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加快發展可再生能源是國際社會應對能源資源緊張、環境惡化、氣候變暖的重要手段。近年來，在國家政策的大力引導下，我國可再生能源保持持續快速發展態勢。截至2019年底，風電與光伏發電裝機容量分別達到2.1億kW和2.04億kW，年發電量分別達到4057億kW·h和2243億kW·h，我國穩居可再生能源消納量最大的國家。

與此同時，由于火電(dian)(dian)靈活性改造等一列措施的推動，我國可再(zai)生(sheng)能源消納情況實現了(le)逐步改善(shan)。為實現能源生(sheng)產與消費革(ge)命的目標，“十四(si)五”期(qi)間，可再(zai)生(sheng)能源將(jiang)(jiang)繼續維持高速發(fa)展(zhan)態勢，風電(dian)(dian)和光伏發(fa)電(dian)(dian)裝機容量(liang)將(jiang)(jiang)有望達到“雙4億”的目標。

因此，電(dian)(dian)力系統(tong)(tong)調峰問(wen)(wen)題(ti)、平(ping)衡(heng)調節(jie)能(neng)(neng)(neng)力提升問(wen)(wen)題(ti)將貫穿“十(shi)四(si)五”期(qi)間。我(wo)國(guo)電(dian)(dian)源(yuan)結構性(xing)(xing)矛盾突(tu)出，系統(tong)(tong)調峰能(neng)(neng)(neng)力嚴重不足是影響我(wo)國(guo)可再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消納的(de)(de)核心問(wen)(wen)題(ti)。我(wo)國(guo)電(dian)(dian)源(yuan)結構以火電(dian)(dian)為主(zhu)，占全國(guo)電(dian)(dian)源(yuan)裝機比(bi)重達到67%，但調峰能(neng)(neng)(neng)力普遍(bian)只有(you)50%左右。其中，“三北(bei)”地區(qu)(qu)供熱機組(zu)占有(you)很大比(bi)重，10個省區(qu)(qu)超過40%，供熱期(qi)調峰能(neng)(neng)(neng)力僅為20%左右。相(xiang)比(bi)之下，西班牙、丹麥等國(guo)家火電(dian)(dian)機組(zu)都具(ju)備深度(du)調峰能(neng)(neng)(neng)力，調峰能(neng)(neng)(neng)力高(gao)達80%。截至(zhi)2019年，我(wo)國(guo)已完成火電(dian)(dian)靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)改造(zao)容量約5775萬kW，火電(dian)(dian)靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)改造(zao)的(de)(de)深度(du)和廣度(du)有(you)待進(jin)一步提高(gao)。我(wo)國(guo)以火電(dian)(dian)為主(zhu)的(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)結構決定(ding)了未來電(dian)(dian)源(yuan)靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)主(zhu)體仍然需(xu)要從火電(dian)(dian)入手(shou)。與此同時(shi)，由(you)于環保壓力的(de)(de)加大，部分地區(qu)(qu)已出現短時(shi)缺電(dian)(dian)的(de)(de)情況(kuang)，“十(shi)四(si)五”期(qi)間，電(dian)(dian)源(yuan)充裕性(xing)(xing)與靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)問(wen)(wen)題(ti)將在(zai)局部地區(qu)(qu)同時(shi)存在(zai)。

因(yin)此，火電(dian)靈(ling)活性已被各國認為(wei)是(shi)高(gao)比例可再生能(neng)源(yuan)電(dian)力系統的關鍵，也是(shi)我(wo)國實(shi)現中國特色(se)電(dian)力系統轉型之路(lu)的必然途徑。十四五期間，火電(dian)靈(ling)活性改(gai)造(zao)仍是(shi)電(dian)力系統調(diao)節(jie)能(neng)力提(ti)升的關鍵手段和最主要(yao)(yao)調(diao)節(jie)能(neng)力增量來源(yuan)。本(ben)文立足我(wo)國現狀，力圖通過對火電(dian)靈(ling)活性改(gai)造(zao)歷史沿革、核心要(yao)(yao)素與未(wei)來趨勢的梳理，構(gou)建(jian)全景(jing)化視角(jiao)，為(wei)我(wo)國靈(ling)活性改(gai)造(zao)提(ti)供(gong)整體(ti)性解決思路(lu)。

1、火電靈活性改造的歷史與現狀

1.1火電靈活性改造(zao)的定義

火電(dian)(dian)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)是(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)力(li)(li)系統(tong)(tong)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)關(guan)鍵指標(biao)(biao)，也是(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)力(li)(li)系統(tong)(tong)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)核(he)心(xin)組(zu)成部(bu)分。火電(dian)(dian)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)通常指火電(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)運行靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)，即適應出力(li)(li)大(da)幅(fu)波(bo)動(dong)、快速響(xiang)(xiang)應各(ge)類變化(hua)的(de)(de)能力(li)(li)，主要(yao)指標(biao)(biao)包(bao)括調(diao)峰(feng)幅(fu)度、爬(pa)坡速率及啟(qi)停時間等。目前，國(guo)內火電(dian)(dian)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)造(zao)的(de)(de)核(he)心(xin)目標(biao)(biao)是(shi)(shi)(shi)充(chong)分響(xiang)(xiang)應電(dian)(dian)力(li)(li)系統(tong)(tong)的(de)(de)波(bo)動(dong)性(xing)(xing)變化(hua)，實(shi)現(xian)降(jiang)低最小(xiao)出力(li)(li)、快速啟(qi)停、快速升(sheng)降(jiang)負荷三大(da)目標(biao)(biao)，其中降(jiang)低最小(xiao)出力(li)(li)，即增加調(diao)峰(feng)能力(li)(li)是(shi)(shi)(shi)目前最為廣泛和主要(yao)的(de)(de)改(gai)造(zao)目標(biao)(biao)。

1.2火電靈(ling)活性改造的歷史

丹麥、德(de)國(guo)是歐洲火(huo)電靈活(huo)性改(gai)造的主(zhu)要國(guo)家，其(qi)火(huo)電靈活(huo)性改(gai)造是市場(chang)推動、逐(zhu)步深入的過程，也是其(qi)電力(li)系統轉型(xing)的重要組(zu)成部分。

近20年(nian)來，丹麥火電機組靈活性(xing)改造(zao)分(fen)3個階段，電力市場化帶來的價(jia)格波(bo)動(dong)是促(cu)使火電向更為林火運行方(fang)式轉變(bian)的直接動(dong)因，其歷史進程如圖1所示。

90年代初，隨著(zhu)電力市場(chang)化改革的(de)推(tui)進和(he)現貨市場(chang)的(de)逐步建立，火電機組(zu)(zu)盈利模式(shi)發生根(gen)本轉變(bian)(bian)。丹麥加入北歐電力市場(chang)（NordPool）,電力交易價(jia)格(ge)開(kai)始明顯變(bian)(bian)化。為(wei)適應交易市場(chang)內價(jia)格(ge)的(de)波動性(xing)(xing)變(bian)(bian)化，提升自身靈活性(xing)(xing)已成為(wei)必然選擇(ze)。此時(shi)，由于價(jia)格(ge)波動也(ye)相對平滑，靈活性(xing)(xing)改造的(de)主要(yao)工作集(ji)中于運行(xing)與管理的(de)優化，資產(chan)性(xing)(xing)投入相對較少，通(tong)過細化監控(kong)，主要(yao)從管理和(he)運行(xing)上找(zhao)潛力。燃煤(mei)機組(zu)(zu)從基荷機組(zu)(zu)逐步向(xiang)負荷跟(gen)隨機組(zu)(zu)轉變(bian)(bian)。

進入20世紀，由于可再生(sheng)能源(yuan)的(de)(de)大(da)量并網，交易市場內的(de)(de)價格(ge)波動日益頻繁，波動幅度也不(bu)(bu)斷增加，負成交價格(ge)也不(bu)(bu)斷發生(sheng)。為此，火電機(ji)組不(bu)(bu)得不(bu)(bu)加大(da)在靈(ling)活性(xing)改(gai)造中(zhong)的(de)(de)投(tou)入，其核(he)心是進一步挖掘各設備靈(ling)活性(xing)潛力和(he)優化機(ji)組控制(zhi)，對于熱電聯(lian)產機(ji)組，多(duo)種蓄熱裝置(zhi)逐(zhu)步投(tou)入使用，以實現(xian)供熱和(he)發電收益的(de)(de)最大(da)化。

