未來4年，“三北”地區(qū)火電機(jī)組靈活性改造將達(dá)到約1.98億千瓦，這一目標(biāo)已寫進(jìn)電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃。
改造完成后，預(yù)計(jì)將為“三北”地區(qū)增加4500萬千瓦的調(diào)峰能力。
這4500萬千瓦的調(diào)峰能力，對于三北地區(qū)的新能源行業(yè)而言，是極其珍貴的消納空間。
受到電源裝機(jī)、調(diào)峰能力、消納機(jī)制、送出通道等多重因素影響，新能源消納難問題已經(jīng)成為制約我國新能源發(fā)展的關(guān)鍵因素。
為解決這一困境，電源、電網(wǎng)、負(fù)荷三方力量各顯神通，其中在電源側(cè)，火電靈活性改造被視為一個重要的突破口。
1、風(fēng)火矛盾升級
2016年，全國棄風(fēng)電量和火電利用小時數(shù)分別創(chuàng)下歷史新高和新低。
用電需求趨緩，各類電源裝機(jī)卻快速增長。風(fēng)火矛盾日漸升級。
全國棄風(fēng)電量高達(dá)497億千瓦時，相當(dāng)于北京市2016年全年用電量的一半，主要集中在西北和東北地區(qū)。而被認(rèn)為擠占風(fēng)電消納空間的火電，日子也不好過，利用小時數(shù)降至4165小時，創(chuàng)近52年來的新低。
在熱電機(jī)組占比較大的東北，風(fēng)火矛盾尤為突出。
“十二五”期間，東北是全國經(jīng)濟(jì)增長最緩慢的地區(qū)，電源建設(shè)卻未停滯。
過去六年，東北地區(qū)電源裝機(jī)增長47%，比同期負(fù)荷增長高出26%。2016年，東北電源裝機(jī)規(guī)模已達(dá)其最高負(fù)荷的2.5倍，與之對應(yīng)的則是發(fā)電設(shè)備利用率持續(xù)走低，2016年僅為3452小時，遠(yuǎn)低于全國平均水平。相比2010年，風(fēng)電利用小時數(shù)下降386小時，而火電更是下降了692小時。
除了局部地區(qū)供大于求，風(fēng)電的波動性也增加了其并網(wǎng)難度。而風(fēng)電項(xiàng)目大量上馬，對電網(wǎng)的靈活性提出了更高的要求，調(diào)峰電源的發(fā)展勢在必行。但國內(nèi)抽水蓄能、燃?xì)獾褥`活調(diào)峰電源比重低，倒是調(diào)峰能力相對較差的煤電占據(jù)了電源結(jié)構(gòu)的67%，“三北”地區(qū)更是高達(dá)70%。
雪上加霜的是，在調(diào)峰能力本就不高的火電機(jī)組中，調(diào)峰能力最弱的熱電機(jī)組又占據(jù)了大半空間。
在“十二五”末期，華北、東北、西北的供熱裝機(jī)占火電比例分別為72%，70%和47%。在供暖期，供熱機(jī)組為保證供熱，以熱定電，難以參與深度調(diào)峰，調(diào)峰能力大幅下降。
而“三北”地區(qū)的大風(fēng)期主要集中在冬季，正好對應(yīng)了調(diào)峰能力最弱的供暖期。2016在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內(nèi)60%的棄風(fēng)電量發(fā)生在供暖期。
業(yè)界漸有共識，要實(shí)現(xiàn)能源清潔轉(zhuǎn)型要扶持風(fēng)電大力發(fā)展，必須在火電身上多下功夫，讓電力系統(tǒng)變得靈活。在保證供熱的前提下，盡量減少火力發(fā)電，為風(fēng)電騰出消納空間，同時盡量提升火電調(diào)峰能力，為風(fēng)電提供并網(wǎng)支持。而以上兩點(diǎn)，火電靈活性改造都能做到。
所謂火電靈活性，主要包含運(yùn)行靈活性和燃料靈活性兩個方面，兩個方面各有側(cè)重。其中運(yùn)行靈活性主要是為消納更多波動性可再生能源，靈活參與電力市場創(chuàng)造條件，包括提升已有煤電機(jī)組的調(diào)峰幅度、爬坡能力以及啟停速度。
在這方面，風(fēng)電大國丹麥可謂其中翹楚，2016年1月國家能源局副局長鄭柵潔在京會見丹麥能源氣候大臣拉爾斯?克里斯蒂安?利勒霍特，會見期間，雙方共同簽署了《關(guān)于建立中丹火電靈活性合作伙伴關(guān)系的諒解備忘錄》。
2、政策鼓勵改造
為清潔能源騰出空間的火電運(yùn)行靈活性顯然是近期目標(biāo)。
