中國儲能網(wǎng)訊：面向加快建設(shè)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(jìn)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(jì)、低碳運(yùn)行的關(guān)鍵作用。國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動方案》明確，推動煤電向基礎(chǔ)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(jìn)，為加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)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(fù)荷運(yùn)行時出現(xiàn)的安全風(fēng)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(jì)和低碳運(yùn)行。
國內(nèi)外煤電靈活性改造情況
隨著新能源裝機(jī)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(jī)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(yīng)等協(xié)同配合，共同發(fā)揮著增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力、擴(kuò)大新能源消納的關(guān)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(jī)制。歐洲新能源發(fā)電量占比位居全球首位，2023年，風(fēng)光發(fā)電量占比達(dá)到27%，遠(yuǎn)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(jìn)展緩慢，2009年，通過在電力現(xiàn)貨市場引入負(fù)電價機(jī)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(jìn)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(lǐng)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(fēng)光發(fā)電量占比達(dá)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(jī)制保障了煤電可通過快速提高和降低出力來適應(yīng)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(jìn)展迅速并取得顯著成效。2016年6月，丹東電廠等16個項(xiàng)目被確定為提升煤電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)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(jī)組改造升級實(shí)施方案》，要求新建機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)靈活性制造、現(xiàn)役機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改。2021年以來，全國煤電機(jī)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(biāo)，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(jìn)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(jī)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(biāo)。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(xiàng)行動實(shí)施方案（2025~2027年）》強(qiáng)調(diào)，按照2027年實(shí)現(xiàn)存量煤電機(jī)組“應(yīng)改盡改”原則制定靈活性改造推進(jìn)方案。根據(jù)現(xiàn)役煤電機(jī)組容量和已改造容量估算，到2027年預(yù)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(diǎn)。
目前，全國煤電靈活性改造已從“工程推進(jìn)”邁向“實(shí)效顯現(xiàn)”，煤電為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供了充足靈活性資源保障。但隨著用電高峰負(fù)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(jī)組在安全性、經(jīng)濟(jì)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(fēng)險值得關(guān)注
靈活性煤電機(jī)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(shè)的煤電機(jī)組設(shè)計、建造均以額定負(fù)荷運(yùn)行為基礎(chǔ)，與長期偏離額定工況的現(xiàn)狀不匹配，部分技術(shù)指標(biāo)將長期偏離額定范圍，存在安全風(fēng)險，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
長期低負(fù)荷運(yùn)行下設(shè)備超溫、材料老化等安全隱患增多，機(jī)組突發(fā)停運(yùn)的風(fēng)險增加。核心設(shè)備方面，低負(fù)荷運(yùn)行時鍋爐系統(tǒng)燃燒不穩(wěn)定，導(dǎo)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(biāo)會接近或達(dá)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(fēng)險；低負(fù)荷運(yùn)行時汽輪機(jī)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(yùn)行將導(dǎo)致葉片出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。輔助設(shè)備方面，低負(fù)荷運(yùn)行時送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)等設(shè)備流量與系統(tǒng)阻力不匹配，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)偏離設(shè)計工況進(jìn)入失速區(qū)，產(chǎn)生額外氣動負(fù)荷，嚴(yán)重時可能誘發(fā)葉片疲勞、斷裂問題，造成輔機(jī)故障。