2010年之(zhi)后，靈(ling)活性的價(jia)值(zhi)逐步被認可，火電機(ji)組的變工(gong)況研究逐漸(jian)深(shen)入(ru)。多樣化的靈(ling)活性提(ti)升(sheng)手段紛(fen)紛(fen)被采用(yong)(yong)，其改(gai)造歷程(cheng)如圖2所示。其中針對熱(re)(re)(re)電聯產機(ji)組，蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)裝(zhuang)置成為基本配(pei)置，利用(yong)(yong)蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)裝(zhuang)置及供熱(re)(re)(re)系(xi)統儲熱(re)(re)(re)特(te)性，實現熱(re)(re)(re)電聯產運行方式的改(gai)善(shan)和靈(ling)活性的提(ti)升(sheng)，電鍋爐、熱(re)(re)(re)泵等(deng)電制(zhi)冷、制(zhi)熱(re)(re)(re)方式也被逐漸(jian)應用(yong)(yong)。

這(zhe)樣的(de)經驗也(ye)被推廣到歐(ou)洲各國。西班牙根(gen)據其電(dian)力市場實時幾個信息(xi)研(yan)究表明更(geng)為靈活的(de)運行方式(shi)將(jiang)為煤電(dian)機組收益帶來(lai)(lai)20%~50%的(de)提升(sheng)，為燃氣-蒸(zheng)汽聯(lian)合循(xun)環機組收益帶來(lai)(lai)20%~50%的(de)提升(sheng)，相應也(ye)帶來(lai)(lai)棄(qi)風比(bi)例(li)的(de)明顯(xian)降低，這(zhe)使得(de)歐(ou)洲火電(dian)的(de)角(jiao)色發生明顯(xian)的(de)變(bian)化(hua)，如表1所示。

在國內，隨著調(diao)峰(feng)(feng)形勢的日趨嚴峻和(he)調(diao)峰(feng)(feng)考核的加強(qiang)以及(ji)深度調(diao)峰(feng)(feng)補償措施(shi)的完(wan)善，一(yi)些電(dian)廠也開始試(shi)點開展深度調(diao)峰(feng)(feng)改造，如大連(lian)莊河電(dian)廠60萬(wan)kW純凝機組調(diao)峰(feng)(feng)能力已(yi)(yi)接近70%，華能丹東電(dian)廠30萬(wan)kW熱電(dian)聯產機組在非供(gong)熱調(diao)峰(feng)(feng)能力已(yi)(yi)接近80%。依靠電(dian)量為主(zhu)(zhu)的交易結算方(fang)式難以支(zhi)撐(cheng)靈活性的要求(qiu)，隨著輔助服務(wu)市場(chang)推(tui)開和(he)調(diao)峰(feng)(feng)輔助收益明顯(xian)增加，火(huo)電(dian)將(jiang)實(shi)質性地(di)實(shi)現(xian)電(dian)量主(zhu)(zhu)體向容量主(zhu)(zhu)體的轉(zhuan)變(bian)。

1.3火電靈活性改造的現狀

德(de)國、丹(dan)麥(mai)火電靈活性(xing)情況見表2，目前在丹(dan)麥(mai)、德(de)國，硬煤火電機組最小出力(li)(li)可(ke)達25%~30%，褐煤機組最小出力(li)(li)可(ke)達40%~50%，爬坡速率可(ke)分別達到4%/min~6%/min和2.5%/min~4%/min。在電力(li)(li)現貨市(shi)場中，這些機組往往根據電價(jia)信(xin)號及時(shi)調整自身(shen)出力(li)(li)，在低電價(jia)甚至(zhi)負(fu)電價(jia)時(shi)降低出力(li)(li)甚至(zhi)停機，以獲得(de)更優(you)的市(shi)場回報，其火電運行典(dian)型方式(shi)如圖3所(suo)示。

為了(le)充(chong)分(fen)挖掘火(huo)電機(ji)組(zu)(zu)(zu)調峰(feng)潛力(li)(li)(li)，提(ti)高系(xi)統(tong)可再生能(neng)(neng)源消納能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，國(guo)家能(neng)(neng)源局于(yu)2016年下發《關于(yu)火(huo)電靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)(gai)(gai)造試點項目(mu)通(tong)知》，安(an)排“三(san)北(bei)”地(di)區21個(ge)試點項目(mu)，合計改(gai)(gai)(gai)(gai)造規(gui)模1635萬(wan)kW。通(tong)過(guo)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)(gai)(gai)造，使熱電機(ji)組(zu)(zu)(zu)增加20%額定(ding)容(rong)(rong)量的(de)(de)調峰(feng)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，最小(xiao)(xiao)技術出(chu)力(li)(li)(li)達(da)到(dao)(dao)40%~50%額定(ding)容(rong)(rong)量，純凝機(ji)組(zu)(zu)(zu)增加15%~20%額定(ding)容(rong)(rong)量的(de)(de)調峰(feng)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，最小(xiao)(xiao)技術出(chu)力(li)(li)(li)達(da)到(dao)(dao)30%~35%額定(ding)容(rong)(rong)量，部分(fen)具備改(gai)(gai)(gai)(gai)造條件(jian)的(de)(de)電廠預(yu)期達(da)到(dao)(dao)國(guo)際先進(jin)水平，機(ji)組(zu)(zu)(zu)不投油穩燃時純凝工況最小(xiao)(xiao)技術出(chu)力(li)(li)(li)達(da)到(dao)(dao)20%~25%。《電力(li)(li)(li)發展“十三(san)五(wu)”規(gui)劃》中(zhong)明確指出(chu)，“十三(san)五(wu)”期間，“三(san)北(bei)”地(di)區熱電機(ji)組(zu)(zu)(zu)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)(gai)(gai)造約1.33億kW，純凝機(ji)組(zu)(zu)(zu)改(gai)(gai)(gai)(gai)造約8200萬(wan)kW；其(qi)他地(di)方(fang)純凝改(gai)(gai)(gai)(gai)造約450萬(wan)kW。改(gai)(gai)(gai)(gai)造后(hou)，增加調峰(feng)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)4600萬(wan)kW，其(qi)中(zhong)，“三(san)北(bei)”地(di)區增加4500萬(wan)kW。這些措(cuo)施已作為提(ti)升(sheng)電力(li)(li)(li)系(xi)統(tong)調節能(neng)(neng)力(li)(li)(li)的(de)(de)核心組(zu)(zu)(zu)成部分(fen)。部分(fen)東北(bei)火(huo)電靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)(gai)(gai)造機(ji)組(zu)(zu)(zu)情(qing)況如表(biao)3所示。

2、火電靈活性改造的關鍵問題

2.1技術要素

2.1.1鍋爐側

鍋爐側靈活性改造須重點解(jie)決燃燒穩(wen)(wen)(wen)定(ding)性、制粉系統穩(wen)(wen)(wen)定(ding)性、換熱水動力穩(wen)(wen)(wen)定(ding)性、受熱面高(gao)溫腐蝕與疲(pi)勞損傷(shang)、空(kong)預器低溫腐蝕及泄露、脫(tuo)硝運行安全等問題。

1）鍋(guo)爐低(di)負荷穩(wen)燃技術(shu)。鍋(guo)爐在低(di)負荷下運行(xing)時(shi)，火(huo)焰(yan)在爐內的(de)(de)充滿程度(du)會(hui)比高(gao)負荷時(shi)差，負荷降(jiang)低(di)到(dao)一(yi)定程度(du)時(shi)，由于爐內溫度(du)下降(jiang)，導(dao)致每分(fen)氣流的(de)(de)著火(huo)距(ju)離增(zeng)大，同(tong)時(shi)火(huo)焰(yan)對(dui)爐壁(bi)輻射損失相對(dui)增(zeng)加，所以就容(rong)易(yi)出(chu)現燃燒的(de)(de)不穩(wen)定，甚(shen)至鍋(guo)爐熄火(huo)。為提(ti)高(gao)燃燒穩(wen)定性(xing)，通(tong)常采用(yong)的(de)(de)技術(shu)路徑包(bao)括：低(di)負荷精細化燃燒調(diao)整，主要針(zhen)對(dui)燃燒器結構、磨投運方式、煤(mei)粉精度(du)、一(yi)次風(feng)速、配風(feng)方式等(deng)內容(rong)；燃燒器、制(zhi)粉系(xi)統優化改(gai)造(zao)，改(gai)造(zao)內容(rong)涉(she)及燃燒器、磨煤(mei)機動態分(fen)離器、風(feng)粉在線監測裝置等(deng)；改(gai)善入爐煤(mei)質，儲備調(diao)峰煤(mei)、摻燒生物質等(deng)。

