為了大力推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)清潔化改革，風(fēng)力發(fā)電(風(fēng)電)、太陽能發(fā)電裝機(jī)容量迅速增長(zhǎng)。但新能源具有隨機(jī)性、間歇性、不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，其比重增加到一定程度后，必然導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰困難，加之傳統(tǒng)煤電產(chǎn)能過剩，這就要求現(xiàn)役火電機(jī)組提高靈活性以及深度調(diào)峰能力，以維持電網(wǎng)穩(wěn)定[1-9]。2008年我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H為16萬kW;2016年達(dá)到7742萬kW，全年上網(wǎng)電量為662億kW˙h，占全部發(fā)電量的1.0%。電力行業(yè)“十二五”規(guī)劃中預(yù)測(cè)我國(guó)太陽能發(fā)電裝機(jī)容量在2015年將達(dá)到2100萬kW，實(shí)際容量為4318萬kW，完全超出發(fā)展規(guī)劃預(yù)期[10]。2008年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量?jī)H為1200萬kW，全年上網(wǎng)電量為120億kW˙h，占全部發(fā)電量的0.37%;2016年風(fēng)電容量達(dá)到1.69億kW，全年上網(wǎng)電量為2410億kW˙h，占全部發(fā)電量的4.0%。電力行業(yè)“十二五”規(guī)劃中預(yù)測(cè)我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量在2015年將達(dá)到1.0億kW，實(shí)際容量為1.29億kW，超出規(guī)劃預(yù)期約30%[11]。2017年1—9月我國(guó)電力新增容量為9340萬kW，具體數(shù)據(jù)如圖1所示[12]。由圖1可以看出，我國(guó)火電新增裝機(jī)僅占33.17%，太陽能發(fā)電和風(fēng)電的總占比為55.69%，括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)為與去年同期相比的增長(zhǎng)率。這些數(shù)據(jù)充分表明，我國(guó)太陽能發(fā)電和風(fēng)電正處在迅速上升的階段。同時(shí)，《2016年中國(guó)可再生能源發(fā)展報(bào)告》預(yù)計(jì)[13]，到2020年我國(guó)光伏發(fā)電將突破1.6億kW，風(fēng)電裝機(jī)將突破2.3億kW。因此，火電機(jī)組的運(yùn)行靈活性需要進(jìn)一步增強(qiáng)。

牟春華，居文平，黃嘉駟，等/文 西安熱工院

注：原文發(fā)表于《熱力發(fā)電》2018年第5期

2013年—2016年，我國(guó)整體棄風(fēng)率從10.7%上升至17%左右[14]。隨后，經(jīng)過對(duì)電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整和改革，整體棄風(fēng)率有所降低，2017年上半年全國(guó)棄風(fēng)電量約235億kW˙h，與上一年同比減少91億kW˙h，但全國(guó)棄風(fēng)率仍高達(dá)13.6%。三北地區(qū)是我國(guó)風(fēng)力資源豐富區(qū)，同時(shí)也是棄風(fēng)現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)的區(qū)域，詳細(xì)數(shù)據(jù)如圖2所示[14]。

2017年上半年全國(guó)光伏發(fā)電量為518億kW˙h，棄光電量為37億kW˙h，棄光率為7.6%，同比下降4.5百分點(diǎn)[15]。棄光主要發(fā)生在新疆和甘肅。其中：新疆(含建設(shè)兵團(tuán))棄光電量17億kW˙h，棄光率為26%;甘肅棄光電量9.7億kW˙h，棄光率22%。

2016年5月國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)與能源局共同發(fā)布(發(fā)改能源〔2016〕1150號(hào))文件[16]，提出對(duì)風(fēng)電、光伏發(fā)電實(shí)施全額保障性收購制度。根據(jù)中電聯(lián)2017年前三季度有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[12]，全國(guó)風(fēng)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為1386h，同比提高135h;太陽能發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為923h，同比提高34h：但均與國(guó)家政策規(guī)定的保障性收購小時(shí)數(shù)存在差距。

《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016—2020年)》指出[17]，必須從負(fù)荷側(cè)、電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)多措并舉，充分挖掘現(xiàn)有系統(tǒng)調(diào)峰能力，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性、適應(yīng)性，破解新能源消納難題。

《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于下達(dá)火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》指出[18]，為加快能源技術(shù)創(chuàng)新，挖掘燃煤機(jī)組調(diào)峰能力，提升火電運(yùn)行靈活性，全面提高系統(tǒng)調(diào)峰和新能源消納能力，分2批分別公布22個(gè)項(xiàng)目為提升火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目。

很多地方(東北三省，山西、福建、山東、新疆等)紛紛出臺(tái)《電力輔助服務(wù)市場(chǎng)專項(xiàng)改革試點(diǎn)方案》《電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則》[19]，旨在通過獎(jiǎng)懲手段引導(dǎo)火電機(jī)組提升運(yùn)行靈活性，解決電力運(yùn)行中的調(diào)峰、供熱、可再生能源消納等突出問題。

在電源側(cè)政策引導(dǎo)方面，東北地區(qū)起步較早，制定了較為完善的調(diào)控政策以及交易規(guī)則等內(nèi)容。目前已有部分電廠通過機(jī)組靈活性運(yùn)行，每年獲得幾千萬甚至上億元的補(bǔ)貼獎(jiǎng)勵(lì)，而該項(xiàng)補(bǔ)貼也成為影響火電廠經(jīng)營(yíng)效益的重要因素。

1 火電機(jī)組靈活性運(yùn)行制約因素

1.1調(diào)峰能力不足

調(diào)峰能力不足是制約火電靈活性運(yùn)行的關(guān)鍵因素。目前，我國(guó)純凝機(jī)組的實(shí)際調(diào)峰能力一般為額定容量的50%左右，典型抽凝機(jī)組在供熱期的調(diào)峰能力僅為額定容量的20%左右。截至2015年底，東北地區(qū)火電裝機(jī)容量為8572萬kW，春節(jié)期間的調(diào)峰缺口已經(jīng)突破600萬kW。

降低機(jī)組最小技術(shù)出力、增加調(diào)峰能力，是緩解現(xiàn)狀的有效途徑。目前行業(yè)內(nèi)確定的目標(biāo)是：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[20]。部分具備改造條件的電廠預(yù)期可以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)組不投油穩(wěn)燃時(shí)純凝工況最小技術(shù)出力達(dá)到20%~25%。