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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(yu)此同時，由于火(huo)電靈活性改造(zao)等一列措施的推(tui)動，我(wo)國(guo)可(ke)再生(sheng)(sheng)能源消納情況實現了(le)逐步改善。為實現能源生(sheng)(sheng)產與(yu)消費革(ge)命的目標(biao)，“十四五”期間，可(ke)再生(sheng)(sheng)能源將繼續維持高(gao)速發(fa)展態勢，風電和光(guang)伏發(fa)電裝機容量將有望達(da)到(dao)“雙4億(yi)”的目標(biao)。

因此(ci)(ci)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)調峰(feng)問(wen)題(ti)、平(ping)衡調節能(neng)力(li)提升問(wen)題(ti)將貫穿“十四五”期(qi)間(jian)。我(wo)國(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)結(jie)(jie)構性(xing)(xing)矛(mao)盾突出，系統(tong)調峰(feng)能(neng)力(li)嚴重(zhong)不足是影響(xiang)我(wo)國(guo)(guo)可再生能(neng)源(yuan)消納(na)的(de)(de)(de)(de)核(he)心問(wen)題(ti)。我(wo)國(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)結(jie)(jie)構以(yi)(yi)火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)為主(zhu)(zhu)，占全國(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)裝機比重(zhong)達(da)到(dao)67%，但調峰(feng)能(neng)力(li)普遍只有(you)50%左右。其(qi)中，“三北”地區供(gong)熱機組占有(you)很大比重(zhong)，10個省區超過40%，供(gong)熱期(qi)調峰(feng)能(neng)力(li)僅為20%左右。相比之下(xia)，西班牙、丹麥等國(guo)(guo)家火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機組都具備深度調峰(feng)能(neng)力(li)，調峰(feng)能(neng)力(li)高達(da)80%。截至2019年，我(wo)國(guo)(guo)已(yi)完成火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)改造(zao)容量(liang)約(yue)5775萬kW，火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)改造(zao)的(de)(de)(de)(de)深度和廣度有(you)待進一步提高。我(wo)國(guo)(guo)以(yi)(yi)火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)結(jie)(jie)構決定了未來(lai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)體仍(reng)然需要從火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)入手(shou)。與此(ci)(ci)同(tong)時(shi)，由于環保壓力(li)的(de)(de)(de)(de)加大，部分地區已(yi)出現短時(shi)缺電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)情況，“十四五”期(qi)間(jian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)充裕(yu)性(xing)(xing)與靈(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)問(wen)題(ti)將在局部地區同(tong)時(shi)存在。

因此(ci)，火電(dian)(dian)靈活(huo)性已被各(ge)國(guo)(guo)認為(wei)是(shi)高(gao)比例(li)可再生(sheng)能源電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統的(de)關鍵，也是(shi)我國(guo)(guo)實現(xian)中國(guo)(guo)特色電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統轉(zhuan)型之路的(de)必(bi)然途徑。十四五期間，火電(dian)(dian)靈活(huo)性改造(zao)仍是(shi)電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統調節(jie)能力(li)(li)提升的(de)關鍵手(shou)段和最(zui)主要(yao)調節(jie)能力(li)(li)增量來源。本文(wen)立(li)足我國(guo)(guo)現(xian)狀，力(li)(li)圖通(tong)過對(dui)火電(dian)(dian)靈活(huo)性改造(zao)歷史(shi)沿革、核(he)心(xin)要(yao)素與未(wei)來趨勢的(de)梳(shu)理(li)，構建全景(jing)化(hua)視角(jiao)，為(wei)我國(guo)(guo)靈活(huo)性改造(zao)提供整體(ti)性解決(jue)思(si)路。

1、火電靈活性改造的歷史與現狀

1.1火電靈活(huo)性改(gai)造的定義(yi)

火電(dian)(dian)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)是電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)的(de)(de)(de)關(guan)鍵指標，也是電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)的(de)(de)(de)核(he)(he)心組成(cheng)部(bu)分。火電(dian)(dian)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)通常指火電(dian)(dian)機組的(de)(de)(de)運行靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)，即(ji)適應(ying)出力大(da)幅波動、快速響應(ying)各類變化的(de)(de)(de)能力，主(zhu)要(yao)指標包括調峰(feng)幅度、爬坡速率(lv)及(ji)啟(qi)停(ting)時間(jian)等。目(mu)前(qian)，國內(nei)火電(dian)(dian)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)改造的(de)(de)(de)核(he)(he)心目(mu)標是充(chong)分響應(ying)電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)波動性(xing)變化，實現降低最(zui)小(xiao)出力、快速啟(qi)停(ting)、快速升降負荷三大(da)目(mu)標，其中降低最(zui)小(xiao)出力，即(ji)增加調峰(feng)能力是目(mu)前(qian)最(zui)為廣泛和主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)改造目(mu)標。

1.2火電靈活性改造的歷史

丹(dan)麥、德國是歐(ou)洲火電(dian)靈(ling)活性改造的(de)主要(yao)(yao)國家(jia)，其火電(dian)靈(ling)活性改造是市場推動、逐步深入的(de)過程(cheng)，也是其電(dian)力(li)系統轉型的(de)重(zhong)要(yao)(yao)組(zu)成(cheng)部分。

近20年來(lai)，丹麥火電機(ji)組靈活性改造分3個階(jie)段，電力市場化帶來(lai)的價格(ge)波動是促(cu)使火電向更(geng)為林火運(yun)行方式轉變的直接動因，其歷史進程如圖1所示(shi)。

90年代初，隨著電(dian)力市(shi)場化改(gai)革的(de)推(tui)進和現貨市(shi)場的(de)逐(zhu)步(bu)建立(li)，火電(dian)機組(zu)(zu)盈利模式發生根本轉(zhuan)(zhuan)變。丹(dan)麥加入(ru)北歐電(dian)力市(shi)場（NordPool）,電(dian)力交(jiao)易(yi)價格開始明顯變化。為適應(ying)交(jiao)易(yi)市(shi)場內(nei)價格的(de)波動性(xing)(xing)變化，提升(sheng)自身靈活性(xing)(xing)已成為必然選擇(ze)。此(ci)時，由于(yu)價格波動也相對平(ping)滑，靈活性(xing)(xing)改(gai)造的(de)主要(yao)工(gong)作集中于(yu)運(yun)行與管理(li)的(de)優化，資產性(xing)(xing)投入(ru)相對較少，通(tong)過細化監(jian)控，主要(yao)從管理(li)和運(yun)行上找(zhao)潛(qian)力。燃煤機組(zu)(zu)從基荷機組(zu)(zu)逐(zhu)步(bu)向負荷跟隨機組(zu)(zu)轉(zhuan)(zhuan)變。

進入20世(shi)紀，由(you)于可再生能(neng)源的(de)大量并網，交易(yi)市(shi)場內(nei)的(de)價格波動日益頻繁，波動幅(fu)度也不斷增加，負成(cheng)交價格也不斷發生。為此，火電(dian)機(ji)組(zu)不得不加大在靈活性(xing)改造中(zhong)的(de)投(tou)入，其核心是進一步(bu)挖掘各設備靈活性(xing)潛(qian)力和(he)優(you)化機(ji)組(zu)控制，對于熱(re)電(dian)聯產機(ji)組(zu)，多(duo)種蓄熱(re)裝(zhuang)置逐步(bu)投(tou)入使用，以實(shi)現供(gong)熱(re)和(he)發電(dian)收益的(de)最大化。

2010年之后，靈活性(xing)(xing)的(de)價(jia)值逐步被(bei)認(ren)可，火電機組的(de)變工況研究逐漸深入。多樣化的(de)靈活性(xing)(xing)提升手段(duan)紛紛被(bei)采用，其改造歷程如圖2所(suo)示。其中(zhong)針對熱(re)(re)電聯產(chan)機組，蓄熱(re)(re)裝置成為(wei)基本配置，利(li)用蓄熱(re)(re)裝置及供熱(re)(re)系統儲熱(re)(re)特(te)性(xing)(xing)，實現熱(re)(re)電聯產(chan)運(yun)行(xing)方式(shi)的(de)改善和靈活性(xing)(xing)的(de)提升，電鍋爐、熱(re)(re)泵(beng)等(deng)電制冷(leng)、制熱(re)(re)方式(shi)也(ye)被(bei)逐漸應用。