煤電機(jī)組長期參與深度調(diào)峰而發(fā)生跳閘停運(yùn)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(jī)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(dú)自應(yīng)戰(zhàn)”狀態(tài)。在調(diào)峰輔助服務(wù)市場中，若煤電為獲得更多補(bǔ)償費(fèi)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(jī)組主參數(shù)異常等導(dǎo)致突發(fā)停運(yùn)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(dān)“托底保供”重?fù)?dān)，因長期、頻繁參與深度調(diào)峰將導(dǎo)致煤電機(jī)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(jī)組通過電力輔助服務(wù)市場實(shí)現(xiàn)調(diào)峰功能，2017年，東北調(diào)峰輔助服務(wù)市場在國內(nèi)率先啟動，隨后全國輔助服務(wù)交易規(guī)模逐年攀升，實(shí)現(xiàn)省級層面全覆蓋。隨著電力現(xiàn)貨市場的加快建設(shè)，在電力現(xiàn)貨市場機(jī)制已完全實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)峰功能的情況下，一般不再設(shè)置與現(xiàn)貨市場并行的調(diào)峰輔助服務(wù)品種，輔助服務(wù)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(dǎo)優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)調(diào)峰。
在調(diào)峰輔助服務(wù)市場框架下，深度調(diào)峰盈利模式趨于穩(wěn)定，但成本疏導(dǎo)面臨結(jié)構(gòu)性矛盾。當(dāng)前，煤電深度調(diào)峰的基本盈利機(jī)制仍以輔助服務(wù)補(bǔ)償為主，采用分檔報價機(jī)制，機(jī)組在不同下調(diào)幅度中獲取相應(yīng)補(bǔ)償價格，這種機(jī)制為靈活性改造后的煤電機(jī)組提供了相對清晰的投資回報預(yù)期。在相對微觀的企業(yè)層面，煤電機(jī)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(yùn)維支出。雖然近年來各省調(diào)峰輔助服務(wù)的補(bǔ)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(wù)最大下調(diào)區(qū)間的補(bǔ)償價格為0.4161元/千瓦時，低于2020年的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)（0.6元/千瓦時）。但目前已有不少煤電機(jī)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(xiàng)目開發(fā)指標(biāo)，企業(yè)整體效益得到提升，在調(diào)峰補(bǔ)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(wù)市場的分?jǐn)倷C(jī)制，深度調(diào)峰費(fèi)用仍在發(fā)電側(cè)內(nèi)部消化，尚未向用戶側(cè)疏導(dǎo)，按照“誰受益，誰分?jǐn)偂痹瓌t，這種分擔(dān)結(jié)構(gòu)存在明顯的不對稱性，易導(dǎo)致用戶缺少優(yōu)化用能習(xí)慣的根本動力（如削峰填谷、響應(yīng)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(hù)價格穩(wěn)定，但從長遠(yuǎn)看，會導(dǎo)致電力系統(tǒng)資源配置效率下降，間接推高系統(tǒng)整體運(yùn)行成本。
現(xiàn)貨市場的實(shí)時電價變化將自然引導(dǎo)煤電主動參與調(diào)峰，且能有效疏導(dǎo)調(diào)峰成本，但現(xiàn)貨價格區(qū)間設(shè)置等因素將對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)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(yùn)行或正式運(yùn)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(dǎo)，有效引導(dǎo)煤電主動調(diào)峰。靈活性機(jī)組的負(fù)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(zhǔn)匹配現(xiàn)貨市場價格的大幅波動，實(shí)現(xiàn)整體收益提升。由于調(diào)峰服務(wù)沒有固定補(bǔ)償，因而不單獨(dú)設(shè)置分?jǐn)倷C(jī)制，而是通過電價的實(shí)時波動向用戶側(cè)疏導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)間接性的發(fā)用兩側(cè)共同分?jǐn)?。根?jù)丹麥、德國等國電力市場建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，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(yán)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(dá)人民幣數(shù)十元/千瓦時，極端價格信號可有效引導(dǎo)已有靈活性資源釋放或激勵靈活性資源投資建設(shè)。不過，我國為有效保護(hù)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(jī)制有利于現(xiàn)貨市場建設(shè)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(jī)組的經(jīng)濟(jì)激勵；長遠(yuǎn)來看，構(gòu)建更為市場化的電價機(jī)制、適時合理調(diào)整限價，有利于激發(fā)火電機(jī)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(jìn)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(jī)制下，市場化收益是否能滿足煤電靈活性改造的投資運(yùn)維成本仍具有不確定性，還需通過明確市場銜接機(jī)制、完善電價機(jī)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(jì)性。