2）寬負(fu)荷(he)脫硝技(ji)(ji)術。國內普(pu)遍采(cai)用(yong)的NOx脫除技(ji)(ji)術為選擇性(xing)催(cui)化(hua)還(huan)原法(fa)（selective catalytic reduction，SCR），其(qi)(qi)要(yao)求煙氣(qi)溫(wen)度(du)穩定在280~420℃范圍內，才(cai)能保(bao)證(zheng)還(huan)原劑(ji)(ji)與催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的良好作用(yong)。當機組(zu)低(di)(di)負(fu)荷(he)運行時，煙氣(qi)溫(wen)度(du)往往偏低(di)(di)，帶來催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)活性(xing)降(jiang)低(di)(di)、還(huan)原劑(ji)(ji)結晶(jing)、空預器(qi)(qi)腐蝕等問題。為了保(bao)證(zheng)SCR脫硝系統(tong)寬負(fu)荷(he)運行，主要(yao)技(ji)(ji)術路(lu)線有(you)2類：通(tong)過改造(zao)鍋爐熱力系統(tong)或煙氣(qi)系統(tong)，提高低(di)(di)負(fu)荷(he)階段SCR反(fan)應器(qi)(qi)入口(kou)溫(wen)度(du)；選用(yong)寬溫(wen)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)，在常規V-W-TiO2催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)基礎上(shang)，通(tong)過添(tian)加其(qi)(qi)他元素(su)改進催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)性(xing)能，提高低(di)(di)溫(wen)下(xia)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)活性(xing)。

2.1.2汽輪機側

深(shen)度調峰狀(zhuang)態(tai)，汽輪(lun)(lun)機側須重(zhong)點關注(zhu)汽輪(lun)(lun)機設備適應性(xing)以及供熱機組(zu)以熱定電(dian)等問題(ti)。

1）汽(qi)(qi)(qi)輪(lun)(lun)機通流(liu)設(she)計與(yu)末(mo)(mo)級葉片(pian)性能優化(hua)技(ji)術(shu)。汽(qi)(qi)(qi)輪(lun)(lun)機在低負荷(he)運行時(shi)，由于蒸汽(qi)(qi)(qi)流(liu)量(liang)減(jian)小，動(dong)(dong)葉片(pian)根部(bu)和靜葉柵(zha)出(chu)口頂部(bu)易出(chu)現汽(qi)(qi)(qi)流(liu)脫(tuo)離，造(zao)成(cheng)水(shui)蝕。同(tong)時(shi)，汽(qi)(qi)(qi)流(liu)脫(tuo)離引起的不(bu)穩定流(liu)場(chang)與(yu)葉片(pian)彈性變形之(zhi)間氣(qi)動(dong)(dong)耦合將(jiang)可能激發葉片(pian)的自激振動(dong)(dong)，使之(zhi)落入共振區(qu)。蒸汽(qi)(qi)(qi)流(liu)量(liang)不(bu)足也將(jiang)導致(zhi)重(zhong)熱效應，轉子、汽(qi)(qi)(qi)缸等(deng)部(bu)件由于葉片(pian)摩擦鼓風而被加熱，受熱不(bu)均將(jiang)產生漲差。為改(gai)善(shan)汽(qi)(qi)(qi)輪(lun)(lun)機低負荷(he)運行特(te)性，通常采用的技(ji)術(shu)路徑(jing)為強化(hua)末(mo)(mo)級葉片(pian)性能、優化(hua)通流(liu)設(she)計參數(shu)、增加冷卻方式(shi)控(kong)制等(deng)。

2）供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)機(ji)組(zu)(zu)熱(re)(re)(re)點解耦(ou)技術(shu)(shu)。熱(re)(re)(re)點聯產(chan)(chan)機(ji)組(zu)(zu)調(diao)峰(feng)(feng)能(neng)力還(huan)(huan)受到(dao)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)負荷的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)約，我國主(zhu)(zhu)力熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)組(zu)(zu)能(neng)力還(huan)(huan)受到(dao)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)負荷的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)約，我國主(zhu)(zhu)力熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)組(zu)(zu)為抽凝機(ji)組(zu)(zu)，隨著(zhu)抽汽(qi)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)量的(de)(de)(de)增(zeng)加，調(diao)峰(feng)(feng)能(neng)力將逐漸被壓縮。因此，在供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)中(zhong)(zhong)期，熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)組(zu)(zu)調(diao)峰(feng)(feng)能(neng)力將進一步(bu)被限制(zhi)(zhi)。為了實現(xian)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)解耦(ou)，采取(qu)的(de)(de)(de)改造技術(shu)(shu)有(you)：切除低(di)壓缸供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)，中(zhong)(zhong)壓缸排(pai)汽(qi)絕大(da)部分用于對外供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)，僅保持(chi)少(shao)量的(de)(de)(de)冷(leng)卻蒸(zheng)汽(qi)，使低(di)壓缸在高真空條件下“空轉”運行(xing)；電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)鍋(guo)爐(lu)(lu)，在熱(re)(re)(re)源(yuan)側設(she)置電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)鍋(guo)爐(lu)(lu)，主(zhu)(zhu)要(yao)包(bao)括直熱(re)(re)(re)式(shi)電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)鍋(guo)爐(lu)(lu)和蓄熱(re)(re)(re)式(shi)電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)鍋(guo)爐(lu)(lu)，實現(xian)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)解耦(ou)；設(she)置儲熱(re)(re)(re)罐，作為電(dian)(dian)(dian)網負荷較低(di)時機(ji)組(zu)(zu)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)抽汽(qi)的(de)(de)(de)補(bu)充。除了以上常(chang)用技術(shu)(shu)，還(huan)(huan)可以采用吸收式(shi)熱(re)(re)(re)泵、電(dian)(dian)(dian)驅(qu)動熱(re)(re)(re)泵等技術(shu)(shu)實現(xian)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)解耦(ou)。

2.1.3控(kong)制與監測

1）提(ti)高負(fu)荷(he)響應速率(lv)協(xie)調(diao)(diao)優化(hua)(hua)控制(zhi)技(ji)術(shu)。鍋爐(lu)(lu)慣(guan)性(xing)時間(jian)遠(yuan)長于汽輪(lun)機(ji)慣(guan)性(xing)時間(jian)，鍋爐(lu)(lu)跟不上汽機(ji)是導致火(huo)電機(ji)組不靈活、參(can)數不穩(wen)定的主要因素之一。目前常用的提(ti)高負(fu)荷(he)相(xiang)應速率(lv)的技(ji)術(shu)有自動發(fa)電控制(zhi)（automatic generation control,AGC）協(xie)調(diao)(diao)系統優化(hua)(hua)控制(zhi)技(ji)術(shu)、過熱和(he)再熱汽溫優化(hua)(hua)控制(zhi)技(ji)術(shu)、變負(fu)荷(he)和(he)智能滑壓優化(hua)(hua)控制(zhi)技(ji)術(shu)、供(gong)熱抽汽輔助負(fu)荷(he)調(diao)(diao)節(jie)技(ji)術(shu)、給水(shui)旁路調(diao)(diao)節(jie)與0#高加抽汽調(diao)(diao)節(jie)技(ji)術(shu)等。