這樣的(de)(de)經驗也(ye)被推廣到歐(ou)洲(zhou)各國。西班牙根據其電力市場實時幾個信(xin)息(xi)研究表明更為(wei)靈(ling)活的(de)(de)運行方式將為(wei)煤電機(ji)組收益(yi)帶來20%~50%的(de)(de)提升(sheng)(sheng)，為(wei)燃氣-蒸汽聯(lian)合循環機(ji)組收益(yi)帶來20%~50%的(de)(de)提升(sheng)(sheng)，相應也(ye)帶來棄風比例(li)的(de)(de)明顯(xian)降低，這使得歐(ou)洲(zhou)火電的(de)(de)角色發(fa)生明顯(xian)的(de)(de)變化，如表1所(suo)示。

在國內，隨(sui)著調(diao)峰(feng)形勢的(de)(de)(de)日(ri)趨嚴峻和調(diao)峰(feng)考核(he)的(de)(de)(de)加強以(yi)(yi)及深度調(diao)峰(feng)補償措施的(de)(de)(de)完善(shan)，一些電(dian)(dian)(dian)廠也(ye)開(kai)始試點開(kai)展深度調(diao)峰(feng)改造，如大連(lian)莊河電(dian)(dian)(dian)廠60萬kW純凝機組(zu)(zu)調(diao)峰(feng)能(neng)(neng)力已接(jie)近(jin)70%，華(hua)能(neng)(neng)丹(dan)東電(dian)(dian)(dian)廠30萬kW熱(re)電(dian)(dian)(dian)聯產機組(zu)(zu)在非供熱(re)調(diao)峰(feng)能(neng)(neng)力已接(jie)近(jin)80%。依靠電(dian)(dian)(dian)量(liang)為主的(de)(de)(de)交易結算方式難以(yi)(yi)支撐靈(ling)活性的(de)(de)(de)要求，隨(sui)著輔助服務市場推開(kai)和調(diao)峰(feng)輔助收益明(ming)顯增加，火電(dian)(dian)(dian)將實(shi)質(zhi)性地(di)實(shi)現電(dian)(dian)(dian)量(liang)主體向容量(liang)主體的(de)(de)(de)轉變(bian)。

1.3火(huo)電靈活性改造的現狀(zhuang)

德(de)國、丹麥火電(dian)靈活性情(qing)況見表2，目(mu)前在(zai)丹麥、德(de)國，硬煤火電(dian)機組最(zui)小(xiao)出(chu)力(li)可(ke)達(da)25%~30%，褐煤機組最(zui)小(xiao)出(chu)力(li)可(ke)達(da)40%~50%，爬(pa)坡速率(lv)可(ke)分(fen)別達(da)到4%/min~6%/min和2.5%/min~4%/min。在(zai)電(dian)力(li)現貨(huo)市(shi)場中，這(zhe)些機組往往根(gen)據電(dian)價信號及時調整自身出(chu)力(li)，在(zai)低(di)電(dian)價甚至(zhi)負電(dian)價時降低(di)出(chu)力(li)甚至(zhi)停(ting)機，以獲(huo)得更(geng)優的市(shi)場回報，其火電(dian)運行典型方式(shi)如圖3所(suo)示。

為了充分(fen)挖掘火(huo)電機(ji)組(zu)(zu)(zu)調(diao)(diao)峰(feng)潛力(li)(li)(li)，提(ti)高系(xi)統可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源消納能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，國家能(neng)(neng)源局于(yu)2016年下發(fa)《關(guan)于(yu)火(huo)電靈(ling)(ling)活性改(gai)造(zao)試點項(xiang)目通知》，安排“三(san)(san)北(bei)”地區(qu)(qu)21個(ge)試點項(xiang)目，合計改(gai)造(zao)規模1635萬kW。通過(guo)靈(ling)(ling)活性改(gai)造(zao)，使(shi)熱電機(ji)組(zu)(zu)(zu)增(zeng)加(jia)20%額(e)(e)定(ding)容(rong)量的(de)調(diao)(diao)峰(feng)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，最小(xiao)(xiao)技(ji)術出(chu)力(li)(li)(li)達(da)到(dao)40%~50%額(e)(e)定(ding)容(rong)量，純(chun)(chun)凝(ning)機(ji)組(zu)(zu)(zu)增(zeng)加(jia)15%~20%額(e)(e)定(ding)容(rong)量的(de)調(diao)(diao)峰(feng)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，最小(xiao)(xiao)技(ji)術出(chu)力(li)(li)(li)達(da)到(dao)30%~35%額(e)(e)定(ding)容(rong)量，部(bu)(bu)分(fen)具備改(gai)造(zao)條件的(de)電廠預期達(da)到(dao)國際先(xian)進水平，機(ji)組(zu)(zu)(zu)不投(tou)油穩燃(ran)時純(chun)(chun)凝(ning)工況(kuang)最小(xiao)(xiao)技(ji)術出(chu)力(li)(li)(li)達(da)到(dao)20%~25%。《電力(li)(li)(li)發(fa)展“十三(san)(san)五”規劃》中明確指出(chu)，“十三(san)(san)五”期間，“三(san)(san)北(bei)”地區(qu)(qu)熱電機(ji)組(zu)(zu)(zu)靈(ling)(ling)活性改(gai)造(zao)約1.33億(yi)kW，純(chun)(chun)凝(ning)機(ji)組(zu)(zu)(zu)改(gai)造(zao)約8200萬kW；其(qi)他地方純(chun)(chun)凝(ning)改(gai)造(zao)約450萬kW。改(gai)造(zao)后，增(zeng)加(jia)調(diao)(diao)峰(feng)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)4600萬kW，其(qi)中，“三(san)(san)北(bei)”地區(qu)(qu)增(zeng)加(jia)4500萬kW。這些措施已作為提(ti)升電力(li)(li)(li)系(xi)統調(diao)(diao)節(jie)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)的(de)核心組(zu)(zu)(zu)成部(bu)(bu)分(fen)。部(bu)(bu)分(fen)東北(bei)火(huo)電靈(ling)(ling)活性改(gai)造(zao)機(ji)組(zu)(zu)(zu)情況(kuang)如表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(lu)側靈活性(xing)(xing)改造須(xu)重點解(jie)決燃燒(shao)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)、制粉系統穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)、換熱(re)水動(dong)力穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)、受熱(re)面高溫腐蝕與疲勞(lao)損傷、空預器低溫腐蝕及泄露、脫硝(xiao)運行安全等問(wen)題。

1）鍋爐(lu)(lu)(lu)低負(fu)(fu)(fu)荷(he)穩燃(ran)(ran)技(ji)術(shu)。鍋爐(lu)(lu)(lu)在低負(fu)(fu)(fu)荷(he)下運(yun)行時，火(huo)焰在爐(lu)(lu)(lu)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)充(chong)滿(man)程(cheng)度(du)會比高(gao)負(fu)(fu)(fu)荷(he)時差，負(fu)(fu)(fu)荷(he)降低到一定(ding)程(cheng)度(du)時，由于(yu)爐(lu)(lu)(lu)內(nei)(nei)溫度(du)下降，導致每分氣流(liu)的(de)(de)(de)著火(huo)距離增大(da)，同時火(huo)焰對(dui)爐(lu)(lu)(lu)壁輻射損(sun)失相對(dui)增加(jia)，所(suo)以就容易(yi)出現(xian)燃(ran)(ran)燒的(de)(de)(de)不穩定(ding)，甚至鍋爐(lu)(lu)(lu)熄火(huo)。為(wei)提高(gao)燃(ran)(ran)燒穩定(ding)性(xing)，通常采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)路徑包括：低負(fu)(fu)(fu)荷(he)精細(xi)化(hua)(hua)燃(ran)(ran)燒調整，主(zhu)要針對(dui)燃(ran)(ran)燒器結構(gou)、磨投運(yun)方(fang)式、煤粉(fen)精度(du)、一次風(feng)速(su)、配(pei)風(feng)方(fang)式等內(nei)(nei)容；燃(ran)(ran)燒器、制粉(fen)系統優化(hua)(hua)改(gai)造，改(gai)造內(nei)(nei)容涉及燃(ran)(ran)燒器、磨煤機(ji)動態分離器、風(feng)粉(fen)在線監測裝置等；改(gai)善入爐(lu)(lu)(lu)煤質(zhi)，儲備調峰(feng)煤、摻燒生物(wu)質(zhi)等。

