的獲利空間。
綜合來看，在現(xiàn)有現(xiàn)貨市場機制下，市場化收益是否能滿足煤電靈活性改造的投資運維成本仍具有不確定性，還需通過明確市場銜接機制、完善電價機制，來充分發(fā)揮靈活性煤電的調(diào)節(jié)能力，保障電力系統(tǒng)整體經(jīng)濟性。
煤電深度調(diào)峰為電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型帶來機遇和挑戰(zhàn)
煤電深度調(diào)峰對構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的作用毋庸置疑。但由于煤電機組低負荷時燃燒效率下降，導致深度調(diào)峰期間機組運行效率下降，推高了機組發(fā)電煤耗與碳排放強度，也增加了機組運營成本，對煤電行業(yè)整體的綠色低碳轉(zhuǎn)型產(chǎn)生一定的不利影響。
從單臺機組來看，煤電機組為配合新能源發(fā)電并網(wǎng)、滿足電力平衡與頻率調(diào)節(jié)需求而參與深度調(diào)峰，長期、頻繁地在較低負荷下運行，期間通常伴隨鍋爐燃燒不穩(wěn)定與傳熱惡化，以及汽輪機與輔機設備偏離設計點運行等現(xiàn)象，導致機組效率下降、供電煤耗增加，進而提高機組在深度調(diào)峰時段的碳排放強度。根據(jù)測算，煤電機組負荷率從50%降至30%時，發(fā)電煤耗將增加18.1~20.8克標準煤/千瓦時。以1臺30萬千瓦亞臨界純凝煤電機組為例，按深度調(diào)峰年運行600小時、負荷率30%計算，每年因深度調(diào)峰而增加的碳排放量達到2800噸，在一定程度上削弱了煤電低碳化改造建設的降碳效果。
從煤電行業(yè)來看，我國發(fā)電和供熱產(chǎn)生的二氧化碳排放量占全國總排放量40%以上，是影響全社會“雙碳”目標實現(xiàn)的重點行業(yè)。發(fā)展“新一代煤電”已是大勢所趨，長期以來，我國煤電機組實施了大量節(jié)能降耗和環(huán)保改造措施，全國煤電平均供電煤耗水平顯著下降，碳排放水平持續(xù)降低，2006年至2020年，全國因供電煤耗降低而減少的碳排放累計達66.7億噸，對電力系統(tǒng)碳減排的貢獻率達到36%。“十三五”和“十四五”前三年，全國平均供電煤耗分別下降9.9克標煤/千瓦時和1.6克標煤/千瓦時，已降至303克標煤/千瓦時，但與2025年降至300克標煤/千瓦時以下的目標值，仍存在一定差距。隨著深度調(diào)峰的需求持續(xù)增強，煤電深度調(diào)峰將給平均供電煤耗穩(wěn)步下降的進程增添新的變數(shù)。
應對措施
結(jié)合全國煤電靈活性改造的整體成效和煤電深度調(diào)峰發(fā)展趨勢，煤電將以更大規(guī)模參與深度調(diào)峰，所帶來的安全風險增加、調(diào)峰收益不穩(wěn)定、碳排放水平提高等問題將給電力的安全、穩(wěn)定、低碳供應造成一定影響?；诿弘婌`活性改造后深度調(diào)峰特性，電力行業(yè)應提出應對措施，充分發(fā)揮靈活性煤電與其他清潔靈活性資源的協(xié)同潛力，保障電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、低碳運行。
一是加強煤電機組運行管理和標準制定。完善煤電機組設備健康管理機制，聚焦深度調(diào)峰引起的安全隱患問題，制定專項安全巡檢計劃，對調(diào)峰幅度深、頻次高的機組，定期開展設備健康狀態(tài)評估。健全深度調(diào)峰期間機組運行監(jiān)測指標體系，實時跟蹤鍋爐溫度、管道壓力等關鍵參數(shù)，按照風險等級劃分低負荷運行的各項技術(shù)指標，做到分級預警、層級響應。加快煤電機組調(diào)峰技術(shù)標準和檢修標準的制定，規(guī)范煤電深度調(diào)峰管理策略和技術(shù)水平要求，統(tǒng)一制定機組安全運行規(guī)程和檢修維護規(guī)程，提升煤電深度調(diào)峰可靠性，實現(xiàn)標準化。
二是完善煤電等靈活性資源參與市場的機制。完善現(xiàn)貨市場頂層設計和配套機制，科學設置市場價格上下限，通過市場競爭形成合理峰谷價差，保障煤電調(diào)峰收益空間，突出靈活性機組出力靈活可調(diào)的優(yōu)勢，切實發(fā)揮市場價格信號自然引導煤電主動調(diào)峰的作用，促使煤電由調(diào)度強制調(diào)峰向主動調(diào)峰轉(zhuǎn)變。健全調(diào)頻、備用輔助服務市場體系，因地制宜設置爬坡類產(chǎn)品、系統(tǒng)慣性、快速調(diào)頻等新型輔助服務交易品種，滿足系統(tǒng)對于具有快速爬坡能力、調(diào)節(jié)性能良好的電源的需求，提升系統(tǒng)整體經(jīng)濟效益。
三是持續(xù)提升煤電調(diào)峰低碳化水平。考慮煤電需頻繁深度調(diào)峰的現(xiàn)實需求，實事求是地調(diào)整煤電機組的碳排放考核政策和指標要求，減輕煤電應對碳約束的壓力，以充分發(fā)揮深度調(diào)峰潛能。鼓勵煤電機組合理配置輔助儲能設施，火儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)協(xié)同承擔調(diào)峰任務，在提升調(diào)節(jié)能力的同時降低碳排放。加強碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的研發(fā)與應用，引導發(fā)電企業(yè)為煤電機組加裝CCUS設備，通過負碳技術(shù)降低機組低負荷狀態(tài)下的碳排放量，逐步彌合深度調(diào)峰帶來的碳配額“缺口”。
四是優(yōu)化煤電靈活性資源統(tǒng)籌配置與協(xié)同調(diào)度。充分考慮各省電力供需現(xiàn)狀、新能源發(fā)展規(guī)劃以及電網(wǎng)互聯(lián)互通情況，科學預測靈活性資源需求，制定差異化、多元的靈活性資源配置方案。加快抽水蓄能、新型儲能及智慧能源系統(tǒng)建設步伐，重視挖掘需求側(cè)響應資源的發(fā)展?jié)撃埽ㄟ^峰谷電價、可中斷負荷等措施引導用戶參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，推動電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力高效利用和清潔化發(fā)展。在保障電力平衡的前提下，綜合考慮各類靈活性資源功能定位，明確資源調(diào)度原則和優(yōu)先級，推動形成跨資源品類的多元協(xié)同調(diào)峰格局，強化跨區(qū)域的靈活性資源共享調(diào)配，有效減輕煤電深度調(diào)峰壓力，避免機組高頻深度調(diào)峰導致可能的突發(fā)停運及設備損傷，推動調(diào)度策略向安全、經(jīng)濟、低碳“共生”目標逐步優(yōu)化。