2）水(shui)(shui)冷(leng)(leng)壁安全(quan)(quan)防護技術。水(shui)(shui)冷(leng)(leng)壁分(fen)布于鍋爐(lu)爐(lu)膛的(de)四周(zhou)，是鍋爐(lu)的(de)主要受熱(re)部分(fen)。當鍋爐(lu)出力處于低負荷(he)或快速變化時將影響水(shui)(shui)冷(leng)(leng)壁的(de)安全(quan)(quan)運行。為此(ci)，需要精準的(de)監控與有(you)(you)效的(de)措施來維(wei)持良性(xing)的(de)水(shui)(shui)循環。目(mu)前，主要的(de)措施包(bao)(bao)括(kuo)：實時監測水(shui)(shui)冷(leng)(leng)壁溫(wen)度的(de)變化以及(ji)汽包(bao)(bao)上下壁溫(wen)及(ji)溫(wen)差、汽包(bao)(bao)與水(shui)(shui)冷(leng)(leng)壁溫(wen)差等參數及(ji)其變化。另外，核(he)(he)算管間(jian)偏(pian)差、核(he)(he)算水(shui)(shui)循環安全(quan)(quan)性(xing)、設(she)置必(bi)要的(de)壁溫(wen)測點也具(ju)有(you)(you)重要的(de)作用。

2.2經濟要素

火(huo)電(dian)靈(ling)活性改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)的(de)成本(ben)，首(shou)先涉及各類改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)的(de)投資。對(dui)于常規火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)，改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)包括(kuo)對(dui)鍋爐、汽輪(lun)機(ji)等(deng)主(zhu)機(ji)設備(bei)(bei)的(de)改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)，也包括(kuo)對(dui)控制系(xi)統、脫硝(xiao)系(xi)統、冷凝水系(xi)統等(deng)輔助設備(bei)(bei)的(de)改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)；對(dui)于供(gong)熱火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)，在(zai)上述改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)基礎上，還可進一(yi)步通(tong)過低壓缸旁路、蓄熱罐、電(dian)鍋爐等(deng)方式(shi)，改(gai)變原(yuan)有發電(dian)與(yu)供(gong)熱間的(de)耦合(he)關系(xi)，釋放機(ji)組(zu)的(de)運行靈(ling)活性。因此，機(ji)組(zu)間改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)投資差(cha)異(yi)明顯，不同機(ji)組(zu)特(te)征(zheng)、改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)目標、燃料特(te)性等(deng)條(tiao)件(jian)都將帶來改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)投資的(de)巨(ju)大差(cha)別(bie)，往往只(zhi)能以“一(yi)廠一(yi)策”的(de)方式(shi)進行單獨(du)測算，難以實現標準化的(de)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)價限(xian)額控制。在(zai)不包括(kuo)儲能設備(bei)(bei)的(de)情(qing)況下(xia)，改(gai)造(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)投資通(tong)常在(zai)30~90元/kW，最小(xiao)出力可降至20%~40%。

其次，靈活性改造(zao)的(de)(de)目標是(shi)開展深度(du)調峰(feng)。因此，深度(du)調峰(feng)成本是(shi)潛在的(de)(de)可變(bian)成本，包括增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)的(de)(de)燃料成本、廠用電(dian)、設備運行維護成本及由(you)于長時間(jian)深度(du)調峰(feng)和大范(fan)圍負荷率變(bian)動引起的(de)(de)設備壽命減(jian)損、加(jia)(jia)速更換成本等。其中，隨著調峰(feng)深度(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，火(huo)電(dian)機組的(de)(de)供(gong)電(dian)煤(mei)(mei)耗(hao)將明顯增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，特別是(shi)進入(ru)深度(du)調峰(feng)區間(jian)后，供(gong)電(dian)煤(mei)(mei)耗(hao)增(zeng)(zeng)速進一步加(jia)(jia)快，如圖4所(suo)示。同時，也可以看出，火(huo)電(dian)機組由(you)于設計參數、技術流派、定態選擇等方面的(de)(de)差異，深度(du)調峰(feng)帶來的(de)(de)供(gong)電(dian)煤(mei)(mei)耗(hao)增(zeng)(zeng)量也有所(suo)不同。

再者，深(shen)度調峰(feng)的(de)(de)(de)機會(hui)成本(ben)也應納(na)入火(huo)電(dian)靈活性改造的(de)(de)(de)成本(ben)中加以考慮。火(huo)電(dian)機組進行(xing)深(shen)度調峰(feng)，意(yi)味著發(fa)(fa)電(dian)收益(yi)的(de)(de)(de)損失(shi)，即由于深(shen)度調峰(feng)而損失(shi)的(de)(de)(de)潛(qian)在(zai)發(fa)(fa)電(dian)收益(yi)，反映其(qi)為(wei)獲(huo)得深(shen)度調峰(feng)而放棄的(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)收益(yi)。由于不(bu)同電(dian)廠的(de)(de)(de)盈利情況(kuang)存在(zai)差異，機會(hui)成本(ben)將有所(suo)不(bu)同。

火(huo)(huo)電(dian)靈活性改造(zao)的收益主(zhu)要(yao)包括減少的調(diao)峰(feng)(feng)(feng)分(fen)攤費用(yong)和獲得的調(diao)峰(feng)(feng)(feng)補償費用(yong)兩(liang)部(bu)分(fen)。在改造(zao)之(zhi)(zhi)前(qian)，供熱火(huo)(huo)電(dian)機(ji)組往往運(yun)行(xing)(xing)在深(shen)(shen)度調(diao)峰(feng)(feng)(feng)標準之(zhi)(zhi)上，需要(yao)分(fen)攤其他(ta)深(shen)(shen)度調(diao)峰(feng)(feng)(feng)機(ji)組的補償費用(yong)，進行(xing)(xing)改造(zao)之(zhi)(zhi)后，該部(bu)分(fen)費用(yong)將(jiang)消失，形成機(ji)會收益。隨著(zhu)改造(zao)深(shen)(shen)度增加，火(huo)(huo)電(dian)機(ji)組可運(yun)行(xing)(xing)至深(shen)(shen)度調(diao)峰(feng)(feng)(feng)區域(yu)，可獲得深(shen)(shen)度調(diao)峰(feng)(feng)(feng)補償。根(gen)據調(diao)峰(feng)(feng)(feng)深(shen)(shen)度不(bu)同(tong)，調(diao)峰(feng)(feng)(feng)補償標準也不(bu)相同(tong)，以東(dong)北為例，最高可到1元/kW·h。

2.3機制要素

目(mu)前(qian)，國內火電靈(ling)活(huo)性(xing)改造(zao)的核(he)心經濟驅動力(li)(li)在(zai)(zai)于調(diao)峰輔助(zhu)(zhu)服(fu)務(wu)費用的影響，各(ge)地(di)調(diao)峰服(fu)務(wu)標準差異明顯，導致改造(zao)積極性(xing)也各(ge)異。2014年(nian)，東(dong)北(bei)率先啟動調(diao)峰輔助(zhu)(zhu)服(fu)務(wu)市(shi)場，2016年(nian)以(yi)來，東(dong)北(bei)、福(fu)建、山(shan)西、新(xin)疆、山(shan)東(dong)、甘肅、西北(bei)（寧(ning)夏）、南(nan)方（廣(guang)東(dong)）8個(ge)電力(li)(li)輔助(zhu)(zhu)服(fu)務(wu)市(shi)場相繼獲(huo)批，并逐步開始建設。到現在(zai)(zai)，各(ge)地(di)調(diao)峰市(shi)場活(huo)躍程(cheng)度與市(shi)場規模仍然存(cun)在(zai)(zai)差異，這也是(shi)各(ge)地(di)火電靈(ling)活(huo)性(xing)改造(zao)進度不同的核(he)心問題。

調(diao)峰輔(fu)助市場對于火電(dian)靈(ling)活(huo)性(xing)的(de)(de)(de)推(tui)動作用(yong)明顯(xian)，以最早實(shi)施(shi)的(de)(de)(de)東北為例，在輔(fu)助服(fu)務市場的(de)(de)(de)推(tui)動下，一方面，一些火電(dian)機組(zu)通過靈(ling)活(huo)性(xing)改(gai)(gai)造實(shi)現大幅度(du)的(de)(de)(de)深(shen)度(du)調(diao)峰，截至(zhi)(zhi)2017年(nian)底，共12家電(dian)廠完成靈(ling)活(huo)性(xing)改(gai)(gai)造，增(zeng)加(jia)調(diao)峰能力(li)240萬kW。另一方面，一些火電(dian)機組(zu)僅進行少量(liang)或不進行改(gai)(gai)造，通過運行調(diao)節，實(shi)現調(diao)峰能力(li)的(de)(de)(de)輕度(du)改(gai)(gai)善，截至(zhi)(zhi)2017年(nian)底，調(diao)峰能力(li)增(zeng)加(jia)約400萬kW。