煤電深度調(diào)峰為電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型帶來機(jī)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(jī)組低負(fù)荷時燃燒效率下降，導(dǎo)致深度調(diào)峰期間機(jī)組運(yùn)行效率下降，推高了機(jī)組發(fā)電煤耗與碳排放強(qiáng)度，也增加了機(jī)組運(yùn)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(jī)組來看，煤電機(jī)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(fù)荷下運(yùn)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(jī)與輔機(jī)設(shè)備偏離設(shè)計點(diǎn)運(yùn)行等現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)組效率下降、供電煤耗增加，進(jìn)而提高機(jī)組在深度調(diào)峰時段的碳排放強(qiáng)度。根據(jù)測算，煤電機(jī)組負(fù)荷率從50%降至30%時，發(fā)電煤耗將增加18.1~20.8克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時。以1臺30萬千瓦亞臨界純凝煤電機(jī)組為例，按深度調(diào)峰年運(yùn)行600小時、負(fù)荷率30%計算，每年因深度調(diào)峰而增加的碳排放量達(dá)到2800噸，在一定程度上削弱了煤電低碳化改造建設(shè)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(biāo)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)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(jī)組實(shí)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(dá)66.7億噸，對電力系統(tǒng)碳減排的貢獻(xiàn)率達(dá)到36%?！笆濉焙汀笆奈濉鼻叭?，全國平均供電煤耗分別下降9.9克標(biāo)煤/千瓦時和1.6克標(biāo)煤/千瓦時，已降至303克標(biāo)煤/千瓦時，但與2025年降至300克標(biāo)煤/千瓦時以下的目標(biāo)值，仍存在一定差距。隨著深度調(diào)峰的需求持續(xù)增強(qiáng)，煤電深度調(diào)峰將給平均供電煤耗穩(wěn)步下降的進(jìn)程增添新的變數(shù)。
應(yīng)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(fēng)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(yīng)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(yīng)提出應(yīng)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(jì)、低碳運(yùn)行。
一是加強(qiáng)煤電機(jī)組運(yùn)行管理和標(biāo)準(zhǔn)制定。完善煤電機(jī)組設(shè)備健康管理機(jī)制，聚焦深度調(diào)峰引起的安全隱患問題，制定專項(xiàng)安全巡檢計劃，對調(diào)峰幅度深、頻次高的機(jī)組，定期開展設(shè)備健康狀態(tài)評估。健全深度調(diào)峰期間機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測指標(biāo)體系，實(shí)時跟蹤鍋爐溫度、管道壓力等關(guān)鍵參數(shù)，按照風(fēng)險等級劃分低負(fù)荷運(yùn)行的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，做到分級預(yù)警、層級響應(yīng)。加快煤電機(jī)組調(diào)峰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢修標(biāo)準(zhǔn)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(jī)組安全運(yùn)行規(guī)程和檢修維護(hù)規(guī)程，提升煤電深度調(diào)峰可靠性，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
二是完善煤電等靈活性資源參與市場的機(jī)制。完善現(xiàn)貨市場頂層設(shè)計和配套機(jī)制，科學(xué)設(shè)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(jī)組出力靈活可調(diào)的優(yōu)勢，切實(shí)發(fā)揮市場價格信號自然引導(dǎo)煤電主動調(diào)峰的作用，促使煤電由調(diào)度強(qiáng)制調(diào)峰向主動調(diào)峰轉(zhuǎn)變。健全調(diào)頻、備用輔助服務(wù)市場體系，因地制宜設(shè)置爬坡類產(chǎn)品、系統(tǒng)慣性、快速調(diào)頻等新型輔助服務(wù)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(jì)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(shí)需求，實(shí)事求是地調(diào)整煤電機(jī)組的碳排放考核政策和指標(biāo)要求，減輕煤電應(yīng)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(jī)組合理配置輔助儲能設(shè)施，火儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)協(xié)同承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，在提升調(diào)節(jié)能力的同時降低碳排放。加強(qiáng)碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，引導(dǎo)發(fā)電企業(yè)為煤電機(jī)組加裝CCUS設(shè)備，通過負(fù)碳技術(shù)降低機(jī)組低負(fù)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(xué)預(yù)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(shè)步伐，重視挖掘需求側(cè)響應(yīng)資源的發(fā)展?jié)撃?，通過峰谷電價、可中斷負(fù)荷等措施引導(dǎo)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(qiáng)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(jī)組高頻深度調(diào)峰導(dǎo)致可能的突發(fā)停運(yùn)及設(shè)備損傷，推動調(diào)度策略向安全、經(jīng)濟(jì)、低碳“共生”目標(biāo)逐步優(yōu)化。
