火电机组参与深度调峰提升山西电网新能源消纳能力的分析

卫鹏杰

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西太原 030021）

0 前言

目前，提升山西省新能源消纳的措施包括不断提升火电机组调峰能力、提高省内用电负荷、扩大外送电能力、参与华北区域调峰市场、参与国调跨区现货市场等。受国家电网“度电必争”消纳新能源思路影响，省内新能源发电企业参与跨区现货交易消纳新能源积极性并不高。受整体经济运行大环境及经济转型影响，在新能源大规模并网运行、持续大容量并网的新形势下，山西省用电负荷增长乏力，无法积极促进新能源消纳。山西外送电能力主要受江苏用电负荷、华北其他区域用电负荷及用电特性影响，无法保证可靠外送电。受华北区域跨省消纳新能源“先用尽省内调峰资源再进行跨省消纳”基本原则影响，省内新能源企业基本处于分摊跨省调峰补偿费用的被动局面。从以上分析可知，只有省内火电企业积极进行机组灵活性改造，深挖机组调峰潜能，深度参与调峰消纳新能源，才能形成“调峰性能好的机组运行有利润、新能源发电多消纳”的良性循环，实现多方共赢的局面。

1 山西电网火电机组参与深度调峰消纳新能源能力分析

本文以极寒期1月份为例，按照国家能源局山西监管办公室“山西省调供热机组运行方式计算预测结果”[1]中核定的供热机组实际运行出力上下限，结合机组实际供热需求，分析山西电网机组参与深度调峰消纳新能源能力。计算结果如表1所示。

表1 2020年1月份供热机组调峰能力分析

由表1可知，山西电网极寒期供热机组开机率为81.23%，开机容量为2 985万kW。受供热影响，供热机组最大出力为2 638万kW，高峰出力系数仅为88.39%；供热机组最小出力为1 907万kW，低谷出力系数为63.90%，供热机组调峰区间仅为24.49%。随着供热面积逐年扩大，供热机组调峰灵活性能力逐年变窄，山西电网面临“高峰带不上去负荷无法满足高峰电力平衡需求，低谷降不下来无法有力消纳新能源”的尴尬局面。为了进一步促进清洁能源消纳，山西省能源局发布了《山西火电机组灵活性改造技术路线指导意见及验收规范》（晋能源电力发〔2019〕194号），山西省火电企业据此开展了灵活性改造，目前已有9家企业共12台机组完成了试验验证，改造后符合“纯凝机组最小技术出力达到30%～40%额定容量，热电联产机组最小技术出力达到40%～50%额定容量”[2]，为消纳山西省新能源做出了积极贡献并获得了补偿收益。

1.1 灵活性改造后供热机组极寒期深度调峰能力分析

山西省已有9家12台机组完成了灵活性改造，机组运行的具体数据如表2所示。

表2 灵活性改造机组最小出力及调峰空间增加量

由表2可知，极寒期供热机组可增加深度调峰能力55.9万kW，非供热机组可增加深度调峰能力30万kW。完成灵活性改造的供热机组，供热期如果按照每天14 h提供深度调峰服务，按照31 d计，每月可多消纳清洁能源2.43亿kW·h。在中午气温较高时段，若供热机组短时降低供热参数，又可以进一步增加调峰深度，提升清洁能源的消纳能力。

1.2 未进行灵活性改造非供热机组极寒期深度调峰能力分析

未进行灵活性改造非供热机组最小出力及增加调峰空间情况见表3。针对表3中运行性能好、调节能力强的非供热电厂，双机运行时若1台机组保持正常运行，另1台机组适当降低最低出力，预计可增加消纳新能源调峰能力18～36万kW。如果机组每天按照45%出力深度调峰运行8 h，40%出力深度调峰运行6 h，每月按31 d计，每月可多消纳清洁能源1.13亿kW·h。

1.3 极寒期全网机组深度调峰能力分析

综上所述，供热机组可以增加深度调峰能力55.9万kW，非供热机组可以增加深度调峰能力48.3～66万kW，合计增加深度调峰能力104.2～121.9万kW。全网机组深调每月可多消纳新能源3.56亿kW·h。

表3 未进行灵活性改造非供热机组最小出力及调峰空间增加量

2 2019年山西电网机组调峰补偿情况分析

2.1 山西电网2019年逐月调峰补偿总费用

2019年，按照“两个细则”调峰补偿的相关条款[3]，山西电网调峰补偿总费用共计5.05亿元。受消纳新能源影响，供热期调峰补偿费用总体高于非供热期，具体情况如图1所示。

图1 山西电网2019年逐月调峰补偿总费用

2.2 山西电网2019年基本调峰、深度调峰、启停调峰逐月补偿费用

每年1—3月、11—12月既是风电大风期又是冬季供热期，山西电网面临保清洁能源消纳、保居民供热的双重考验。为了充分消纳新能源，山西电网积极调用机组进行深度调峰，供热期深度调峰补偿费用总体高于基本调峰补偿费用。非供热期，基本不存在消纳困难，深度调峰费用大幅下降，具体情况如图2所示。

图2 山西电网2019年基本调峰、深度调峰、启停调峰逐月补偿费用

2.3 山西电网2019年基本调峰、深度调峰、启停调峰逐月补偿前10家发电企业

机组深度调峰补偿情况见表4。由表4可知，深度调峰补偿收益较多的前3名均为灵活性改造后的供热机组，从调峰补偿总费用来看，塔山电厂、河曲电厂是山西省60万kW级主力机组，性能优异，荣列调峰补偿第1名、第3名。河光热电厂、京玉热电厂、荣呈热电厂因灵活性改后深度调峰补偿收益多，总调峰补偿费用分列第2位、第4位、第5位。神泉电厂、轩岗热电厂、武乡电厂、左权发电厂均为山西省60万kW级主力机组，挺进前10位。从上述发电厂调峰补偿收益分析可知，在山西电网持续接入新能源的大形势下，越早开展机组灵活性改造，积极参与深度调峰，越能尽快从调峰市场获得收益。建议省内其他发电企业深入研究国家政策，加快企业转型，以期尽早从能源服务中获取收益。

表4 机组深度调峰补偿情况分析

3 结论与展望

通过分析极寒期供热机组调峰能力、完成灵活性改造的机组可增加的调峰空间、非供热机组深度调峰空间、灵活性改造后机组深度调峰及调峰补偿收益情况，利用具体数据印证了在山西电网持续接入新能源的大形势下，越早开展机组灵活性改造，积极参与深度调峰，越能尽快从调峰市场获取收益的结论。建议通过确保机组灵活性改造政策连贯、执行到位，引导火电企业积极进行灵活性改造；进一步优化深度调峰补偿机制，引导火电企业积极参与深度调峰，获得补偿收益；同时，积极引导新能源场站参与市场交易，形成合力，促进新能源消纳。