“當前煤電發展面臨新形勢、新挑戰，降碳成為煤電發展的硬約束，煤電企業虧損壓力持續增大，加之市場機制尚不健全，準確把握煤電的新定位成為煤電高質量發展，促進碳達峰、碳中和目標實現的關鍵。”中電聯專職副理事長夏忠于日前在中電聯“2021年燃煤電站生產運營管理第五十屆年會暨能效管理對標發布會”上表示。
與會專家一致認為，煤電機組正逐步由提供電力、電量的主體性電源，向提供可靠電力、調峰調頻能力的基礎性電源轉變。降碳目標下，電力系統調峰壓力與日俱增，煤電機組有了新任務、新角色，其深度調峰問題多、風險大，靈活性改造時間緊、任務重。
新能源激增 火電擔重任
“在構建新型電力系統的過程中，火電裝機容量事關電力供應的安全底線，提高存量煤電機組的靈活性和可靠性是其重要出路。”華電電力科學研究院鍋爐技術研究所所長孫海峰表示。
大唐集團科學技術研究院首席專家蔣尋寒指出，截至去年底，我國新能源發電裝機占比達24%，接近以往電網安全許可的極限，預計到2022年底，新能源發電裝機占比將超30%。“隨著新能源發電量持續增加，需要煤電機組潛得更深、負荷變化更快、啟動更迅速靈活。”
上海發電成套設計研究院火電中心副主任兼總工陶麗表示，電源側靈活性提升的措施包括新建抽水蓄能、調峰燃氣電站以及對存量火電機組進行靈活性改造等。其中，火電靈活性改造經濟性最優、效果最顯著。“展望2020—2050年，能源消費總量穩步增長，非化石能源占比超過一半，我國電力系統仍將依賴煤電進行調峰，提升火電靈活性是符合我國實際的最優選擇。”
據記者了解，我國已進行靈活性改造的相當一部分煤電機組正用于深度調峰。國家能源局2019年底發布的《2019年上半年電力輔助服務有關情況的通報》顯示，2019年上半年，從電力輔助服務補償費用的結構上看，調峰補償費用總額50.09億元，占總補償費用的38.44%。
在蔣尋寒看來，煤電是當前電力系統靈活性改造的主力。“以調峰為例，抽水蓄能建設受地理環境等條件限制，電化學、制氫等大規模儲電技術短時間內難以突破，其它儲能技術容量太小。新型電力系統建設中，煤電機組承擔著電網托底、保供、讓路的重要職責。”
靈活電源少 深調問題多
中電聯2019年底發布的《煤電機組靈活性運行政策研究》（以下簡稱《研究》）顯示，我國發電裝機以煤電為主，抽水蓄能、燃氣發電等靈活調節電源裝機占比不到6%，“三北”地區新能源富集，風電、太陽能發電裝機分別占全國的72%、61%，但靈活調節電源不足3%，調節能力先天不足。
以深度調峰為例，蔣尋寒指出，由于新能源發電比例迅速上升，火電機組調峰負擔急劇增加，國內火電機組在深度調峰方面進步明顯但問題不少。“深度調峰涉及基建設計、優化運行、技術改造，以及大量的基礎技術研究，每臺機組的情況和處理方式存在差異。國內火電機組受燃料品質、基建設計與設備選型限制，深度調峰能力先天不足，迫切需要強化對隱藏風險的研究。”
蔣尋寒列舉了煤電深調可能存在的安全風險——頻繁的負荷變化、啟動，導致關鍵設備與部件的壽命損耗；深調大幅增加能耗，同時因缺乏監測手段，運行人員難以直觀觀察隱患。
孫海峰對此表示贊同：“由于工程設計、設備制造、建造施工、運行管理等方面存在不足，部分現役煤電機組未能達到其設計能耗水平。加上高煤價、入爐煤煤質下滑、機組負荷率下降、深度調峰等原因，實際鍋爐運行效率偏差較大。”
陶麗指出，參與深度調峰會對機組安全運行產生包括燃燒、汽水、環保、輔機、控制等在內的一系列問題，應根據電廠具體情況，基于“一廠一策”原則，選擇相應的靈活性改造技術方案。“考慮煤電深調技術改造時，要兼顧經濟性能，做到技術性、經濟性最佳。”
管理需細化 市場待優化
那么，煤電靈活性改造如何兼顧到技術性和經濟性？
“歐洲采用市場化運作進行深度調峰，上漲終端電價，供熱價格很高，電廠有相對充足的改造資金。”蔣尋寒建議，“國內應適當控制新能源大規模成片開發，強化分布式系統開發并接入低壓電網，這就好比瓶中難以再放入大石塊，但仍可填充和新增大量細沙。”
上述《研究》建議，應優化煤電靈活性改造技術路線，確保機組安全經濟運行。總結和借鑒國內外煤電靈活性改造經驗，優化純凝、供熱機組靈活性改造技術路線，開展有關標準制定和修編工作。同時，做好煤電靈活性改造機組運行維護和壽命管理，加強關鍵部件檢驗檢測，適當預留調峰安全裕度，確保機組安全運行。
陶麗認為，考慮到電廠的改造效益最大化，靈活性改造方案制定需根據要求綜合考量快速啟停、快速爬坡、燃料靈活性、供能靈活性等各種技術措施。華北電力科學研究院電站鍋爐技術研究所所長程亮也指出，需結合不同區域輔助服務市場的特點，實施火電差異化管理和分級應對的方式。
市場建設方面，一位業內專家表示，在成熟的電力市場中，實時電價的變化自然引導了發電企業主動參與調峰，不需要一個額外的調峰產品。“我國的調峰輔助服務是在缺乏現貨市場的情況下的一種特殊的輔助服務。目前大多數省份已開始中長期電力交易市場，部分省份開始了現貨市場的建設。我國需盡快在用戶側輸配電價中增加輔助服務相關項目，以便逐漸理順相關交易和價格機制。”