現貨市場是歐洲(zhou)許多國(guo)家推動(dong)火電(dian)靈(ling)活性改造的(de)基本要素(su)，運(yun)行(xing)(xing)靈(ling)活性決定了(le)其(qi)在電(dian)力(li)市場中(zhong)的(de)競爭力(li)與收益。隨(sui)著電(dian)力(li)市場接(jie)波動(dong)的(de)變化，德國(guo)等國(guo)的(de)火電(dian)機(ji)(ji)組運(yun)行(xing)(xing)模式與靈(ling)活性也發(fa)生過了(le)顯著改變，如圖5所(suo)示。國(guo)內現貨市場正在穩步推進(jin)(jin)，我國(guo)第一批(pi)8個電(dian)力(li)現貨商行(xing)(xing)試(shi)點地(di)區已全部進(jin)(jin)入試(shi)運(yun)行(xing)(xing)，經過改造的(de)這些機(ji)(ji)組將在現貨市場中(zhong)獲得更好收益。

火電(dian)(dian)(dian)靈(ling)活(huo)性改(gai)造是發(fa)電(dian)(dian)(dian)企業(ye)主(zhu)動(dong)適應由(you)電(dian)(dian)(dian)量主(zhu)體向容量主(zhu)體轉(zhuan)變的(de)(de)過程(cheng)，本質核(he)心是收益模式的(de)(de)變化(hua)。隨著(zhu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)量計(ji)劃的(de)(de)放開、燃(ran)料(liao)和(he)上網電(dian)(dian)(dian)價的(de)(de)雙側波(bo)動(dong)以及中長期電(dian)(dian)(dian)力交易的(de)(de)拓展，火電(dian)(dian)(dian)機(ji)組的(de)(de)收益方式將呈現差異化(hua)的(de)(de)發(fa)展模式，尋(xun)求靈(ling)活(huo)性突破，獲取靈(ling)活(huo)性收益將成為(wei)火電(dian)(dian)(dian)機(ji)組的(de)(de)主(zhu)動(dong)選擇。

3、火電靈活性改造的典型模式

3.1輕度改造模式

由(you)于靈活(huo)(huo)性市場的(de)(de)(de)不確定性和投資能力的(de)(de)(de)受(shou)限，許(xu)多(duo)(duo)火(huo)(huo)電廠選擇了輕度改(gai)(gai)造模式(shi)(shi)，即通過(guo)較(jiao)少量的(de)(de)(de)投資，降低(di)自身輔助(zhu)服務費(fei)用分攤。這(zhe)部分改(gai)(gai)造往(wang)往(wang)集中(zhong)于控制(zhi)與輔機系統等投資較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)領域，更多(duo)(duo)以運行調整的(de)(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)挖掘機組(zu)(zu)(zu)內在潛力，通過(guo)“邊試邊學”的(de)(de)(de)模式(shi)(shi)探索機組(zu)(zu)(zu)安(an)全運行的(de)(de)(de)新邊界，以小(xiao)(xiao)步(bu)快走的(de)(de)(de)理念實(shi)現靈活(huo)(huo)性的(de)(de)(de)逐漸(jian)拓展(zhan)。這(zhe)是(shi)目前應用最多(duo)(duo)的(de)(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)，也是(shi)歐洲(zhou)火(huo)(huo)電靈活(huo)(huo)性改(gai)(gai)造初期的(de)(de)(de)典(dian)型做(zuo)法(fa)，典(dian)型的(de)(de)(de)改(gai)(gai)造方(fang)式(shi)(shi)包括低(di)負荷下的(de)(de)(de)機爐協調控制(zhi)、汽輪機旁(pang)路改(gai)(gai)造等。其中(zhong)許(xu)多(duo)(duo)機組(zu)(zu)(zu)由(you)于改(gai)(gai)造投入較(jiao)少，常常沒有納入火(huo)(huo)電靈活(huo)(huo)性改(gai)(gai)造的(de)(de)(de)統計。

3.2深度改造模式

在國(guo)(guo)家試(shi)(shi)點(dian)示范和調(diao)峰輔助(zhu)服務市(shi)(shi)場(chang)初期高投(tou)資回報(bao)的(de)(de)刺激下，一些火電廠選擇了深度改造(zao)模(mo)(mo)式(shi)，以先(xian)(xian)試(shi)(shi)先(xian)(xian)行的(de)(de)魄力，成為(wei)(wei)第一批(pi)在火電靈(ling)活性(xing)市(shi)(shi)場(chang)中(zhong)(zhong)探路的(de)(de)先(xian)(xian)鋒，通過機組大規(gui)模(mo)(mo)的(de)(de)投(tou)資改造(zao)，顯(xian)著提高調(diao)節能力，成為(wei)(wei)輔助(zhu)服務市(shi)(shi)場(chang)中(zhong)(zhong)排名最靠前的(de)(de)機組。這部(bu)分機組的(de)(de)改造(zao)往(wang)往(wang)是系統性(xing)工(gong)程，涉及(ji)主機的(de)(de)多個部(bu)分，同(tong)時(shi)也是科技成果應(ying)用(yong)最為(wei)(wei)集中(zhong)(zhong)的(de)(de)體(ti)現，相應(ying)的(de)(de)投(tou)資規(gui)模(mo)(mo)也相對較大。典(dian)型改造(zao)方(fang)式(shi)包(bao)括低壓缸切(qie)除、蓄(xu)(xu)熱(re)罐(guan)等(deng)(deng)。與此同(tong)時(shi)，如蓄(xu)(xu)熱(re)罐(guan)等(deng)(deng)改造(zao)方(fang)式(shi)，為(wei)(wei)最大程度地釋(shi)放改造(zao)效果，須與日前調(diao)度緊(jin)密配合，提前優化抽/放熱(re)方(fang)式(shi)，更適合已實(shi)施日前現貨市(shi)(shi)場(chang)的(de)(de)地區，如丹麥、德國(guo)(guo)等(deng)(deng)。

3.3第三方投資模式

在市(shi)場(chang)的(de)激(ji)勵下(xia)，一(yi)些第三方投(tou)(tou)(tou)資(zi)機(ji)構開始(shi)進(jin)入火(huo)電靈(ling)活性改造(zao)領域(yu)，他們的(de)投(tou)(tou)(tou)資(zi)風格往往更(geng)趨于高風險(xian)、高回報。這(zhe)樣的(de)改造(zao)往往以獲得(de)最高峰補償為(wei)(wei)目(mu)標，占據(ju)調峰輔助服務市(shi)場(chang)的(de)頭部位置，在足夠的(de)調峰缺口下(xia)，獲得(de)顯(xian)著的(de)收益(yi)，從而對沖高投(tou)(tou)(tou)資(zi)帶來的(de)風險(xian)。上述模式另一(yi)個顯(xian)著特征為(wei)(wei)界面(mian)(mian)的(de)清晰(xi)劃分(fen)，涉及資(zi)產界面(mian)(mian)、運(yun)行界面(mian)(mian)、費用(yong)節面(mian)(mian)等，通(tong)過與相應電廠形(xing)成界面(mian)(mian)清晰(xi)的(de)利(li)益(yi)共同體，從而保證投(tou)(tou)(tou)資(zi)收益(yi)模式的(de)閉環。典型的(de)改造(zao)方式包括蓄熱式電鍋爐(lu)等。