2）寬負(fu)荷(he)(he)脫硝(xiao)技術。國內普遍采用的(de)NOx脫除(chu)技術為(wei)選擇性(xing)催(cui)(cui)化(hua)還原(yuan)法（selective catalytic reduction，SCR），其(qi)要(yao)求煙氣(qi)溫(wen)(wen)度(du)穩定在280~420℃范(fan)圍內，才(cai)能保證(zheng)還原(yuan)劑與(yu)催(cui)(cui)化(hua)劑的(de)良好(hao)作(zuo)用。當機組低(di)負(fu)荷(he)(he)運(yun)行(xing)(xing)時，煙氣(qi)溫(wen)(wen)度(du)往往偏低(di)，帶來催(cui)(cui)化(hua)劑活(huo)(huo)性(xing)降低(di)、還原(yuan)劑結晶、空預器腐(fu)蝕等問題。為(wei)了保證(zheng)SCR脫硝(xiao)系(xi)統(tong)寬負(fu)荷(he)(he)運(yun)行(xing)(xing)，主要(yao)技術路線有(you)2類：通過改(gai)造鍋爐熱力(li)系(xi)統(tong)或煙氣(qi)系(xi)統(tong)，提高(gao)低(di)負(fu)荷(he)(he)階段SCR反(fan)應(ying)器入口溫(wen)(wen)度(du)；選用寬溫(wen)(wen)催(cui)(cui)化(hua)劑，在常(chang)規(gui)V-W-TiO2催(cui)(cui)化(hua)劑基礎上(shang)，通過添加其(qi)他(ta)元素改(gai)進催(cui)(cui)化(hua)劑性(xing)能，提高(gao)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)催(cui)(cui)化(hua)劑活(huo)(huo)性(xing)。

2.1.2汽輪機側

深度調(diao)峰(feng)狀(zhuang)態，汽輪(lun)機側須重點關(guan)注汽輪(lun)機設(she)備適應性以及供(gong)熱(re)(re)機組以熱(re)(re)定電等問題。

1）汽(qi)輪機通流設計(ji)與(yu)末(mo)級葉(xie)(xie)片性(xing)(xing)能優(you)化(hua)技(ji)術。汽(qi)輪機在(zai)低負荷運行時(shi)，由(you)于蒸汽(qi)流量減小，動葉(xie)(xie)片根部和靜葉(xie)(xie)柵出口(kou)頂部易出現汽(qi)流脫離，造成(cheng)水蝕(shi)。同時(shi)，汽(qi)流脫離引(yin)起(qi)的不(bu)穩定(ding)流場與(yu)葉(xie)(xie)片彈(dan)性(xing)(xing)變形之間氣動耦合將(jiang)可能激(ji)發葉(xie)(xie)片的自激(ji)振動，使(shi)之落入共振區。蒸汽(qi)流量不(bu)足(zu)也將(jiang)導(dao)致重(zhong)熱效應，轉(zhuan)子(zi)、汽(qi)缸等部件由(you)于葉(xie)(xie)片摩(mo)擦鼓風而被加熱，受熱不(bu)均將(jiang)產(chan)生漲差。為改善(shan)汽(qi)輪機低負荷運行特性(xing)(xing)，通常采用的技(ji)術路徑為強化(hua)末(mo)級葉(xie)(xie)片性(xing)(xing)能、優(you)化(hua)通流設計(ji)參(can)數、增加冷卻方式控制等。

2）供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)機(ji)(ji)組(zu)(zu)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)點解(jie)耦技術(shu)。熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)點聯產機(ji)(ji)組(zu)(zu)調(diao)(diao)(diao)峰能(neng)力(li)還受到(dao)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)負荷(he)的(de)制(zhi)約，我(wo)國主力(li)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產機(ji)(ji)組(zu)(zu)能(neng)力(li)還受到(dao)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)負荷(he)的(de)制(zhi)約，我(wo)國主力(li)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產機(ji)(ji)組(zu)(zu)為(wei)抽凝機(ji)(ji)組(zu)(zu)，隨著(zhu)抽汽供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)量的(de)增加，調(diao)(diao)(diao)峰能(neng)力(li)將逐漸被(bei)壓(ya)縮。因此，在(zai)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)中(zhong)期，熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產機(ji)(ji)組(zu)(zu)調(diao)(diao)(diao)峰能(neng)力(li)將進一步被(bei)限制(zhi)。為(wei)了實(shi)現熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)解(jie)耦，采(cai)取的(de)改造技術(shu)有：切除(chu)低(di)壓(ya)缸(gang)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)，中(zhong)壓(ya)缸(gang)排汽絕(jue)大部分用于(yu)對外供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)，僅保(bao)持少(shao)量的(de)冷卻蒸(zheng)汽，使(shi)低(di)壓(ya)缸(gang)在(zai)高真(zhen)空(kong)條(tiao)件下“空(kong)轉”運(yun)行；電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)鍋(guo)爐，在(zai)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)源側設置電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)鍋(guo)爐，主要包(bao)括直熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)式電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)鍋(guo)爐和蓄熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)式電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)鍋(guo)爐，實(shi)現熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)解(jie)耦；設置儲熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)罐，作為(wei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)負荷(he)較低(di)時機(ji)(ji)組(zu)(zu)供(gong)(gong)(gong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)抽汽的(de)補充。除(chu)了以(yi)上常用技術(shu)，還可以(yi)采(cai)用吸收式熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)泵、電(dian)(dian)(dian)驅動(dong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)泵等技術(shu)實(shi)現熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)解(jie)耦。

2.1.3控制與監測

1）提(ti)高(gao)負(fu)荷(he)(he)響應(ying)速(su)率(lv)協調(diao)(diao)優化(hua)控(kong)制(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)(shu)(shu)。鍋(guo)爐(lu)慣性時間(jian)遠長于汽輪機(ji)(ji)慣性時間(jian)，鍋(guo)爐(lu)跟不(bu)上(shang)汽機(ji)(ji)是導(dao)致火(huo)電機(ji)(ji)組不(bu)靈(ling)活(huo)、參數不(bu)穩定的主要(yao)因素之一。目(mu)前常用的提(ti)高(gao)負(fu)荷(he)(he)相應(ying)速(su)率(lv)的技(ji)術(shu)(shu)(shu)有(you)自(zi)動發電控(kong)制(zhi)(zhi)（automatic generation control,AGC）協調(diao)(diao)系(xi)統(tong)優化(hua)控(kong)制(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)(shu)(shu)、過熱(re)(re)和(he)再熱(re)(re)汽溫優化(hua)控(kong)制(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)(shu)(shu)、變負(fu)荷(he)(he)和(he)智(zhi)能滑(hua)壓優化(hua)控(kong)制(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)(shu)(shu)、供熱(re)(re)抽汽輔助(zhu)負(fu)荷(he)(he)調(diao)(diao)節(jie)技(ji)術(shu)(shu)(shu)、給水旁路(lu)調(diao)(diao)節(jie)與0#高(gao)加(jia)抽汽調(diao)(diao)節(jie)技(ji)術(shu)(shu)(shu)等。

