净利润|火电灵活性改造的现状与前景智飞生物|股票板块-医药生物

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文/潘尔生田雪沁徐彤王新雷，国网经济技术研究院有限公司，电力建设
加快发展可再生能源是国际社会应对能源资源紧张、环境恶化、气候变暖的重要手段。近年来，在国家政策的大力引导下，我国可再生能源保持持续快速发展态势。截至2019年底，风电与光伏发电装机容量分别达到2.1亿kW和2.04亿kW ，年发电量分别达到4057亿kW·h 和2243亿kW·h ，我国稳居可再生能源消纳量最大的国家。
与此同时，由于火电灵活性改造等一列措施的推动，我国可再生能源消纳情况实现了逐步改善。为实现能源生产与消费革命的目标， “十四五”期间，可再生能源将继续维持高速发展态势，风电和光伏发电装机容量将有望达到“双4亿”的目标。
因此，电力系统调峰问题、平衡调节能力提升问题将贯穿“十四五” 期间。我国电源结构性矛盾突出，系统调峰能力严重不足是影响我国可再生能源消纳的核心问题。我国电源结构以火电为主，占全国电源装机比重达到67% ，但调峰能力普遍只有50%左右。其中， “三北”地区供热机组占有很大比重， 10个省区超过40% ，供热期调峰能力仅为20%左右。相比之下，西班牙、丹麦等国家火电机组都具备深度调峰能力，调峰能力高达80% 。截至2019年，我国已完成火电灵活性改造容量约5775万kW ，火电灵活性改造的深度和广度有待进一步提高。我国以火电为主的电源结构决定了未来电源灵活性的主体仍然需要从火电入手。与此同时，由于环保压力的加大，部分地区已出现短时缺电的情况， “十四五”期间，电源充裕性与灵活性问题将在局部地区同时存在。
因此，火电灵活性已被各国认为是高比例可再生能源电力系统的关键，也是我国实现中国特色电力系统转型之路的必然途径。十四五期间，火电灵活性改造仍是电力系统调节能力提升的关键手段和最主要调节能力增量来源。本文立足我国现状，力图通过对火电灵活性改造历史沿革、核心要素与未来趋势的梳理，构建全景化视角，为我国灵活性改造提供整体性解决思路。
1 火电灵活性改造的历史与现状1.1 火电灵活性改造的定义
火电灵活性是电力系统灵活性的关键指标，也是电力系统灵活性的核心组成部分。火电灵活性通常指火电机组的运行灵活性，即适应出力大幅波动、快速响应各类变化的能力，主要指标包括调峰幅度、爬坡速率及启停时间等。目前，国内火电灵活性改造的核心目标是充分响应电力系统的波动性变化，实现降低最小出力、快速启停、快速升降负荷三大目标，其中降低最小出力，即增加调峰能力是目前最为广泛和主要的改造目标。
1.2 火电灵活性改造的历史
丹麦、德国是欧洲火电灵活性改造的主要国家，其火电灵活性改造是市场推动、逐步深入的过程，也是其电力系统转型的重要组成部分。
近20年来，丹麦火电机组灵活性改造分3个阶段，电力市场化带来的价格波动是促使火电向更为林火运行方式转变的直接动因，其历史进程如图1所示。
90年代初，随着电力市场化改革的推进和现货市场的逐步建立，火电机组盈利模式发生根本转变。丹麦加入北欧电力市场（NordPool）电力交易价格开始明显变化。为适应交易市场内价格的波动性变化，提升自身灵活性已成为必然选择。此时，由于价格波动也相对平滑，灵活性改造的主要工作集中于运行与管理的优化，资产性投入相对较少，通过细化监控，主要从管理和运行上找潜力。燃煤机组从基荷机组逐步向负荷跟随机组转变。
进入20世纪，由于可再生能源的大量并网，交易市场内的价格波动日益频繁，波动幅度也不断增加，负成交价格也不断发生。为此，火电机组不得不加大在灵活性改造中的投入，其核心是进一步挖掘各设备灵活性潜力和优化机组控制，对于热电联产机组，多种蓄热装置逐步投入使用，以实现供热和发电收益的最大化。