3.4協同規劃方式

在(zai)電網中，各(ge)火(huo)電機(ji)(ji)組(zu)由于電氣(qi)位置的(de)(de)(de)(de)(de)不同，往往會(hui)存在(zai)作用與(yu)運(yun)行方式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)(yi)，而(er)我國目(mu)前(qian)尚(shang)未建立節(jie)點電價、線(xian)路擁堵(du)費等(deng)反(fan)映該(gai)差異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)市場機(ji)(ji)制，這(zhe)使得火(huo)電機(ji)(ji)組(zu)在(zai)開(kai)展靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)造(zao)時存在(zai)一定(ding)盲區(qu)，即出現了在(zai)系統(tong)(tong)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)不足(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部地區(qu)，火(huo)電機(ji)(ji)組(zu)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)進度滯(zhi)后(hou)，而(er)在(zai)電力亟需支撐的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)(ju)部地區(qu)，火(huo)電機(ji)(ji)組(zu)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)進度反(fan)而(er)超前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)情況。因此，亟需以電力系統(tong)(tong)整體(ti)視角，統(tong)(tong)籌考(kao)慮開(kai)展火(huo)電靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)規劃，提升火(huo)電靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)造(zao)投資的(de)(de)(de)(de)(de)有效(xiao)性(xing)(xing)，降低火(huo)電靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)整體(ti)成本(ben)，形成以系統(tong)(tong)整體(ti)最優的(de)(de)(de)(de)(de)火(huo)電靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)(gai)造(zao)模式(shi)，而(er)該(gai)模式(shi)目(mu)前(qian)更多停留在(zai)研(yan)究層面。

4、火電靈活性改造的發展前景

4.1技術發展前景

在(zai)市場(chang)需求的(de)推動下(xia)，我國(guo)火電靈活(huo)(huo)性改造相關的(de)技術體系迅速建(jian)立。從鍋爐到汽輪(lun)機，從主機到輔機，從控(kong)制單元到全(quan)廠策略，圍繞不(bu)同的(de)靈活(huo)(huo)性需求，各類改造方(fang)案紛(fen)(fen)紛(fen)(fen)被提出并快速投入應用，許多(duo)電廠幾乎每次技改大修后，靈活(huo)(huo)性都有所提升。

隨(sui)著市場表現的(de)示(shi)范(fan)作用，火電機組的(de)設(she)(she)計(ji)(ji)理念也在(zai)逐步改變，考慮靈活(huo)性的(de)設(she)(she)計(ji)(ji)方(fang)式(shi)如圖(tu)6所示(shi)已逐步推廣(guang)。熱點聯產機組已被要求具有與(yu)純凝機組同樣的(de)調(diao)節能力，靈活(huo)性指(zhi)標已成(cheng)為火電機組設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)關鍵指(zhi)標。

4.2投資盈利前景

調(diao)(diao)峰輔助服務(wu)市場(chang)已成為目前刺激火電靈活性改造最主(zhu)(zhu)要的市場(chang)要素(su)，市場(chang)規(gui)(gui)模不(bu)斷擴大。一方(fang)面(mian)，市場(chang)范圍由(you)初期(qi)的東(dong)(dong)(dong)北帝王擴展到東(dong)(dong)(dong)北、山(shan)西、福(fu)建、山(shan)東(dong)(dong)(dong)、新疆、寧夏、甘(gan)肅(su)、廣東(dong)(dong)(dong)等(deng)(deng)8個(ge)試點，并(bing)將在全(quan)國各省區全(quan)面(mian)鋪(pu)開(kai)。另一方(fang)面(mian)，市場(chang)交易電量與(yu)費(fei)用隨(sui)著可再(zai)生能源接(jie)入(ru)比(bi)例的升(sheng)高而出(chu)增加，圖7給出(chu)了東(dong)(dong)(dong)北調(diao)(diao)峰輔助服務(wu)費(fei)用的歷年變化(hua)，調(diao)(diao)峰輔助費(fei)用的規(gui)(gui)模由(you)初期(qi)的5億(yi)元左(zuo)右(you)上(shang)升(sheng)至(zhi)2019年的30多億(yi)元。許(xu)多電廠(chang)的盈利模式(shi)發(fa)生了根本轉變，靈活性改造收入(ru)占比(bi)迅速(su)攀(pan)升(sheng)，一些第三方(fang)投資主(zhu)(zhu)體也通過合同能源管理，甚至(zhi)獨立調(diao)(diao)峰主(zhu)(zhu)體等(deng)(deng)方(fang)式(shi)參與(yu)其中(zhong)。

在調峰輔助(zhu)服務市(shi)場建立的(de)初期(qi)，由于(yu)調峰資源緊缺，賣方(fang)主(zhu)導(dao)了(le)(le)(le)市(shi)場交易(yi)，成交價(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)均為(wei)最(zui)高(gao)限(xian)(xian)價(jia)(jia)(jia)。隨著(zhu)市(shi)場的(de)擴大，部分(fen)省份(fen)(fen)的(de)競(jing)爭態(tai)勢(shi)已發生變化(hua)，開始逐步顯現(xian)市(shi)場競(jing)價(jia)(jia)(jia)氛(fen)圍。以東北為(wei)例，總(zong)體來說，遼(liao)寧(ning)(ning)調峰形勢(shi)相對較(jiao)好，賣方(fang)優勢(shi)相對弱化(hua)，市(shi)場競(jing)價(jia)(jia)(jia)氛(fen)圍相對其(qi)他省份(fen)(fen)更濃。2019年(nian)，第(di)1檔(dang)報(bao)價(jia)(jia)(jia)中(zhong)，88家(jia)火電廠中(zhong)有(you)32家(jia)火電廠采(cai)取了(le)(le)(le)低于(yu)最(zui)高(gao)限(xian)(xian)價(jia)(jia)(jia)的(de)報(bao)價(jia)(jia)(jia)方(fang)式，其(qi)中(zhong)蒙(meng)東5座(zuo)(zuo)，吉(ji)林(lin)6座(zuo)(zuo)，黑(hei)龍江(jiang)1座(zuo)(zuo)，遼(liao)寧(ning)(ning)20座(zuo)(zuo)；第(di)2檔(dang)報(bao)價(jia)(jia)(jia)中(zhong)，有(you)30家(jia)火電廠采(cai)取了(le)(le)(le)低于(yu)最(zui)高(gao)限(xian)(xian)價(jia)(jia)(jia)的(de)報(bao)價(jia)(jia)(jia)方(fang)式，其(qi)中(zhong)蒙(meng)東4座(zuo)(zuo)，遼(liao)寧(ning)(ning)21座(zuo)(zuo)，吉(ji)林(lin)3座(zuo)(zuo)，黑(hei)龍江(jiang)2座(zuo)(zuo)。從實際出(chu)清情(qing)況看，雖然次數和電量占(zhan)比很少，但在第(di)1檔(dang)有(you)償調峰中(zhong)，各省均出(chu)現(xian)了(le)(le)(le)出(chu)清價(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)低于(yu)最(zui)高(gao)限(xian)(xian)價(jia)(jia)(jia)的(de)情(qing)況，在第(di)2檔(dang)有(you)償調峰中(zhong)，蒙(meng)東和遼(liao)寧(ning)(ning)也出(chu)現(xian)了(le)(le)(le)低于(yu)最(zui)高(gao)限(xian)(xian)價(jia)(jia)(jia)的(de)情(qing)況。

在這樣的(de)氛圍下(xia)，截(jie)至2019年底(di)，東(dong)北網(wang)內已經有(you)接近50家電(dian)網(wang)完成靈活(huo)性改造，增加(jia)調峰(feng)能力超過(guo)850萬kW，其中(zhong)(zhong)14家采用(yong)了蓄(xu)熱式電(dian)鍋爐方案。與此同時，更(geng)多的(de)火電(dian)企業通過(guo)運(yun)行調整，優化(hua)自身調峰(feng)空間，火電(dian)在補(bu)償費用(yong)分攤中(zhong)(zhong)的(de)比例已由初(chu)期(qi)的(de)60%~90%下(xia)降至目前的(de)10%~20%。差異化(hua)的(de)靈活(huo)性策略已經成為各火電(dian)廠基于自身情況(kuang)進行的(de)自主選擇。

