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煤電深度調峰面臨雙重考驗
來源:中國能源報 日期:2020-12-11 字號:[ ]

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  參與深調,頻繁啟動及大范圍負荷變動,燃煤機組需承受大幅度的溫度變化,導致關鍵零部件疲勞損傷。這種工況下,機組壽命、燃料損耗同步增加較多,直接影響機組運行的安全性和經濟性。
  近日,河南某燃煤電廠機組在深度調峰(負荷40%)期間,機組跳閘,三個多小時后重新并網。公開信息顯示,此次事故因電廠對深度調峰期間的特殊運行工況重視程度不夠、對鍋爐的燃燒狀況風險分析不足等問題所致。
  為增強電力系統的靈活性,我國于2006年提出了新的電力輔助服務產品——調峰,以便在用電高峰時投入正常運行以外的發電機組滿足系統需求。近年來,伴隨新能源裝機比重不斷提升,電力系統調峰能力不足問題愈發突出,煤電已然成為深度調峰“主力”,個別電廠甚至嘗試開展了30%及以下的負荷深度調峰試驗,以增強在調峰市場中的競爭力。
  作為一種機組的“特殊運行工況”,深度調峰目前面臨哪些安全風險,為何其經濟性和安全性備受爭議卻還有電廠積極參與?就這些問題,記者進行了采訪。
  
■ 調峰壓力不斷“加碼”

  “我國大多數省份所說的調峰輔助服務,實際上指的都是深度調峰。”華南理工電力系統及其自動化系教授荊朝霞告訴記者。 
  據華北電力大學經濟與管理學院教授袁家海介紹,火電機組深度調峰時,機組已超過基本調峰范圍,負荷范圍通常低于電廠鍋爐的最低穩燃負荷。荊朝霞也表示,我國大多數地區根據發電機組的負荷率水平規定其基本調峰服務。“比如,規定負荷率50%以上的發電調節服務是義務的,不給予另外補償;機組出力在50%以下,則需另外補償。”
  國家能源局2019年年底通報的《2019年上半年電力輔助服務有關情況》顯示,全國調峰補償費用總額50.09億元,占總補償費用的38.44%,火電為調峰主力。
  記者了解到,近年來我國煤電調峰“深度”屢創紀錄。國網西北電力調控分中心信息顯示,華能秦嶺電廠7號機組2018年深度調峰能力達27.27%;2019年,大唐三門峽發電機組深度調峰達21.4%;不久前,華能上安電廠4號機組、華能金陵電廠2號機組均完成30%負荷深度調峰試驗。
  中電聯此前公布的數據顯示,預計2020年,我國非化石能源發電裝機合計達9.3億千瓦左右、占總裝機容量比重上升至43.6%,同比提高約1.6個百分點。預計2025年,風電、太陽能發電裝機均突破4億千瓦,非化石能源裝機占比將超過50%。業內專家表示,隨著新能源“加碼”,電力系統調峰壓力將與日俱增,煤電也將面臨更重的調峰任務。

  ■ 安全性和經濟性待考

  據了解,近年來現役煤電機組產能過剩、發電利用小時數逐年下降,煤電在系統中的定位已由基荷電源向調節電源轉變,參與調峰已是常態。
  東北地區某火電企業人士告訴記者,目前全國煤電基本都參與深調,但企業參與積極性并不高。“無奈的是,如果不參與,很可能'顆粒無收'。”
  “現役火電機組大多是按照帶基荷設計的,不能完全適應深度調峰的運行要求。如果參與深調,頻繁啟動及大范圍負荷變動,機組需承受大幅度的溫度變化,導致關鍵零部件疲勞損傷。在這種工況下,機組壽命損耗、燃料損耗同步增多,直接影響機組運行的安全性和經濟性,而且正常帶負荷發電與深調后收益相差無幾。”上述火電企業人士表示。
  該人士還指出了深調面臨的其他安全隱患:“在部分地區,深調并未核定最小運行方式,誘導部分機組為多獲得補償費用,壓到超低負荷運行,有可能導致鍋爐熄火等安全隱患;部分地區調峰細則設置不健全,存在'多調峰不增收'的情況。機組在啟停過程中,脫硫、脫銷壓力驟增,因技術限制超排無法避免,環境成本應得到統籌考慮。”
  “從'大盤子'看,深調的'經濟賬'并不劃算。”一位業內專家稱,“假設30萬千瓦煤電機組參與深調,補償成本120萬元,但其消納的可再生能源產生的經濟效益僅為30萬元,這種情況在很多地區都很常見??稍偕茉慈~保障性收購壓力巨大,這背后付出了很大的經濟成本。”
  那么,深調補償費用應從何而來?袁家海指出,我國將有償調峰均納入輔助服務市場,是基于電力現貨市場還未建立完善的現狀。“深度調峰實際上是由煤電機組提供的,卻又需要所有電源分攤費用,這并沒有體現市場的激勵機制。”
  一位不愿具名的業內人士表示,現行補償機制仍沿用上一輪電改的模式,已不適用于新能源大規模并網和電力市場化交易的新情景,輔助服務市場成了發電側的“零和游戲”。

  ■ 有償深調應退出輔助服務市場

  清華大學能源互聯網智庫中心主任夏清表示,深度調峰是我國現貨市場尚未完全建立起來情況下,一種特殊的輔助服務。“國外調節性機組多為'短小精干'的燃氣機組,靈活性好,我們是'傻大黑粗'的煤電。煤電企業都不愿意深度調峰,只能通過補償的方式競爭,所以深度調峰只是一個過渡產物?,F階段,如果峰谷價差足夠大,能夠給予發電企業足夠的補償,深調才具備一定的經濟激勵。”
  安全性方面,夏清指出,在深度調峰過程中,一定要檢查機組適用性,有些機組不適合深調,供給安全是首要的。
  袁家海表示,針對可再生能源波動性帶來的系統可靠性和靈活性不足問題,可通過電網經濟調度、輔助服務市場的新產品來解決。“煤電機組增減出力的響應時間較長、爬坡速率較慢,難以充分滿足系統靈活性的需求,需要引入新型的靈活性爬坡產品來應對系統需求。因此,完善輔助服務市場建設是改革過渡期推動系統靈活性提升的重要舉措,而在未來競爭性電力市場中,有償調峰應逐漸退出輔助服務市場。”
  “用戶端方面,我國電氣化率較高的地區,出現了分布式電源、電動汽車、儲能、智能設備、清潔供暖等多元化負荷。但目前需求側響應的'藍海'只利用了'冰山一角',若能逐步解決其商業模式和數據挖掘難題,需求側響應將成為調節電力供需平衡不可或缺的重要環節。”上述火電企業人士說。



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