2）水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)(bi)安全(quan)防護技術。水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)(bi)分布于鍋(guo)爐爐膛的(de)四(si)周，是鍋(guo)爐的(de)主要受熱(re)部分。當(dang)鍋(guo)爐出力(li)處于低負荷或快速變化(hua)時將(jiang)影(ying)響水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)(bi)的(de)安全(quan)運行。為此，需要精準(zhun)的(de)監(jian)(jian)控與(yu)(yu)有(you)效的(de)措施來維持(chi)良性的(de)水(shui)循環。目前(qian)，主要的(de)措施包括(kuo)：實時監(jian)(jian)測水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)(bi)溫度的(de)變化(hua)以及(ji)汽包上下(xia)壁(bi)(bi)(bi)溫及(ji)溫差(cha)(cha)、汽包與(yu)(yu)水(shui)冷(leng)(leng)壁(bi)(bi)(bi)溫差(cha)(cha)等參(can)數及(ji)其變化(hua)。另(ling)外，核算(suan)管間偏差(cha)(cha)、核算(suan)水(shui)循環安全(quan)性、設置(zhi)必要的(de)壁(bi)(bi)(bi)溫測點(dian)也(ye)具有(you)重要的(de)作用。

2.2經濟要素

火電(dian)靈活(huo)性(xing)改(gai)造(zao)(zao)的(de)(de)(de)(de)成本，首先涉及各類改(gai)造(zao)(zao)的(de)(de)(de)(de)投(tou)資。對(dui)于(yu)常規火電(dian)機組(zu)，改(gai)造(zao)(zao)包括對(dui)鍋(guo)爐、汽輪機等(deng)主機設備的(de)(de)(de)(de)改(gai)造(zao)(zao)，也包括對(dui)控(kong)制系統(tong)(tong)、脫硝系統(tong)(tong)、冷凝水(shui)系統(tong)(tong)等(deng)輔助設備的(de)(de)(de)(de)改(gai)造(zao)(zao)；對(dui)于(yu)供熱(re)火電(dian)機組(zu)，在上述改(gai)造(zao)(zao)基礎(chu)上，還可進一步通(tong)過(guo)低壓(ya)缸旁路、蓄熱(re)罐(guan)、電(dian)鍋(guo)爐等(deng)方(fang)式，改(gai)變原有發電(dian)與供熱(re)間的(de)(de)(de)(de)耦合關系，釋放機組(zu)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行靈活(huo)性(xing)。因此，機組(zu)間改(gai)造(zao)(zao)投(tou)資差異明(ming)顯，不同機組(zu)特征、改(gai)造(zao)(zao)目標、燃料(liao)特性(xing)等(deng)條件都(dou)將帶來(lai)改(gai)造(zao)(zao)投(tou)資的(de)(de)(de)(de)巨大(da)差別，往往只能以(yi)“一廠一策”的(de)(de)(de)(de)方(fang)式進行單獨(du)測算，難以(yi)實現標準化的(de)(de)(de)(de)造(zao)(zao)價(jia)限額控(kong)制。在不包括儲能設備的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，改(gai)造(zao)(zao)投(tou)資通(tong)常在30~90元/kW，最小出力可降至20%~40%。

其次，靈活性改造的(de)(de)目標(biao)是(shi)開展深度(du)調峰(feng)。因此(ci)，深度(du)調峰(feng)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)(ben)是(shi)潛在的(de)(de)可變成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)(ben)，包括(kuo)增(zeng)(zeng)加的(de)(de)燃料(liao)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)(ben)、廠用(yong)電、設備(bei)運行維護成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)(ben)及(ji)由于長時間深度(du)調峰(feng)和大范圍負荷率變動引起的(de)(de)設備(bei)壽命減損、加速更換成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)(ben)等(deng)。其中(zhong)，隨(sui)著(zhu)調峰(feng)深度(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加，火電機(ji)組(zu)的(de)(de)供電煤耗將明顯增(zeng)(zeng)加，特別(bie)是(shi)進入(ru)深度(du)調峰(feng)區間后，供電煤耗增(zeng)(zeng)速進一步加快(kuai)，如圖4所示(shi)。同時，也(ye)可以看出，火電機(ji)組(zu)由于設計參數、技(ji)術流(liu)派(pai)、定態(tai)選擇等(deng)方(fang)面的(de)(de)差異，深度(du)調峰(feng)帶來的(de)(de)供電煤耗增(zeng)(zeng)量也(ye)有(you)所不同。

再者，深(shen)度(du)調(diao)(diao)峰(feng)的(de)(de)機(ji)會成本(ben)也(ye)應(ying)納(na)入(ru)火電(dian)(dian)靈活性改造的(de)(de)成本(ben)中加以考慮。火電(dian)(dian)機(ji)組進行深(shen)度(du)調(diao)(diao)峰(feng)，意味著發電(dian)(dian)收益(yi)的(de)(de)損失，即由于深(shen)度(du)調(diao)(diao)峰(feng)而損失的(de)(de)潛在發電(dian)(dian)收益(yi)，反映其為獲得(de)深(shen)度(du)調(diao)(diao)峰(feng)而放棄的(de)(de)發電(dian)(dian)收益(yi)。由于不(bu)同電(dian)(dian)廠(chang)的(de)(de)盈利情況存(cun)在差(cha)異，機(ji)會成本(ben)將(jiang)有所不(bu)同。

火(huo)(huo)電(dian)(dian)靈活(huo)性改(gai)(gai)造(zao)的(de)收益主要(yao)(yao)包括減少的(de)調峰(feng)分攤費用和獲得的(de)調峰(feng)補償費用兩部分。在(zai)改(gai)(gai)造(zao)之(zhi)(zhi)前，供熱火(huo)(huo)電(dian)(dian)機(ji)組往往運(yun)行在(zai)深度(du)(du)(du)調峰(feng)標(biao)準之(zhi)(zhi)上，需要(yao)(yao)分攤其他(ta)深度(du)(du)(du)調峰(feng)機(ji)組的(de)補償費用，進行改(gai)(gai)造(zao)之(zhi)(zhi)后，該部分費用將消失，形成機(ji)會收益。隨(sui)著改(gai)(gai)造(zao)深度(du)(du)(du)增加，火(huo)(huo)電(dian)(dian)機(ji)組可運(yun)行至(zhi)深度(du)(du)(du)調峰(feng)區域，可獲得深度(du)(du)(du)調峰(feng)補償。根據調峰(feng)深度(du)(du)(du)不同，調峰(feng)補償標(biao)準也不相同，以東北為例，最高可到1元/kW·h。

2.3機制要素

目前，國內火電(dian)靈活性改造(zao)的核(he)心經(jing)濟驅(qu)動力(li)在(zai)于(yu)調(diao)(diao)峰(feng)輔(fu)助(zhu)服(fu)務費用的影響(xiang)，各地調(diao)(diao)峰(feng)服(fu)務標準差異明(ming)顯(xian)，導致(zhi)改造(zao)積極(ji)性也(ye)各異。2014年，東北(bei)率先(xian)啟(qi)動調(diao)(diao)峰(feng)輔(fu)助(zhu)服(fu)務市(shi)(shi)(shi)場(chang)，2016年以來，東北(bei)、福建(jian)、山(shan)(shan)西、新疆(jiang)、山(shan)(shan)東、甘肅、西北(bei)（寧夏(xia)）、南方（廣東）8個電(dian)力(li)輔(fu)助(zhu)服(fu)務市(shi)(shi)(shi)場(chang)相繼獲批，并逐步開始建(jian)設(she)。到現在(zai)，各地調(diao)(diao)峰(feng)市(shi)(shi)(shi)場(chang)活躍程度與市(shi)(shi)(shi)場(chang)規模仍(reng)然存在(zai)差異，這也(ye)是各地火電(dian)靈活性改造(zao)進度不同的核(he)心問題。

調(diao)峰(feng)(feng)輔(fu)助(zhu)市(shi)場對于火電(dian)靈(ling)活性的(de)推動作用明(ming)顯，以(yi)最早(zao)實(shi)施的(de)東北為例，在輔(fu)助(zhu)服務市(shi)場的(de)推動下，一(yi)方面，一(yi)些火電(dian)機組通(tong)過靈(ling)活性改(gai)造實(shi)現大幅度(du)(du)的(de)深(shen)度(du)(du)調(diao)峰(feng)(feng)，截至(zhi)2017年(nian)底，共12家電(dian)廠(chang)完成靈(ling)活性改(gai)造，增加調(diao)峰(feng)(feng)能(neng)力240萬(wan)kW。另一(yi)方面，一(yi)些火電(dian)機組僅進行少量或(huo)不進行改(gai)造，通(tong)過運行調(diao)節，實(shi)現調(diao)峰(feng)(feng)能(neng)力的(de)輕度(du)(du)改(gai)善，截至(zhi)2017年(nian)底，調(diao)峰(feng)(feng)能(neng)力增加約400萬(wan)kW。