4.3市場規模前景

“十四五(wu)”期間(jian)，我國(guo)新(xin)(xin)能源發展仍然維持高速(su)，年均(jun)增長(chang)規模可能超過8000萬kW。新(xin)(xin)能源消(xiao)納壓(ya)力仍然明顯(xian)，一(yi)些研究(jiu)表明，到(dao)(dao)2030年，我國(guo)火電的(de)(de)(de)最小(xiao)出力均(jun)值應(ying)從(cong)目前的(de)(de)(de)60%降低至30%~40%，否(fou)則將(jiang)引起16%~21%左(zuo)右的(de)(de)(de)棄電率(lv)。到(dao)(dao)2035年，全(quan)國(guo)考慮風電、光伏的(de)(de)(de)凈負荷(he)日(ri)最大(da)峰谷差將(jiang)達(da)(da)到(dao)(dao)約8億(yi)kW，占(zhan)最大(da)負荷(he)的(de)(de)(de)34.2%，其中(zhong)，西(xi)北(bei)和華北(bei)的(de)(de)(de)凈負荷(he)日(ri)最大(da)峰谷差都將(jiang)達(da)(da)到(dao)(dao)1.8億(yi)kW，分別占(zhan)其最大(da)負荷(he)的(de)(de)(de)64.8%和46.2%。因此，火電靈活性持續增加將(jiang)是貫(guan)穿“十四五(wu)”乃(nai)至“十五(wu)五(wu)”期間(jian)的(de)(de)(de)核心主(zhu)題。

火(huo)電靈活(huo)性(xing)改(gai)造在“十四五(wu)”期間的發展規模預(yu)測可(ke)以表(biao)征為(wei)(wei)其靈活(huo)性(xing)潛(qian)(qian)(qian)力(li)的分析，如圖8所示。從層級上，可(ke)分為(wei)(wei)資(zi)源潛(qian)(qian)(qian)力(li)、技(ji)術潛(qian)(qian)(qian)力(li)、經濟潛(qian)(qian)(qian)力(li)與(yu)市(shi)場(chang)(chang)(chang)潛(qian)(qian)(qian)力(li)4個層級，資(zi)源潛(qian)(qian)(qian)力(li)為(wei)(wei)已有(you)及在建(jian)火(huo)電機組提供(gong)最(zui)大(da)(da)可(ke)能(neng)調(diao)(diao)節容(rong)(rong)量(liang)(liang)；技(ji)術潛(qian)(qian)(qian)力(li)為(wei)(wei)根據(ju)各火(huo)電機組的特征和現有(you)技(ji)術條件能(neng)夠提供(gong)的調(diao)(diao)節容(rong)(rong)量(liang)(liang)增(zeng)量(liang)(liang)；經濟潛(qian)(qian)(qian)力(li)為(wei)(wei)根據(ju)各類補償(chang)標準(zhun)、具備經濟性(xing)的調(diao)(diao)節容(rong)(rong)量(liang)(liang)增(zeng)量(liang)(liang)；市(shi)場(chang)(chang)(chang)潛(qian)(qian)(qian)力(li)為(wei)(wei)各類市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)，特別是(shi)(shi)調(diao)(diao)峰(feng)(feng)輔(fu)(fu)助服務市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)下可(ke)以制(zhi)衡的調(diao)(diao)節容(rong)(rong)量(liang)(liang)增(zeng)量(liang)(liang)。在目(mu)前的條件下，市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)大(da)(da)小，特別是(shi)(shi)調(diao)(diao)峰(feng)(feng)輔(fu)(fu)助服務市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)大(da)(da)小是(shi)(shi)決定“十四五(wu)”火(huo)電靈活(huo)性(xing)改(gai)造規模的關鍵(jian)要(yao)素(su)，如圖9所示，東北(bei)調(diao)(diao)峰(feng)(feng)輔(fu)(fu)助服務市(shi)場(chang)(chang)(chang)規模明顯大(da)(da)于(yu)其他(ta)地(di)區(qu)，這也是(shi)(shi)導致東北(bei)地(di)區(qu)已完成火(huo)電靈活(huo)性(xing)改(gai)造國領先(xian)于(yu)其他(ta)地(di)區(qu)的關鍵(jian)要(yao)素(su)。

5、火電靈活性改造進一步關注與研究的重點問題

5.1靈(ling)活(huo)性改(gai)造與(yu)電(dian)力系統規劃的深度融合

電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)需(xu)求(qiu)傳統(tong)(tong)(tong)上主(zhu)要來(lai)源(yuan)(yuan)于負荷(he)的(de)(de)波動(dong)，隨著可再(zai)生能源(yuan)(yuan)比例的(de)(de)提(ti)(ti)高，電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)波動(dong)性(xing)(xing)引起了更大幅(fu)度和更大程度的(de)(de)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)需(xu)求(qiu)。因此，在(zai)開(kai)展電(dian)力規(gui)劃中(zhong)，須充(chong)分考慮靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)要素，合理(li)配置各(ge)類(lei)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)資源(yuan)(yuan)，將(jiang)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)作為規(gui)劃的(de)(de)核(he)心要素加以重視。火(huo)電(dian)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改造應與(yu)系(xi)統(tong)(tong)(tong)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)需(xu)求(qiu)的(de)(de)時空分布相(xiang)匹(pi)配，提(ti)(ti)升系(xi)統(tong)(tong)(tong)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)充(chong)裕度，降低系(xi)統(tong)(tong)(tong)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)支出，形成全系(xi)統(tong)(tong)(tong)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)一盤棋的(de)(de)格局。

對于靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)改(gai)造(zao)的(de)規(gui)劃研(yan)究應進一(yi)步深(shen)入，將其融入系(xi)(xi)統靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)的(de)整體規(gui)劃中，并結(jie)合(he)各(ge)類市場的(de)影響，將各(ge)主(zhu)體利益進行均(jun)衡考慮，從而(er)引導形成具有(you)廣(guang)泛共識和電力系(xi)(xi)統內(nei)協同優(you)化的(de)靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)改(gai)善格局。

5.2靈(ling)活性(xing)資源的擴充與(yu)協同(tong)調用

許多研究已(yi)經表明，跨(kua)系(xi)統(tong)間(jian)協調運行，具有很(hen)大的靈活性(xing)空間(jian)。對于(yu)火電(dian)(dian)機(ji)(ji)組，特別是對于(yu)熱(re)電(dian)(dian)聯產機(ji)(ji)組，一方面(mian)可以通過自身改造措施(shi)的完(wan)善，提(ti)升(sheng)靈活性(xing)，另一方面(mian)，通過熱(re)、電(dian)(dian)2個系(xi)統(tong)的互補(bu)，從建筑體、供(gong)熱(re)管網、儲熱(re)設備、電(dian)(dian)鍋爐等(deng)各環節的差異(yi)化(hua)響應(ying)特征入手，充分(fen)利用能源互聯網技術將(jiang)電(dian)(dian)、熱(re)間(jian)的約(yue)束關系(xi)轉變為(wei)柔性(xing)交(jiao)互關系(xi)，從熱(re)電(dian)(dian)解耦(ou)轉變為(wei)熱(re)電(dian)(dian)共生(sheng)，是更低成本(ben)、更大深(shen)度實現靈活性(xing)提(ti)升(sheng)的重要(yao)手段。

隨著(zhu)能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網技(ji)術的(de)(de)(de)(de)應用，各類靈(ling)活性(xing)資源(yuan)(yuan)將(jiang)更加拓展，并進行一(yi)致化(hua)的(de)(de)(de)(de)評價與調用，靈(ling)活性(xing)資源(yuan)(yuan)將(jiang)跨越傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)網源(yuan)(yuan)荷儲劃(hua)分，實現貫通式的(de)(de)(de)(de)綜合(he)利用。這樣，火(huo)電靈(ling)活性(xing)改造(zao)(zao)將(jiang)進入(ru)一(yi)個更為(wei)多元格局，從調峰改造(zao)(zao)、調頻改造(zao)(zao)到(dao)燃料改造(zao)(zao)、與光(guang)熱電的(de)(de)(de)(de)耦合(he)改造(zao)(zao)，與區域(yu)各類靈(ling)活性(xing)資源(yuan)(yuan)相(xiang)融合(he)的(de)(de)(de)(de)改造(zao)(zao)方(fang)式都將(jiang)進入(ru)改造(zao)(zao)范疇(chou)。