為此國家能源局等五部委于2016年3月下發(fā)《熱電聯(lián)產(chǎn)管理辦法》，明確提出“為提高系統(tǒng)調(diào)峰能力、保障系統(tǒng)安全，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組應(yīng)按照國家有關(guān)規(guī)定要求安裝蓄熱裝置”。
到了2016年年底，能源局公布的《能源發(fā)展‘十三五’規(guī)劃》和《電力發(fā)展‘十三五’規(guī)劃》再次提到進(jìn)行火電靈活性改造，改善電力系統(tǒng)調(diào)峰能力，并做出了改造完成后，增加調(diào)峰能力4600 萬千瓦的設(shè)想。
一方面政策推崇火電靈活性改造，鼓勵火電參與調(diào)峰，減緩棄風(fēng)，但另一方面，若缺少利益的驅(qū)動，火電廠的動力難免會稍顯不足，風(fēng)火矛盾只能說解決了一半。
其實(shí)，在火電有償調(diào)峰方面，早在2006年，電監(jiān)會就曾印發(fā)《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》，指出有償調(diào)峰應(yīng)按照社會平均容量成本和提供深度調(diào)峰損失的電量及啟停調(diào)峰的次數(shù)為依據(jù)，確定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，并要求“各區(qū)域電監(jiān)局根據(jù)本辦法，結(jié)合本地區(qū)電力系統(tǒng)實(shí)際和電力市場建設(shè)需要，制訂實(shí)施細(xì)則”。
隨后各區(qū)域先后制定并多次修改了各自的實(shí)施細(xì)則，以棄風(fēng)嚴(yán)重的“三北”地區(qū)為例，按照最新標(biāo)準(zhǔn)，華北和西北在有償調(diào)峰部分規(guī)定類似，即火電基本調(diào)峰標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到額定容量的50%，機(jī)組因提供深度調(diào)峰服務(wù)造成的比基本調(diào)峰少發(fā)電量，按照50元/MWh（0.05元/kWh）進(jìn)行補(bǔ)償。其中西北有關(guān)火電調(diào)峰機(jī)組僅提到非供熱燃電機(jī)組。
這個補(bǔ)償力度，顯然對火電參與調(diào)峰沒有足夠的吸引力。
為此，2014年東北能監(jiān)局則在細(xì)則的基礎(chǔ)上出臺了《東北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場監(jiān)管辦法》， 2016年更新為《東北電力輔助服務(wù)市場運(yùn)營規(guī)則》（以下簡稱《規(guī)則》），《規(guī)則》中對火電廠深度調(diào)峰的補(bǔ)償方案詳見下表。雖然采取浮動報價形式，但總體而言深度調(diào)峰補(bǔ)償價格要遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。
至于有償調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用的來源，各區(qū)域的規(guī)定也有所不同。其中西北區(qū)域的補(bǔ)償款主要來源于“全部并網(wǎng)運(yùn)行管理考核費(fèi)用；發(fā)電機(jī)組調(diào)試運(yùn)行期差額資金的50%；符合國家有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定的其他資金。上述費(fèi)用減去輔助服務(wù)補(bǔ)償所需總金額的差額部分由各?。▍^(qū)）內(nèi)發(fā)電企業(yè)按照上網(wǎng)電量的比例進(jìn)行分?jǐn)偂?。華北區(qū)域補(bǔ)償所需費(fèi)用直接由發(fā)電廠按上網(wǎng)電費(fèi)的比例分?jǐn)偂?/p>
東北地區(qū)補(bǔ)償所需費(fèi)用也全部來自發(fā)電廠，但分?jǐn)偟膶ο笙薅椤柏?fù)荷率高于深度調(diào)峰基準(zhǔn)的火電廠、風(fēng)電場、核電廠”，在具體分?jǐn)偡椒ㄉ喜捎眯拚l(fā)電量而非上網(wǎng)電量，主要考慮了棄風(fēng)、棄核的因素，相應(yīng)減少其分?jǐn)?，而對?fù)荷率高的火電廠加大分?jǐn)偙戎?，總體而言非深度調(diào)峰火電廠將負(fù)責(zé)調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用的大頭。
