中國儲能網(wǎng)訊：建設清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)，是達成“雙碳”目標戰(zhàn)略的關鍵基礎。在此轉型進程中，以煤電為主的傳統(tǒng)火電機組須承擔起保障電力穩(wěn)定供應與增強系統(tǒng)靈活性的雙重職責，全面發(fā)揮其對新型電力系統(tǒng)的支撐作用和調節(jié)功能，從而在維護能源安全與促進綠色轉型之間找到可持續(xù)的平衡路徑。
2025年，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《新一代煤電升級專項行動實施方案》，在充分銜接“三改聯(lián)動”政策的基礎上，通過明確技術指標、完善實施路徑、配套政策支持，系統(tǒng)部署新一代煤電行業(yè)的轉型路徑。
那么，新一代煤電升級對加快推進新型電力系統(tǒng)建設具有怎樣的重要意義，煤電與可再生能源等其他電源的協(xié)同優(yōu)化調度需要解決哪些關鍵問題？就此，記者采訪了發(fā)展中世界工程技術院院士、華南理工大學電力經(jīng)濟與電力市場研究所所長陳皓勇。
中能傳媒：在風能、太陽能快速發(fā)展的背景下，為什么說新一代煤電技術仍然是新型電力系統(tǒng)不可或缺的組成部分？它的不可替代性主要體現(xiàn)在哪些方面？
陳皓勇：在風能、太陽能等可再生能源快速發(fā)展的背景下，電力系統(tǒng)正經(jīng)歷深刻轉型。然而，新型電力系統(tǒng)的構建并非簡單地用新能源替代傳統(tǒng)能源，而是需要“先立后破”，實現(xiàn)各種能源協(xié)同配合，以確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行。風電、光伏等新能源“靠天吃飯”，具有隨機性、間歇性、波動性，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來很大的沖擊。另外，我國一次能源資源稟賦的特點是“多煤、少氣、貧油”，煤電在相當長的時間內依然具有“壓艙石”和“調節(jié)器”的作用。
新一代煤電技術的不可替代性體現(xiàn)在幾個方面。一是多能互補的電源基礎，其與新能源形成多能互補系統(tǒng)，提升整體能源利用效率和經(jīng)濟性；二是安全可靠的電量支撐，提供穩(wěn)定、可調度的電源，在新能源出力不足時能頂上，特別是在極端天氣下不可或缺；三是靈活高效的調節(jié)能力，面對新能源出力隨機性、間歇性、波動性，提供功率調節(jié)能力，特別是調峰和爬坡能力；四是穩(wěn)定支撐，提供轉動慣量、頻率和電壓支撐，保障電網(wǎng)頻率和電壓穩(wěn)定，防范大規(guī)模停電風險。
中能傳媒：煤電正從傳統(tǒng)的“主力電源”向“支撐性電源”和“調節(jié)性電源”的角色轉變，這種轉變對煤電技術提出了哪些新要求？
陳皓勇：煤電角色轉變意味著煤電技術必須進行全方位升級，這對煤電技術提出了新要求。
首先，提升靈活調節(jié)能力是煤電作為“調節(jié)性電源”的核心。技術要求包括深度調峰、快速變負荷、快速啟停、增強一次調頻能力等。
其次，作為支撐性電源，煤電必須進行清潔降碳轉型。
一是節(jié)能降碳改造。對現(xiàn)役機組進行持續(xù)提效改造，降低供電煤耗。新建和示范機組的設計煤耗要求更為嚴格，例如新一代示范機組（采用超超臨界、濕冷）設計煤耗要求不高于270克/千瓦時；探索低碳零碳技術：應用碳捕集、利用與封存（CCUS）技術；探索生物質摻燒、綠氨摻燒等替代燃料技術。
二是強化智能運行水平。智能化是實現(xiàn)安全、高效、靈活運行的關鍵保障。其中包括：智能控制，即應用先進控制、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術對燃燒過程、負荷分配等進行優(yōu)化，實現(xiàn)自動化運行（AGC）和精準控制，基于市場信號和調度指令，智能生成最優(yōu)運行策略；智能運維與決策，通過智能傳感和狀態(tài)監(jiān)測技術，對關鍵設備進行壽命預測和風險預警，實施狀態(tài)檢修，降低非計劃停運風險。