5.3靈(ling)活性(xing)改造(zao)的長周期(qi)影(ying)響評(ping)估

火電(dian)靈活性(xing)改(gai)造(zao)后，機(ji)(ji)組(zu)的(de)運行(xing)方式(shi)(shi)將發生明(ming)(ming)顯(xian)變化(hua)，一方面，將可能明(ming)(ming)顯(xian)偏離原有設計(ji)工況，帶(dai)來各類部件(jian)效率、應力、疲勞(lao)、磨(mo)損等條(tiao)件(jian)的(de)變化(hua)。另一方面，不(bu)同改(gai)造(zao)方式(shi)(shi)對(dui)機(ji)(ji)組(zu)的(de)影(ying)響(xiang)往往也不(bu)容易在短期(qi)內(nei)顯(xian)現，各個設備間的(de)長期(qi)影(ying)響(xiang)可能存在明(ming)(ming)顯(xian)差(cha)異。因此，對(dui)于(yu)火電(dian)靈活性(xing)改(gai)造(zao)應充分結(jie)合長短期(qi)的(de)影(ying)響(xiang)分析，特別是加強長期(qi)影(ying)響(xiang)的(de)監控(kong)，避免對(dui)機(ji)(ji)組(zu)可靠性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)。

火電機組(zu)在開展靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)時，往往一種改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)方式將(jiang)會(hui)引起(qi)其他性能的(de)(de)變(bian)化，例如深(shen)度調(diao)峰改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)就有可能帶來尖峰備用的(de)(de)不(bu)足(zu)或(huo)調(diao)頻(pin)能力的(de)(de)下(xia)降以及(ji)慣性特(te)征的(de)(de)改(gai)(gai)(gai)變(bian)。隨著靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)規模的(de)(de)擴大，對系統的(de)(de)深(shen)度影響將(jiang)會(hui)逐步體現，建立全局化的(de)(de)研究和(he)考核標準，避免顧(gu)此(ci)失彼的(de)(de)改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)方案是在火電靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)中必(bi)須加以重視的(de)(de)問題。

5.4市場競爭下的火電靈活性改造策(ce)略(lve)優化

從整體電(dian)(dian)力系統(tong)來看，我(wo)國火電(dian)(dian)機組將(jiang)面(mian)臨多(duo)(duo)元的(de)(de)電(dian)(dian)力市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)格局(ju)。一方面(mian)，隨(sui)著電(dian)(dian)力市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)推(tui)進(jin)，現貨市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)將(jiang)逐步完善(shan)；另一方面(mian)，以輔助(zhu)服務(wu)為代(dai)表(biao)的(de)(de)各(ge)類(lei)靈(ling)活(huo)性(xing)市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)也將(jiang)隨(sui)著靈(ling)活(huo)性(xing)需求的(de)(de)增(zeng)加而(er)變(bian)得(de)活(huo)躍。通過(guo)靈(ling)活(huo)性(xing)改(gai)造的(de)(de)火電(dian)(dian)機組將(jiang)不(bu)僅通過(guo)銷(xiao)售(shou)電(dian)(dian)量獲(huo)得(de)收(shou)益，多(duo)(duo)種市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)并行的(de)(de)局(ju)面(mian)將(jiang)決(jue)定了其將(jiang)成為多(duo)(duo)個市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)的(de)(de)共同成員(yuan)。因此，構(gou)建多(duo)(duo)元市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)聯(lian)合(he)下的(de)(de)規劃分(fen)析方法，進(jin)而(er)引導、銜接各(ge)市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)間的(de)(de)關系，避免市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)間的(de)(de)交叉(cha)、過(guo)渡問題影響靈(ling)活(huo)性(xing)的(de)(de)市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)，建立基于市(shi)(shi)(shi)場(chang)(chang)模(mo)擬的(de)(de)推(tui)演方法，才能保證將(jiang)靈(ling)活(huo)性(xing)規劃由藍圖逐步實現。

從機組層面(mian)來看，由于自身(shen)技術、經濟等各類條(tiao)件的(de)(de)不同，決定了其(qi)參與(yu)各類市場策略的(de)(de)不同，電(dian)(dian)廠與(yu)電(dian)(dian)廠間的(de)(de)差(cha)異(yi)將不僅僅局限(xian)在技術水平上，更(geng)區(qu)別在競(jing)爭策略上。這(zhe)將直接導致其(qi)開展靈活(huo)性(xing)改造的(de)(de)策略發生變(bian)化(hua)，即通(tong)過(guo)哪種類型的(de)(de)改造，更(geng)適合(he)電(dian)(dian)廠的(de)(de)自身(shen)條(tiao)件與(yu)所(suo)處的(de)(de)市場環境，在不同市場中形(xing)成(cheng)更(geng)高利(li)潤的(de)(de)集(ji)合(he)，將成(cheng)為(wei)重點(dian)關注(zhu)的(de)(de)對象。

6、結語

靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)造(zao)將(jiang)(jiang)作(zuo)為(wei)火電(dian)技術改(gai)造(zao)的主(zhu)流(liu)方向和(he)長期目(mu)標而持(chi)續(xu)進(jin)行。隨著電(dian)力(li)改(gai)革的推(tui)進(jin)和(he)各(ge)(ge)類(lei)(lei)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)市(shi)場(chang)的建立，靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)造(zao)的方案與措施將(jiang)(jiang)呈現多種多樣的變化(hua)。各(ge)(ge)類(lei)(lei)火電(dian)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)改(gai)造(zao)技術將(jiang)(jiang)逐(zhu)(zhu)步(bu)走(zou)向成熟，靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)為(wei)更多考量的設(she)計(ji)理念和(he)設(she)計(ji)方案將(jiang)(jiang)應用到各(ge)(ge)類(lei)(lei)火電(dian)機組的設(she)計(ji)中，并逐(zhu)(zhu)步(bu)投放(fang)市(shi)場(chang)。

為(wei)滿足高(gao)比例(li)新能源并網的需求，電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)的靈(ling)活(huo)性是必不可少的環節(jie)，國(guo)內火(huo)電(dian)機組基數決(jue)定了(le)火(huo)電(dian)靈(ling)活(huo)性資源潛力仍然巨大，其(qi)也將持續(xu)作為(wei)電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)的靈(ling)活(huo)性主體而長期存(cun)在，并成(cheng)為(wei)未來(lai)高(gao)比例(li)新能源電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)的重要組成(cheng)部分。

我國火(huo)電(dian)靈活性(xing)改造規(gui)模的(de)(de)(de)核(he)心主(zhu)導(dao)要(yao)素(su)為(wei)(wei)市場(chang)引導(dao)，在調峰輔(fu)助(zhu)服(fu)務等市場(chang)機制(zhi)的(de)(de)(de)引導(dao)下，火(huo)電(dian)靈活性(xing)改造帶(dai)來(lai)了(le)電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)靈活性(xing)的(de)(de)(de)明顯(xian)提升，也推動更(geng)多(duo)(duo)機組潛在靈活性(xing)的(de)(de)(de)釋(shi)放。在網源荷儲一體化(hua)的(de)(de)(de)市場(chang)機制(zhi)推動下，將(jiang)有更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)靈活性(xing)資源被調動起來(lai)。因此，培育因地制(zhi)宜的(de)(de)(de)靈活性(xing)市場(chang)，將(jiang)成(cheng)為(wei)(wei)“十四(si)五”期間電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)靈活性(xing)充足的(de)(de)(de)關(guan)鍵要(yao)素(su)，也是火(huo)電(dian)靈活性(xing)改造發展(zhan)的(de)(de)(de)核(he)心要(yao)素(su)。

在電力(li)(li)規劃(hua)中(zhong)(zhong)，將(jiang)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性與充裕(yu)性進行統籌將(jiang)成為“十四五”期(qi)間中(zhong)(zhong)的(de)重(zhong)要主題。以轉(zhuan)型成本(ben)為抓手，充分利用(yong)現(xian)有存量(liang)資產，從而走出(chu)一條具有中(zhong)(zhong)國特(te)色的(de)能源電力(li)(li)轉(zhuan)型之路是確保(bao)能源轉(zhuan)型成功的(de)基石。為此，充分發(fa)揮火(huo)電靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性改(gai)造的(de)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性增量(liang)主體(ti)地位，構建以火(huo)電靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性改(gai)造為主要素的(de)靈(ling)(ling)(ling)活(huo)性規劃(hua)體(ti)系(xi)，將(jiang)成為“十四五”電力(li)(li)規劃(hua)的(de)有力(li)(li)支撐。

注：本文轉自電力建設，作者為潘爾生、田雪沁、徐彤、王新雷，供職于國網經濟技術研究院有限公司。