現(xian)貨(huo)市(shi)(shi)場(chang)(chang)是(shi)歐洲許多國(guo)家推動(dong)火(huo)(huo)電(dian)靈活(huo)性改造的(de)基本(ben)要素，運行(xing)靈活(huo)性決定(ding)了(le)其在(zai)電(dian)力(li)市(shi)(shi)場(chang)(chang)中的(de)競爭力(li)與收益。隨著電(dian)力(li)市(shi)(shi)場(chang)(chang)接波(bo)動(dong)的(de)變(bian)化，德國(guo)等國(guo)的(de)火(huo)(huo)電(dian)機(ji)組(zu)運行(xing)模式與靈活(huo)性也發生(sheng)過(guo)了(le)顯著改變(bian)，如圖5所示。國(guo)內(nei)現(xian)貨(huo)市(shi)(shi)場(chang)(chang)正(zheng)在(zai)穩步推進，我(wo)國(guo)第(di)一批8個電(dian)力(li)現(xian)貨(huo)商行(xing)試點(dian)地區已全部進入試運行(xing)，經過(guo)改造的(de)這些機(ji)組(zu)將在(zai)現(xian)貨(huo)市(shi)(shi)場(chang)(chang)中獲得更好收益。

火(huo)電(dian)(dian)靈活性(xing)改造是(shi)發(fa)電(dian)(dian)企業主動適(shi)應由(you)電(dian)(dian)量主體向容量主體轉變的過(guo)程，本質核心是(shi)收益(yi)模(mo)式(shi)的變化。隨著發(fa)電(dian)(dian)量計劃的放開、燃料(liao)和上網電(dian)(dian)價的雙側波動以(yi)及(ji)中長期電(dian)(dian)力交易的拓展，火(huo)電(dian)(dian)機組的收益(yi)方(fang)式(shi)將呈現(xian)差異化的發(fa)展模(mo)式(shi)，尋求(qiu)靈活性(xing)突破，獲(huo)取(qu)靈活性(xing)收益(yi)將成為火(huo)電(dian)(dian)機組的主動選擇。

3、火電靈活性改造的典型模式

3.1輕度改造模式

由于(yu)靈活(huo)性市場的(de)不確(que)定性和投資能(neng)力(li)的(de)受限，許(xu)多(duo)火(huo)電廠選擇了輕(qing)度改(gai)造模式(shi)，即(ji)通過(guo)較少量的(de)投資，降低自身輔助服務(wu)費用分攤。這(zhe)(zhe)部分改(gai)造往(wang)往(wang)集(ji)中(zhong)于(yu)控制與輔機(ji)(ji)(ji)系(xi)統(tong)等(deng)投資較小的(de)領域，更(geng)多(duo)以運行調(diao)整的(de)方式(shi)挖(wa)掘機(ji)(ji)(ji)組內在潛力(li)，通過(guo)“邊(bian)(bian)試邊(bian)(bian)學”的(de)模式(shi)探索(suo)機(ji)(ji)(ji)組安全運行的(de)新邊(bian)(bian)界(jie)，以小步快走的(de)理念實現靈活(huo)性的(de)逐漸(jian)拓展(zhan)。這(zhe)(zhe)是(shi)目前應用最(zui)多(duo)的(de)方式(shi)，也是(shi)歐洲火(huo)電靈活(huo)性改(gai)造初期的(de)典(dian)型做法，典(dian)型的(de)改(gai)造方式(shi)包(bao)括低負(fu)荷下的(de)機(ji)(ji)(ji)爐協調(diao)控制、汽輪機(ji)(ji)(ji)旁路改(gai)造等(deng)。其中(zhong)許(xu)多(duo)機(ji)(ji)(ji)組由于(yu)改(gai)造投入較少，常常沒有納入火(huo)電靈活(huo)性改(gai)造的(de)統(tong)計。

3.2深度改造模式

在國家試點示范和調(diao)峰輔助(zhu)服務市(shi)場(chang)初(chu)期高投(tou)資(zi)回報的(de)刺激下，一(yi)些(xie)火(huo)(huo)電廠選擇(ze)了深度改(gai)(gai)造(zao)模式，以先(xian)(xian)試先(xian)(xian)行的(de)魄力，成(cheng)為(wei)(wei)第一(yi)批在火(huo)(huo)電靈活性市(shi)場(chang)中探路的(de)先(xian)(xian)鋒，通過機(ji)組(zu)大規(gui)模的(de)投(tou)資(zi)改(gai)(gai)造(zao)，顯著提高調(diao)節能力，成(cheng)為(wei)(wei)輔助(zhu)服務市(shi)場(chang)中排名最靠前的(de)機(ji)組(zu)。這(zhe)部分機(ji)組(zu)的(de)改(gai)(gai)造(zao)往往是系統(tong)性工程(cheng)，涉及主機(ji)的(de)多個部分，同(tong)(tong)時(shi)也(ye)(ye)是科技(ji)成(cheng)果應用最為(wei)(wei)集中的(de)體現，相應的(de)投(tou)資(zi)規(gui)模也(ye)(ye)相對較大。典型改(gai)(gai)造(zao)方式包括(kuo)低壓缸切除、蓄熱罐等(deng)(deng)。與(yu)此同(tong)(tong)時(shi)，如(ru)蓄熱罐等(deng)(deng)改(gai)(gai)造(zao)方式，為(wei)(wei)最大程(cheng)度地(di)釋放改(gai)(gai)造(zao)效果，須與(yu)日(ri)前調(diao)度緊密配合，提前優(you)化抽/放熱方式，更適合已實施日(ri)前現貨市(shi)場(chang)的(de)地(di)區(qu)，如(ru)丹(dan)麥、德國等(deng)(deng)。

3.3第三方投資模式(shi)

在(zai)市場的(de)(de)(de)(de)(de)激勵下(xia)，一些第三方(fang)投(tou)資機構開(kai)始進入火電靈(ling)活性改造(zao)領域，他們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)投(tou)資風(feng)格往(wang)往(wang)更趨于高(gao)(gao)風(feng)險、高(gao)(gao)回報。這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)改造(zao)往(wang)往(wang)以獲得最高(gao)(gao)峰(feng)(feng)補償為目標，占據調峰(feng)(feng)輔助服務市場的(de)(de)(de)(de)(de)頭部位置(zhi)，在(zai)足夠(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)調峰(feng)(feng)缺口下(xia)，獲得顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)收益，從而對(dui)沖高(gao)(gao)投(tou)資帶來的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)險。上述模(mo)式另一個顯著(zhu)特征(zheng)為界(jie)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)清晰劃分，涉及資產界(jie)面(mian)、運行界(jie)面(mian)、費用節面(mian)等，通過(guo)與相應電廠(chang)形成界(jie)面(mian)清晰的(de)(de)(de)(de)(de)利益共(gong)同體，從而保證投(tou)資收益模(mo)式的(de)(de)(de)(de)(de)閉環(huan)。典型的(de)(de)(de)(de)(de)改造(zao)方(fang)式包(bao)括蓄熱式電鍋爐(lu)等。