三是保障寬負荷下的安全與經(jīng)濟性：解決低負荷運行效率下降和設備損耗問題。具體包括：寬負荷高效技術，開發(fā)應用寬負荷率的燃燒器、優(yōu)化熱力系統(tǒng)，如全負荷給水、低負荷脫硝技術，采用耦合儲熱技術以減少低負荷下的煤耗增幅和設備損耗；設備可靠性保障，需重點關注并解決鍋爐低負荷穩(wěn)燃、水動力安全性、汽輪機末級葉片振動等問題，確保機組在頻繁變工況下的安全。
中能傳媒：在新型電力系統(tǒng)中，煤電與可再生能源、儲能等其他電源是如何進行協(xié)同優(yōu)化調度的？其中需要解決哪些關鍵問題？
陳皓勇：在新型電力系統(tǒng)中，煤電與可再生能源、儲能的協(xié)同優(yōu)化調度，核心目標是在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的前提下，實現(xiàn)新能源最大化消納與系統(tǒng)高效運行。協(xié)同調度主要通過多能互補模式實現(xiàn)。煤電在靈活性改造后，從提供穩(wěn)定電量的“主力電源”轉變?yōu)樘峁╈`活調節(jié)能力的“支撐性電源”。儲能則發(fā)揮“蓄水池”和“穩(wěn)定器”作用，實現(xiàn)能量在時間上的轉移并提供快速響應的調頻服務。同時，依賴高精度新能源功率預測和智能調度算法（如人工智能、魯棒優(yōu)化）來處理可再生能源出力的不確定性，制定最優(yōu)調度計劃。此外，還應完善電力市場機制（如現(xiàn)貨市場、輔助服務市場、容量補償?shù)龋?，為煤電的靈活性調節(jié)價值和容量保障價值提供經(jīng)濟回報。
其中還需要解決一些關鍵問題。例如，需要實現(xiàn)多時間尺度滾動優(yōu)化調度。通過“滾動更新、反饋校正”的方式，層層細化、逐步逼近，提升系統(tǒng)對不確定性的適應能力。將調度過程分解為多日、日前、日內和實時等多個時間尺度，采用滾動優(yōu)化方法，根據(jù)最新的預測數(shù)據(jù)和實際運行狀態(tài)動態(tài)調整調度計劃，逐步消解新能源和負荷的不確定性。
同時，還需要實現(xiàn)“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)同互動調度，旨在通過電源、電網(wǎng)、負荷和儲能的深度互動，解決高比例可再生能源并網(wǎng)帶來的波動性問題，保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。其核心是打破電力系統(tǒng)“源隨荷動”的傳統(tǒng)調度模式，轉向多要素雙向互動。
另外，還應依托大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術構建智能調度平臺，實現(xiàn)全局優(yōu)化，提升新能源消納能力、降低系統(tǒng)運行成本、增強電網(wǎng)韌性。
最后，需要采用先進理論和技術實現(xiàn)不確定性調度。電力系統(tǒng)不確定性調度的核心是采用先進的調度策略應對風電、光伏出力的隨機性、間歇性以及負荷需求的波動性。目前主流方法包括隨機優(yōu)化，利用概率分布描述不確定性，追求期望成本最小化；魯棒優(yōu)化，采用不確定性集合描述波動范圍，針對最惡劣場景進行優(yōu)化，追求方案的魯棒性；以及結合人工智能技術的數(shù)據(jù)驅動方法，利用歷史數(shù)據(jù)訓練模型，提升調度決策對不確定性的自適應能力。
上述技術面臨著不確定性精準建模、計算效率與復雜性、經(jīng)濟性與魯棒性權衡，以及如何有效融合多源靈活性資源等共同挑戰(zhàn)。新型電力系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化調度是一項跨學科、跨環(huán)節(jié)、跨市場的復雜系統(tǒng)工程，需在模型、機制、平臺、市場等多個維度協(xié)同突破，才能實現(xiàn)安全、低碳、經(jīng)濟的多目標平衡。未來研究方向包括發(fā)展更精細的不確定性量化方法、探索多目標協(xié)同優(yōu)化，以及深化人工智能與傳統(tǒng)優(yōu)化方法的融合等。