加大了補(bǔ)償力度和懲罰力度的東北，火電參與深度調(diào)峰的積極性被大大調(diào)動，調(diào)峰輔助服務(wù)市場運(yùn)行兩年，就挖掘火電調(diào)峰潛力超過100萬千瓦，補(bǔ)償費(fèi)用累計(jì)金額達(dá)到13.5億元，為風(fēng)電騰出消納空間109.8億千瓦時。
3、東北試驗(yàn)田
風(fēng)火矛盾最為尖銳的東北地區(qū)成為最早的試點(diǎn)地區(qū)。
2016年6月、7月國家能源局先后下達(dá)了兩批火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知。試點(diǎn)共涉及22個電廠，近1700萬千瓦的煤電機(jī)組，第一批的大部分和第二批的全部電廠全部在東北電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)。
另外，能源局明確指出提升靈活性的預(yù)期為“使熱電機(jī)組增加20%額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到40%-50%額定容量；純凝機(jī)組增加15%-20%額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到30%-35%額定容量。通過加強(qiáng)國內(nèi)外技術(shù)交流和合作，部分具備改造條件的電廠預(yù)期達(dá)到國際先進(jìn)水平，機(jī)組不投油穩(wěn)燃時純凝工況最小技術(shù)出力達(dá)到20%-25%” 。若按此預(yù)期，完成試點(diǎn)改造后，將向系統(tǒng)提供300萬千瓦以上的調(diào)峰能力。
按照業(yè)內(nèi)人士提供的保守估計(jì)，每天6小時，調(diào)峰天數(shù)180天，計(jì)算調(diào)峰時間1080小時，則試點(diǎn)完成后，將釋放超過30億千瓦時的風(fēng)電等清潔能源消納空間，高于吉林省2016年全年棄風(fēng)電量。
目前的火電運(yùn)行靈活性改造主要在降低負(fù)荷上下功夫，可分為兩類：一類針對所有火電機(jī)組，在保障安全運(yùn)行和環(huán)境許可的條件下，通過技術(shù)改造盡可能降低運(yùn)行負(fù)荷；另一類僅針對熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，通過盡量實(shí)現(xiàn)熱電解耦，增加供暖期調(diào)峰能力。
在東北地區(qū)，供暖期的風(fēng)火矛盾最為突出，一方面是不斷增長的供熱需求，熱電機(jī)組必須出力，一方面是不斷被清潔能源瓜分的發(fā)電蛋糕，熱電機(jī)組需要減發(fā)。通過熱電解耦，可在保證供熱負(fù)荷的同時降低煤電廠發(fā)電負(fù)荷，為風(fēng)電提供空間。試點(diǎn)的22家電廠也以熱電聯(lián)產(chǎn)的抽凝式機(jī)組為主，僅有3家包含不參與供熱的純凝機(jī)組。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，目前的熱電解耦技術(shù)主要有三大路線，一是通過汽機(jī)深度調(diào)峰，即通過汽機(jī)改造提高供熱能力。二是通過蓄熱調(diào)峰，即增加熱水蓄熱罐，在用熱低負(fù)荷時將發(fā)電所發(fā)熱通過熱水儲存，待到用熱高峰時再將儲存熱釋放。三是電鍋爐技術(shù)，即在用電低負(fù)荷時以電發(fā)熱。
由于試點(diǎn)剛剛開始，大部分試點(diǎn)電廠還處于可研階段。
一家完成可研的熱電廠經(jīng)過安全、經(jīng)濟(jì)多角度考量，認(rèn)為汽機(jī)改造和增加熱水蓄熱罐都無法滿足其供熱負(fù)荷高峰時的電力調(diào)峰需求，最終選取了電鍋爐技術(shù)。