3.4協同規劃方式

在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)中(zhong)，各火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)組由(you)于電(dian)(dian)(dian)(dian)氣(qi)位(wei)置的(de)(de)(de)(de)不同(tong)，往往會存在(zai)作用與運行(xing)方式的(de)(de)(de)(de)差(cha)異，而我國(guo)目前尚未建立節點電(dian)(dian)(dian)(dian)價、線路擁堵費等反映該(gai)(gai)差(cha)異的(de)(de)(de)(de)市場機(ji)(ji)(ji)制，這使得火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)組在(zai)開展靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)改(gai)造(zao)時(shi)存在(zai)一(yi)定盲(mang)區，即出現(xian)了(le)在(zai)系(xi)統靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)不足的(de)(de)(de)(de)局部(bu)地區，火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)組靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)改(gai)造(zao)的(de)(de)(de)(de)進度滯后(hou)，而在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)亟需支(zhi)撐的(de)(de)(de)(de)局部(bu)地區，火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)組靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)改(gai)造(zao)的(de)(de)(de)(de)進度反而超前的(de)(de)(de)(de)情況。因此(ci)，亟需以電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統整(zheng)體視角，統籌考慮開展火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)規劃，提升(sheng)火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)改(gai)造(zao)投資的(de)(de)(de)(de)有(you)效性(xing)，降低(di)火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)改(gai)造(zao)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)體成(cheng)(cheng)本(ben)，形成(cheng)(cheng)以系(xi)統整(zheng)體最優的(de)(de)(de)(de)火(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)靈(ling)(ling)(ling)(ling)(ling)活(huo)性(xing)改(gai)造(zao)模式，而該(gai)(gai)模式目前更多停留在(zai)研究層(ceng)面。

4、火電靈活性改造的發展前景

4.1技術發展前景

在市場需求(qiu)的推動(dong)下，我(wo)國火電靈活(huo)性改造相(xiang)關的技術(shu)體(ti)系(xi)迅速(su)建立。從(cong)鍋爐到汽輪機(ji)(ji)，從(cong)主機(ji)(ji)到輔機(ji)(ji)，從(cong)控制單(dan)元到全廠策略，圍(wei)繞不同的靈活(huo)性需求(qiu)，各類改造方案紛(fen)紛(fen)被提(ti)出并(bing)快速(su)投入應用，許(xu)多電廠幾乎每次技改大修后(hou)，靈活(huo)性都有所提(ti)升。

隨著(zhu)市場表現的示范作用(yong)，火(huo)電機(ji)組的設計理念也在逐(zhu)步改變，考慮靈活性(xing)的設計方(fang)式如(ru)圖6所示已(yi)逐(zhu)步推廣。熱點(dian)聯產機(ji)組已(yi)被要求具有(you)與純(chun)凝機(ji)組同樣的調節能力，靈活性(xing)指標已(yi)成為火(huo)電機(ji)組設計的關鍵指標。

4.2投資盈利前景

調(diao)峰(feng)輔助服務市(shi)(shi)(shi)場(chang)已成為目前(qian)刺激火電(dian)靈(ling)活(huo)性(xing)改造(zao)最主(zhu)要的(de)市(shi)(shi)(shi)場(chang)要素，市(shi)(shi)(shi)場(chang)規(gui)模(mo)不斷擴(kuo)大。一方(fang)(fang)面，市(shi)(shi)(shi)場(chang)范圍由(you)初期的(de)東(dong)北(bei)帝(di)王擴(kuo)展到(dao)東(dong)北(bei)、山(shan)西、福建、山(shan)東(dong)、新疆、寧夏、甘肅、廣東(dong)等8個試點，并將在全(quan)國各省區全(quan)面鋪開(kai)。另一方(fang)(fang)面，市(shi)(shi)(shi)場(chang)交(jiao)易電(dian)量與(yu)費用(yong)隨(sui)著可再生能源(yuan)接入(ru)比(bi)例的(de)升(sheng)高而出增加，圖7給出了東(dong)北(bei)調(diao)峰(feng)輔助服務費用(yong)的(de)歷(li)年變化，調(diao)峰(feng)輔助費用(yong)的(de)規(gui)模(mo)由(you)初期的(de)5億元左右上(shang)升(sheng)至(zhi)2019年的(de)30多億元。許(xu)多電(dian)廠的(de)盈利(li)模(mo)式(shi)發生了根本(ben)轉變，靈(ling)活(huo)性(xing)改造(zao)收入(ru)占(zhan)比(bi)迅速(su)攀(pan)升(sheng)，一些第三方(fang)(fang)投資主(zhu)體也通(tong)過合同(tong)能源(yuan)管理，甚(shen)至(zhi)獨(du)立調(diao)峰(feng)主(zhu)體等方(fang)(fang)式(shi)參與(yu)其中。

在調(diao)(diao)峰輔助服務(wu)市(shi)(shi)場(chang)(chang)建立(li)的(de)初期，由于(yu)調(diao)(diao)峰資(zi)源緊缺，賣方主導了(le)市(shi)(shi)場(chang)(chang)交(jiao)易，成交(jiao)價格(ge)均為最(zui)高限(xian)(xian)價。隨著(zhu)市(shi)(shi)場(chang)(chang)的(de)擴大，部分省(sheng)份的(de)競爭態勢(shi)(shi)已發(fa)生變化，開始逐步顯現(xian)市(shi)(shi)場(chang)(chang)競價氛圍。以(yi)東北為例，總(zong)體來說，遼寧(ning)(ning)調(diao)(diao)峰形勢(shi)(shi)相對較好，賣方優勢(shi)(shi)相對弱化，市(shi)(shi)場(chang)(chang)競價氛圍相對其(qi)他省(sheng)份更濃(nong)。2019年，第(di)1檔報價中(zhong)，88家火電廠(chang)中(zhong)有32家火電廠(chang)采(cai)取(qu)了(le)低(di)于(yu)最(zui)高限(xian)(xian)價的(de)報價方式，其(qi)中(zhong)蒙東5座(zuo)(zuo)(zuo)，吉林6座(zuo)(zuo)(zuo)，黑(hei)龍江1座(zuo)(zuo)(zuo)，遼寧(ning)(ning)20座(zuo)(zuo)(zuo)；第(di)2檔報價中(zhong)，有30家火電廠(chang)采(cai)取(qu)了(le)低(di)于(yu)最(zui)高限(xian)(xian)價的(de)報價方式，其(qi)中(zhong)蒙東4座(zuo)(zuo)(zuo)，遼寧(ning)(ning)21座(zuo)(zuo)(zuo)，吉林3座(zuo)(zuo)(zuo)，黑(hei)龍江2座(zuo)(zuo)(zuo)。從實際(ji)出(chu)清(qing)情(qing)況(kuang)看(kan)，雖然次數和(he)電量占比很少，但(dan)在第(di)1檔有償調(diao)(diao)峰中(zhong)，各省(sheng)均出(chu)現(xian)了(le)出(chu)清(qing)價格(ge)低(di)于(yu)最(zui)高限(xian)(xian)價的(de)情(qing)況(kuang)，在第(di)2檔有償調(diao)(diao)峰中(zhong)，蒙東和(he)遼寧(ning)(ning)也(ye)出(chu)現(xian)了(le)低(di)于(yu)最(zui)高限(xian)(xian)價的(de)情(qing)況(kuang)。

在這樣的氛圍下，截至(zhi)2019年底，東北網內(nei)已(yi)經有接近50家電(dian)網完(wan)成(cheng)靈活性改造，增加調峰能力(li)超過(guo)(guo)850萬kW，其中(zhong)14家采用了蓄熱式電(dian)鍋(guo)爐方案。與此同時(shi)，更多(duo)的火(huo)(huo)電(dian)企業通過(guo)(guo)運行(xing)調整，優化(hua)自身調峰空間(jian)，火(huo)(huo)電(dian)在補償費用分攤中(zhong)的比例已(yi)由初期的60%~90%下降至(zhi)目前的10%~20%。差異化(hua)的靈活性策(ce)略已(yi)經成(cheng)為各火(huo)(huo)電(dian)廠基于自身情況進行(xing)的自主選擇。

4.3市場規模前景

“十(shi)(shi)(shi)四(si)五(wu)”期(qi)間(jian)，我國新能源發展仍(reng)然維(wei)持高速，年(nian)均(jun)增(zeng)長(chang)規模可能超過8000萬kW。新能源消納壓力(li)仍(reng)然明顯，一些研(yan)究表明，到2030年(nian)，我國火電的(de)最小出力(li)均(jun)值應從目前(qian)的(de)60%降低(di)至30%~40%，否則將引起16%~21%左右(you)的(de)棄電率。到2035年(nian)，全國考慮風(feng)電、光(guang)伏的(de)凈(jing)負荷(he)日最大(da)(da)峰谷(gu)差將達到約8億kW，占最大(da)(da)負荷(he)的(de)34.2%，其(qi)中(zhong)，西北(bei)和華北(bei)的(de)凈(jing)負荷(he)日最大(da)(da)峰谷(gu)差都(dou)將達到1.8億kW，分別(bie)占其(qi)最大(da)(da)負荷(he)的(de)64.8%和46.2%。因此(ci)，火電靈活性持續增(zeng)加將是貫穿“十(shi)(shi)(shi)四(si)五(wu)”乃(nai)至“十(shi)(shi)(shi)五(wu)五(wu)”期(qi)間(jian)的(de)核心(xin)主題。