中能傳媒：在提升煤電機組靈活性和快速響應能力方面，目前有哪些成熟的技術方案？這些技術如何幫助電網(wǎng)更好地消納波動性強的可再生能源？
陳皓勇：為應對高比例可再生能源并網(wǎng)帶來的波動性挑戰(zhàn)，煤電正從傳統(tǒng)的“主力電源”向支撐性和調節(jié)性電源轉型。這種轉變要求煤電技術向提升靈活調節(jié)能力、保障寬負荷下的安全環(huán)保與經(jīng)濟性等方向發(fā)展，并通過與儲能、可再生能源的協(xié)同，共同構建新型電力系統(tǒng)。
具體有三個技術方案。一是深度調峰，通過燃燒器改造（如采用等離子或富氧燃燒器）、熱力系統(tǒng)優(yōu)化（如汽輪機低壓缸零出力改造），以及熱電解耦（如配置電鍋爐、熔鹽儲熱罐）等技術，將機組的最小穩(wěn)定運行負荷從傳統(tǒng)的40%—50%額定負荷大幅降低至20%—25%甚至更低。二是快速變負荷與啟停，應用智能控制系統(tǒng)（如基于人工智能的燃燒優(yōu)化算法）和快速啟停技術，顯著提升負荷變化速率，并將百萬千瓦機組的啟動時間從12小時縮短至4小時，以快速響應電網(wǎng)波動。三是智能控制與運維，應用先進控制、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術對燃燒過程、負荷分配等進行優(yōu)化，實現(xiàn)自動化運行（AGC）和精準控制；通過智能傳感和狀態(tài)監(jiān)測技術對關鍵設備進行壽命預測和風險預警，實施狀態(tài)檢修。
這些技術可通過多種方式幫助電網(wǎng)更好地消納波動性強的風電和光伏。
首先，提供廣闊的調峰空間。通過改造，煤電機組最小技術出力可降至額定負荷的20%—25%甚至更低。這意味著在風光大發(fā)時，煤電可以大幅度降低出力，為新能源騰出充足的發(fā)電空間，有效減少“棄風棄光”。
其次，提供快速的調節(jié)能力。提升后的煤電具備分鐘級甚至秒級的響應能力。當光照或風速突然變化導致新能源出力驟升或驟降時，煤電可以快速增減負荷，像“電力彈簧”一樣平滑波動，維持電網(wǎng)瞬時平衡，保障系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
最后，提供可靠的容量保障與慣性支撐。在高比例新能源接入導致系統(tǒng)“低慣性、弱阻尼”特性凸顯的背景下，煤電機組及其旋轉部件能為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓支撐和必要的慣性。
中能傳媒：當前推動新一代煤電技術應用支撐新型電力系統(tǒng)發(fā)展，最需要哪些方面的政策支持（如電價機制、輔助服務市場、碳市場等）？
陳皓勇：推動新一代煤電技術應用支撐新型電力系統(tǒng)發(fā)展，需要在電價機制、輔助服務市場、碳市場等多個層面構建完善的政策支持體系。
在電價機制方面，要建立能夠反映容量與電量價值的電價形成機制。煤電角色轉變后，其價值主要體現(xiàn)在提供可靠容量和靈活調節(jié)服務，而非僅僅是發(fā)電量。因此，電價機制需要改革以準確體現(xiàn)其新價值。容量電價機制保障固定成本回收，能保障煤電在作為備用容量、參與深度調峰甚至停機備用時，其基本的固定投入也能得到補償，穩(wěn)定行業(yè)預期。電量電價主要通過電力市場化交易形成，反映電能量的供需關系和變動成本。這促使煤電積極參與市場競爭，提升運行效率。
在輔助服務市場方面，需擴大主體、豐富品種，以市場化方式激勵靈活調節(jié)。隨著新能源占比提升，電網(wǎng)對調峰、調頻、備用等輔助服務的需求急劇增加。一個成熟的輔助服務市場對煤電的靈活性價值至關重要。一方面，應擴大市場參與主體，新型煤電機組、儲能電站、虛擬電廠、負荷聚合商等都應被鼓勵參與輔助服務市場，通過競爭來降低系統(tǒng)整體調節(jié)成本，并為煤電提供新的收益來源。另一方面，應豐富輔助服務交易品種，除了傳統(tǒng)的調峰、調頻，還需引入如爬坡、一次調頻、轉動慣量等新的輔助服務品種，以更精準地匹配新型電力系統(tǒng)的需求。同時，還應完善價格形成與費用分攤機制，輔助服務的價格應通過市場競爭來發(fā)現(xiàn)，按照“誰提供、誰獲利；誰受益、誰承擔”的原則，相關費用由所有受益的發(fā)電側和用戶側主體共同公平分攤。