電鍋爐技術(shù)簡而言之是以電通過電鍋爐發(fā)熱，而非傳統(tǒng)的利用發(fā)電伴隨的蒸汽發(fā)熱。傳統(tǒng)觀點(diǎn)，以電發(fā)熱并不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)槊弘姽岢杀据^高。但隨著風(fēng)光發(fā)電的快速發(fā)展，北歐和德國時常會出現(xiàn)負(fù)電價的情況，以電供熱的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)凸顯，在挪威全國電供熱的比例高達(dá)80%。而在中國，雖然電價形成機(jī)制還未理順，以電發(fā)熱仍有其存在其合理性。一面是棄風(fēng)、棄光、煤電廠調(diào)峰任務(wù)重，一面是供熱不足，若以棄風(fēng)、棄光來供熱或者將煤電廠自發(fā)電供熱賺取調(diào)峰補(bǔ)償，避免分?jǐn)偂皯土P”，以電供熱也有其可行性。
4、遲早都要改，早改早賺錢
這家擁有兩臺30萬千瓦裝機(jī)容量的機(jī)組的電廠發(fā)現(xiàn)，靈活性改造還算有利可圖。雖總投資約為7000萬元，需自籌資金，但采暖季折中收益約為1300萬元/年，綜合分析盈利能力，所得稅后投資回收周期約為5年。但收益分析很大程度上依賴于現(xiàn)有政策所規(guī)定的深度調(diào)峰補(bǔ)償，項(xiàng)目收益存在一定政策風(fēng)險。
今年四月，西北能源監(jiān)管局曾帶隊(duì)赴東北開展電力輔助服務(wù)市場建設(shè)專項(xiàng)調(diào)研，短期內(nèi)，增強(qiáng)深度調(diào)峰補(bǔ)償或許是西北地區(qū)解決棄風(fēng)、棄光的新思路。而在政策相對明晰的東北，越是提早靈活性改造，則將越早獲取穩(wěn)定收益，而非被迫接受更多“懲罰”。
但長遠(yuǎn)來看，隨著收益、和規(guī)避分?jǐn)偟尿?qū)動，會有更多的煤電廠進(jìn)行靈活性改造、參與深度調(diào)峰。
有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，而隨著整體調(diào)峰能力的提高，游戲規(guī)則可能會有所改變，比如政策可能會提高深度調(diào)峰基準(zhǔn)，未來調(diào)峰收益不可預(yù)期。這種考慮也不無道理，東北深度調(diào)峰基準(zhǔn)線就已經(jīng)由2014年的52%降低到現(xiàn)今的50%和48%，而參照丹麥和德國火電機(jī)組額定容量60%~80%的調(diào)峰能力，我國火電機(jī)組還有很大的進(jìn)步空間。
而即便是以現(xiàn)有政策，補(bǔ)償仍存在一定的不確定性。《規(guī)則》指出“出清價格是指單位統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)同一檔內(nèi)實(shí)際調(diào)用到的最后一臺調(diào)峰機(jī)組的報價”，而“電力調(diào)度機(jī)構(gòu)按照電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際需要根據(jù)日前競價結(jié)果由低到高依次調(diào)用”。雖然現(xiàn)有火電廠多以報價上限報價，但隨著參與深入調(diào)峰機(jī)組的增加，為被優(yōu)先調(diào)用，報價可能逐步走低。
另有專業(yè)人士認(rèn)為，現(xiàn)有的東北電力輔助服務(wù)市場和真正意義上的輔助市場存在偏差，比如深度調(diào)峰就不該算作輔助服務(wù)，其可直接歸于調(diào)度計(jì)劃，若有現(xiàn)貨市場，則可直接納入現(xiàn)貨交易中。雖然現(xiàn)貨市場還未面市，但有朝一日，隨著現(xiàn)貨市場的啟動，沒有了限價機(jī)制，深度調(diào)峰的收益或?qū)⒏?，改造后的機(jī)組將在現(xiàn)貨市場中更具競爭力。
無論補(bǔ)償政策走向如何，隨著環(huán)境質(zhì)量約束和二氧化碳排放約束的增強(qiáng)，煤電的地位都將受到制約，對比發(fā)達(dá)國家，可以預(yù)期煤電在我國作為基荷電源的地位或?qū)⒉槐＃鄥⑴c調(diào)峰，縮短年運(yùn)營小時數(shù)才是大勢所趨。
此外，雖然現(xiàn)階段的靈活性改造主要著眼于為清潔能源發(fā)電提供空間的運(yùn)行靈活性改造，但可預(yù)計(jì)燃料靈活性改造終將會被提上日程。以丹麥、德國為例，高額的化石能源稅和碳排放稅逼停了一批蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，進(jìn)行燃料靈活性改造，更多地利用生物質(zhì)發(fā)電成為了另一種選擇。