火電(dian)(dian)靈(ling)活(huo)性改造(zao)在(zai)(zai)“十(shi)四五”期間的發展規模(mo)預測(ce)可以(yi)表征(zheng)為(wei)(wei)其靈(ling)活(huo)性潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)的分析，如(ru)圖(tu)8所(suo)(suo)示。從層級上，可分為(wei)(wei)資(zi)源(yuan)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)、技術(shu)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)、經濟(ji)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)與(yu)市(shi)場(chang)(chang)(chang)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)4個層級，資(zi)源(yuan)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)為(wei)(wei)已(yi)有及在(zai)(zai)建火電(dian)(dian)機組(zu)(zu)提供最大可能調(diao)(diao)節(jie)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)；技術(shu)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)為(wei)(wei)根據(ju)各(ge)火電(dian)(dian)機組(zu)(zu)的特征(zheng)和現有技術(shu)條件(jian)(jian)能夠提供的調(diao)(diao)節(jie)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)增(zeng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)；經濟(ji)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)為(wei)(wei)根據(ju)各(ge)類補償標準(zhun)、具備經濟(ji)性的調(diao)(diao)節(jie)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)增(zeng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)；市(shi)場(chang)(chang)(chang)潛(qian)(qian)力(li)(li)(li)為(wei)(wei)各(ge)類市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)，特別是(shi)(shi)調(diao)(diao)峰(feng)輔(fu)助服務(wu)市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)下(xia)可以(yi)制(zhi)衡(heng)的調(diao)(diao)節(jie)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)增(zeng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。在(zai)(zai)目(mu)前的條件(jian)(jian)下(xia)，市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)大小(xiao)(xiao)，特別是(shi)(shi)調(diao)(diao)峰(feng)輔(fu)助服務(wu)市(shi)場(chang)(chang)(chang)容(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)大小(xiao)(xiao)是(shi)(shi)決定“十(shi)四五”火電(dian)(dian)靈(ling)活(huo)性改造(zao)規模(mo)的關(guan)鍵(jian)要素(su)，如(ru)圖(tu)9所(suo)(suo)示，東(dong)北(bei)調(diao)(diao)峰(feng)輔(fu)助服務(wu)市(shi)場(chang)(chang)(chang)規模(mo)明(ming)顯(xian)大于(yu)其他地區(qu)，這也是(shi)(shi)導致東(dong)北(bei)地區(qu)已(yi)完成(cheng)火電(dian)(dian)靈(ling)活(huo)性改造(zao)國(guo)領(ling)先于(yu)其他地區(qu)的關(guan)鍵(jian)要素(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)活性改造與電(dian)力系統規劃的(de)深度融合

電力系(xi)(xi)(xi)統的(de)靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)需求傳統上主要來源(yuan)于負(fu)荷的(de)波動，隨著可再生能源(yuan)比(bi)例的(de)提高，電源(yuan)的(de)波動性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)引(yin)起了更(geng)大幅度(du)和更(geng)大程度(du)的(de)靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)需求。因此，在開展電力規劃(hua)中，須(xu)充分(fen)考(kao)慮靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)要素，合(he)理配置各類靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)資源(yuan)，將靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)作為規劃(hua)的(de)核心(xin)要素加以重(zhong)視。火電靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)改造應(ying)與系(xi)(xi)(xi)統靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)需求的(de)時空分(fen)布(bu)相匹配，提升系(xi)(xi)(xi)統靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)充裕度(du)，降低系(xi)(xi)(xi)統靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)支出，形成全系(xi)(xi)(xi)統靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)一盤棋的(de)格局(ju)。

對于靈(ling)活(huo)性改造的規(gui)(gui)劃(hua)(hua)研究(jiu)應進(jin)一步深入，將其(qi)融入系統(tong)(tong)靈(ling)活(huo)性的整(zheng)體(ti)規(gui)(gui)劃(hua)(hua)中，并結(jie)合各(ge)類市場的影(ying)響，將各(ge)主體(ti)利益進(jin)行均(jun)衡(heng)考慮，從而引導形成具有廣泛(fan)共識和電力系統(tong)(tong)內協(xie)同優化的靈(ling)活(huo)性改善格局。

5.2靈(ling)活性資源的擴(kuo)充與協同調用

許多研究(jiu)已經表明，跨(kua)系(xi)統(tong)間(jian)協(xie)調運行，具有(you)很(hen)大的(de)(de)靈(ling)活性(xing)空間(jian)。對(dui)(dui)于火電(dian)(dian)(dian)機組，特別是對(dui)(dui)于熱(re)電(dian)(dian)(dian)聯產機組，一方面可以通(tong)過自身改造措施的(de)(de)完(wan)善，提升靈(ling)活性(xing)，另(ling)一方面，通(tong)過熱(re)、電(dian)(dian)(dian)2個系(xi)統(tong)的(de)(de)互(hu)補，從(cong)建筑體、供熱(re)管網、儲熱(re)設備、電(dian)(dian)(dian)鍋爐等各環節的(de)(de)差異化響應特征入手，充分利用能(neng)源互(hu)聯網技術(shu)將電(dian)(dian)(dian)、熱(re)間(jian)的(de)(de)約束關(guan)系(xi)轉(zhuan)變為柔(rou)性(xing)交互(hu)關(guan)系(xi)，從(cong)熱(re)電(dian)(dian)(dian)解耦轉(zhuan)變為熱(re)電(dian)(dian)(dian)共生，是更低成本、更大深度(du)實現靈(ling)活性(xing)提升的(de)(de)重要手段(duan)。

隨著能源(yuan)互聯網技術的(de)應用(yong)，各(ge)類靈活(huo)性(xing)資源(yuan)將更(geng)(geng)加拓展，并進(jin)行一致化的(de)評價與調用(yong)，靈活(huo)性(xing)資源(yuan)將跨(kua)越傳(chuan)統的(de)網源(yuan)荷儲劃(hua)分，實現貫通式(shi)的(de)綜合利用(yong)。這樣，火電靈活(huo)性(xing)改(gai)(gai)(gai)造將進(jin)入(ru)一個更(geng)(geng)為(wei)多元格局，從調峰改(gai)(gai)(gai)造、調頻改(gai)(gai)(gai)造到(dao)燃料改(gai)(gai)(gai)造、與光(guang)熱電的(de)耦(ou)合改(gai)(gai)(gai)造，與區域各(ge)類靈活(huo)性(xing)資源(yuan)相融合的(de)改(gai)(gai)(gai)造方式(shi)都將進(jin)入(ru)改(gai)(gai)(gai)造范(fan)疇。

5.3靈活(huo)性改造的長周期影(ying)響評估(gu)

火電靈(ling)活性(xing)改造(zao)(zao)后(hou)，機組(zu)(zu)的(de)運行方式將(jiang)發生明(ming)(ming)顯變(bian)化，一(yi)方面(mian)，將(jiang)可(ke)能明(ming)(ming)顯偏離原(yuan)有(you)設計(ji)工(gong)況，帶來各類部(bu)件(jian)效率(lv)、應力、疲勞、磨損等條(tiao)件(jian)的(de)變(bian)化。另一(yi)方面(mian)，不(bu)同改造(zao)(zao)方式對機組(zu)(zu)的(de)影(ying)響往往也不(bu)容易在(zai)短(duan)期(qi)內顯現，各個設備間的(de)長(chang)期(qi)影(ying)響可(ke)能存在(zai)明(ming)(ming)顯差異。因(yin)此(ci)，對于火電靈(ling)活性(xing)改造(zao)(zao)應充分結(jie)合長(chang)短(duan)期(qi)的(de)影(ying)響分析，特別是(shi)加強長(chang)期(qi)影(ying)響的(de)監控，避(bi)免(mian)對機組(zu)(zu)可(ke)靠性(xing)的(de)影(ying)響。