在碳市場方面，應通過碳價信號倒逼煤電低碳轉型并體現(xiàn)環(huán)境成本。煤電企業(yè)需要為其碳排放購買配額，增加的碳成本（如碳價上漲會增加火電企業(yè)的排放成本）會激勵企業(yè)主動進行節(jié)能降碳改造，降低供電煤耗，從而減少碳排放和碳成本支出。清晰的碳價信號和不斷收緊的配額分配，能引導資金投向碳捕集利用與封存（CCUS）、生物質摻燒等低碳和零碳技術創(chuàng)新與應用，為煤電尋找長期的低碳出路。此外，還應確保碳市場政策與電力市場、能源政策的協(xié)同性。例如，在考核煤電機組時，可考慮將其碳排放強度或碳市場履約情況納入評價體系。
除了上述三大核心政策，資本與金融、投資規(guī)劃與調度機制、技術創(chuàng)新與標準體系等方面的支持也至關重要。這些政策需要協(xié)同發(fā)力，共同為煤電從“主力電源”向“支撐性電源和調節(jié)性電源”的平穩(wěn)過渡和高質量發(fā)展保駕護航。
中能傳媒：為更好適應新型電力系統(tǒng)，您如何看待未來煤電的發(fā)展路徑？新一代煤電技術將在其中扮演怎樣的角色？
陳皓勇：未來煤電的發(fā)展路徑將圍繞“保供、降碳、靈活”三大核心目標展開。
一是從“主力”到“支撐與調節(jié)”的定位轉變。煤電的角色將轉變?yōu)殡娏ο到y(tǒng)的“壓艙石”和“調節(jié)器”，其核心任務不再是持續(xù)滿發(fā)，而是在新能源出力不足時提供可靠的容量保障，以支撐高比例新能源的并網(wǎng)和消納。
二是多路徑推動清潔低碳轉型。在碳約束下，煤電的低碳化是必由之路。應通過節(jié)能降碳改造，持續(xù)降低供電煤耗。同時探索生物質摻燒、綠氨摻燒等替代部分煤炭。作為“終極技術”，還應攻關并示范應用碳捕集、利用與封存（CCUS）技術。
三是全面提升靈活調節(jié)能力。要求煤電具備深度調峰能力，最小技術出力降至20%—25%。要求煤電具備快速響應能力，負荷變化速率大幅提升，以匹配新能源的波動。還應保證自身的安全可靠性，在頻繁啟停和變工況運行下，保障設備安全和系統(tǒng)穩(wěn)定。
此外，煤電的新功能需要新的經(jīng)濟回報機制。容量電價補償其作為備用容量的固定成本，輔助服務市場為其提供的調峰、調頻等服務支付費用。這使得煤電的靈活性和可靠性價值在市場中得到體現(xiàn)，是其可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟基礎。
新一代煤電技術是上述發(fā)展路徑能夠實現(xiàn)的具體解決方案和核心支撐。具體而言，新一代煤電技術是靈活調節(jié)能力的直接提供者，新一代技術如鍋爐低負荷穩(wěn)燃技術、汽輪機通流改造、熱電解耦技術（如加裝儲熱罐）等，是煤電機組能夠實現(xiàn)深度調峰和快速響應的直接技術保障；同時，其還是節(jié)能降碳的關鍵貢獻者，通過寬負荷率下的效率提升技術（如控制30%負荷時供電煤耗增幅不高于15%—25%）、CCUS、低碳燃料摻燒等技術的研發(fā)與示范，新一代煤電技術直面并致力于解決煤電的碳排放核心挑戰(zhàn)；此外，新一代煤電技術還是系統(tǒng)安全穩(wěn)定的守護者，其利用智能傳感、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)智能控制（自動響應電網(wǎng)指令）、智能運維（預測性維護）和智能決策（參與市場報價），大幅提升機組在復雜運行工況下的可靠性和安全性，并降低人工成本。
未來煤電的發(fā)展路徑是一條清晰的升級轉型之路，新一代煤電技術則是這條路上的核心引擎與解決方案。它通過提升機組的靈活性、清潔性、智能化和可靠性，確保煤電能夠高效、低碳地履行其在新型電力系統(tǒng)中的新使命，最終為新能源的高比例消納和整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供不可或缺的保障。