火(huo)(huo)電機組(zu)在開(kai)展靈(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)引起其他性能(neng)的(de)(de)變(bian)化，例(li)如深度調峰改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)就有可(ke)能(neng)帶來(lai)尖峰備用的(de)(de)不足或調頻能(neng)力的(de)(de)下降(jiang)以及慣性特征(zheng)的(de)(de)改(gai)(gai)(gai)變(bian)。隨著靈(ling)活(huo)性改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)規模的(de)(de)擴大，對系統的(de)(de)深度影響將(jiang)會(hui)逐(zhu)步體現，建立全局化的(de)(de)研(yan)究(jiu)和(he)考核標準(zhun)，避免顧此(ci)失彼的(de)(de)改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)方案是在火(huo)(huo)電靈(ling)活(huo)性改(gai)(gai)(gai)造(zao)(zao)中(zhong)必須加(jia)以重視的(de)(de)問題。

5.4市場競(jing)爭下的火電靈(ling)活性改造策略優(you)化

從(cong)整體電力系統來看(kan)，我國(guo)火電機組將(jiang)(jiang)面臨多(duo)元(yuan)的(de)(de)電力市(shi)(shi)場(chang)(chang)格局(ju)。一方(fang)(fang)面，隨(sui)著電力市(shi)(shi)場(chang)(chang)推進，現貨市(shi)(shi)場(chang)(chang)將(jiang)(jiang)逐(zhu)(zhu)步完善；另一方(fang)(fang)面，以輔助服務為代表的(de)(de)各(ge)類靈活性市(shi)(shi)場(chang)(chang)也將(jiang)(jiang)隨(sui)著靈活性需求的(de)(de)增加而變(bian)得活躍。通(tong)過靈活性改造的(de)(de)火電機組將(jiang)(jiang)不僅通(tong)過銷(xiao)售(shou)電量獲得收益，多(duo)種市(shi)(shi)場(chang)(chang)并(bing)行的(de)(de)局(ju)面將(jiang)(jiang)決定了(le)其將(jiang)(jiang)成為多(duo)個市(shi)(shi)場(chang)(chang)的(de)(de)共同(tong)成員。因此(ci)，構建多(duo)元(yuan)市(shi)(shi)場(chang)(chang)聯合下的(de)(de)規(gui)劃分析方(fang)(fang)法，進而引(yin)導、銜接各(ge)市(shi)(shi)場(chang)(chang)間(jian)的(de)(de)關系，避免(mian)市(shi)(shi)場(chang)(chang)間(jian)的(de)(de)交叉(cha)、過渡問題影響(xiang)靈活性的(de)(de)市(shi)(shi)場(chang)(chang)，建立基于市(shi)(shi)場(chang)(chang)模擬的(de)(de)推演方(fang)(fang)法，才(cai)能保證將(jiang)(jiang)靈活性規(gui)劃由藍圖(tu)逐(zhu)(zhu)步實現。

從機(ji)組層(ceng)面來看(kan)，由于自身技(ji)術、經濟等各類(lei)條件(jian)的不同(tong)，決定了其(qi)參與各類(lei)市場策(ce)略的不同(tong)，電(dian)廠與電(dian)廠間(jian)的差(cha)異(yi)將(jiang)(jiang)不僅(jin)僅(jin)局限在(zai)技(ji)術水平上(shang)，更(geng)區別在(zai)競(jing)爭(zheng)策(ce)略上(shang)。這將(jiang)(jiang)直接(jie)導致其(qi)開展靈活性改(gai)造(zao)的策(ce)略發生變化，即通(tong)過(guo)哪種類(lei)型的改(gai)造(zao)，更(geng)適合電(dian)廠的自身條件(jian)與所處的市場環境，在(zai)不同(tong)市場中形成更(geng)高利潤(run)的集合，將(jiang)(jiang)成為重點(dian)關注(zhu)的對(dui)象。

6、結語

靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)將(jiang)作為火電(dian)技術(shu)改(gai)(gai)造(zao)的(de)主流(liu)方向和(he)長期目標而持續(xu)進(jin)行(xing)。隨(sui)著(zhu)電(dian)力改(gai)(gai)革的(de)推進(jin)和(he)各(ge)類(lei)靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性市場的(de)建立，靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)的(de)方案與措施將(jiang)呈現多種多樣的(de)變(bian)化(hua)。各(ge)類(lei)火電(dian)靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)技術(shu)將(jiang)逐步走(zou)向成熟，靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性為更(geng)多考(kao)量(liang)的(de)設計理念(nian)和(he)設計方案將(jiang)應(ying)用到各(ge)類(lei)火電(dian)機組的(de)設計中，并逐步投放市場。

為(wei)滿足高比例新(xin)能源并(bing)網的(de)需求，電(dian)(dian)力系統(tong)(tong)的(de)靈活(huo)性是必不(bu)可少的(de)環(huan)節，國內火電(dian)(dian)機組基(ji)數(shu)決定了火電(dian)(dian)靈活(huo)性資源潛力仍然巨大(da)，其也將持續(xu)作為(wei)電(dian)(dian)力系統(tong)(tong)的(de)靈活(huo)性主體而長期存在，并(bing)成為(wei)未(wei)來高比例新(xin)能源電(dian)(dian)力系統(tong)(tong)的(de)重要組成部分。

我國火(huo)電(dian)靈活(huo)(huo)(huo)性改造(zao)規(gui)模的(de)(de)核心主導(dao)(dao)要(yao)(yao)素(su)(su)為(wei)市(shi)場引導(dao)(dao)，在調峰輔(fu)助服務等市(shi)場機制(zhi)的(de)(de)引導(dao)(dao)下，火(huo)電(dian)靈活(huo)(huo)(huo)性改造(zao)帶(dai)來了電(dian)力(li)系統靈活(huo)(huo)(huo)性的(de)(de)明顯(xian)提升(sheng)，也(ye)推(tui)動更(geng)多機組潛(qian)在靈活(huo)(huo)(huo)性的(de)(de)釋放。在網源荷儲(chu)一體化的(de)(de)市(shi)場機制(zhi)推(tui)動下，將有更(geng)多的(de)(de)靈活(huo)(huo)(huo)性資源被(bei)調動起來。因(yin)此，培育因(yin)地制(zhi)宜的(de)(de)靈活(huo)(huo)(huo)性市(shi)場，將成(cheng)為(wei)“十(shi)四五”期間電(dian)力(li)系統靈活(huo)(huo)(huo)性充足的(de)(de)關鍵要(yao)(yao)素(su)(su)，也(ye)是火(huo)電(dian)靈活(huo)(huo)(huo)性改造(zao)發展的(de)(de)核心要(yao)(yao)素(su)(su)。

在電(dian)力規(gui)劃(hua)中(zhong)，將靈(ling)活(huo)性(xing)與(yu)充裕(yu)性(xing)進行統(tong)籌將成為(wei)“十四(si)五”期(qi)間中(zhong)的(de)重(zhong)要主(zhu)(zhu)題。以(yi)轉(zhuan)型(xing)成本為(wei)抓手(shou)，充分利用現有存量(liang)資(zi)產，從而走出一條具有中(zhong)國特色的(de)能(neng)源電(dian)力轉(zhuan)型(xing)之路是確保能(neng)源轉(zhuan)型(xing)成功的(de)基(ji)石(shi)。為(wei)此，充分發揮火電(dian)靈(ling)活(huo)性(xing)改造(zao)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)增(zeng)量(liang)主(zhu)(zhu)體(ti)地(di)位，構建以(yi)火電(dian)靈(ling)活(huo)性(xing)改造(zao)為(wei)主(zhu)(zhu)要素的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)規(gui)劃(hua)體(ti)系，將成為(wei)“十四(si)五”電(dian)力規(gui)劃(hua)的(de)有力支撐(cheng)。

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。