火电机组深度调峰运行阶段风险管理及策略

火电机组深度调峰运行阶段风险管理及策略

徐少举   ,韩家义   ,杨家华   ,崔永华  ,史小毅

河南省济源市五龙口镇沁北电厂   454650

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火电机组建设越来越多。火电机组深度调峰、化学储能以及抽水蓄能是电网灵活性资源的重要组成部分，对三者进行协调规划能在保障电网安全低碳运行的同时，提升新能源的接纳能力。本文就火电机组深度调峰运行风险进行研究，以供参考。

关键词：火电机组；深度调峰；经济性

引言

当前风电、太阳能等可再生能源在电网中占比逐年增加，风电装机容量还将进一步增加，消纳已成为制约可再生能源发展的重要因素。当前用户用电特点发生了巨大变化，导致电网峰谷差面临逐年增大的趋势。综合以上原因同时为响应国家能源策略，满足电网的需求以及在激烈竞争中生存的需求，火电机组势必参与到机组调峰中去。

1影响调峰机组经济性因素

1.1碳达峰碳中和政策调整风险分析

面对欧洲可能调整碳达峰碳中和政策的风险，我国作为一个负责任的大国，将构建人类命运共同体作为使命，政策风险调整的可能性极小，因此通过分析，多能互补作为我国能源结构调整的重要手段，火电机组角色逐渐向调峰性电源转变势不可挡。故我国火电行业无需担心受碳达峰碳中和政策影响，应当继续坚定做好深度调峰方面设备和技术的储备，为能源转型升级改革贡献力量。

1.2调峰方式

两班制调峰方式是机组夜里从电网中解列，次日热态启机重新并网，中间持续大约6～8h。低负荷调峰机组一般在低于50%额定负荷运行，此时机组的发电煤耗率较额定工况下大幅提升，而两班制调峰能量损耗的主要因素是机组的频繁启停。对上述两种调峰方式的能耗进行比较，发现两者能耗的不同一方面与总负荷有关，另一方面与调峰运行时间有关。在机组持续低负荷运行时，机组能耗较大，当调峰运行时间达到一定值时，低负荷运行的能耗总和会超过机组启停机所需的能耗。

1.3电力辅助市场交易政策调整风险及应对

目前为鼓励火电企业参与深度调峰，各地均出台了电力辅助市场交易规定，普遍要求按积分电量缴纳服务费，并按负荷率的升高缴纳的服务费越高，简而言之，机组深度调峰能力越强能带的负荷率越低缴纳的服务费越低，反之越高，在深度调峰补贴的政策下，相当于将深度调峰能力弱的企业去补贴深度调峰能力强的企业，但随着各发电企业对于深度调峰对于企业效益影响的逐渐重视，全部具备更强的调峰能力只是时间问题。但问题也随之出现，当全部机组调峰能力接近或相同时，调峰的收益将趋近于零。

1.4机组运行阶段经济效益风险分析

在目前各项政策的背景下，火力发电机组在满足民生方面的任务的前提下，充分利用现有政策，积极挖潜政策红利追求利益最大化是企业的主要目的。传统的火力发电机组最低稳燃负荷在 30%以上，而且在深度调峰过程中，不可避免地进行干湿转态，故需要对影响深度调峰安全运行的限制条件进行相关的改造。机组在深度调峰灵活性改造，进入运营周期后，机组的不投油稳燃负荷降低至 20%，主机设备安全可靠性得到了极大的提高，增强了机组参与电网深度调峰的能力，但随着机组负荷的下降，锅炉燃烧效率降低，导致煤耗量增加，能源效率降低明显，此外低负荷下，将增加机组设备老化的隐性成本和污染物排放增加的风险，为补偿机组在参与深度调峰所增加的成本。

2火电机组深度调峰运行阶段风险策略

2.1深度调峰成本数学模型

火电机组深度调峰分为不投油深度调峰(deeppeak regulation without oil，DPＲ) 和投油深度调峰(deep peak regulation with oil，DPＲO)2 个阶段 。规定调峰机组出力低于额定功率的60%即为深度调峰阶段。大规模新能源并网，火电机组深度调峰将成为常态。目前，火电机组通过灵活性改造，充分挖掘火电机组调峰能力，纯凝机组出力下限能达到机组额定功率的 25% ～30%，一些具备先进改造技术条件的电厂的机组出力下限能达到额定功率的 15%～20%。我国电源以火电为主，随着新能源并网容量持续增长，火电机组进行深度调峰势在必行。

2.2安全性

深度调峰期间负荷较低，使得炉内受热面壁温、风机安全运行、汽轮机本体寿命等方面受到不同程度的影响，不利于机组安全运行。1）深度调峰超低负荷工况下炉内受热面壁温安全性问题。超低负荷燃烧带来了给煤量和返灰量投入不均衡，蒸汽流量较低、烟气流量低、炉膛火焰充满度差等问题，造成换热管道受热和换热不均，管道壁温偏差大，从而易导致管道局部超温，引起管壁过热，长时间运行后会增加爆管发生的几率。烟气流量低易造成水平烟道积灰，长时间的大量积灰轻则造成受热面壁温偏差大或局部超温，严重还可能造成垮灰，导致锅炉熄火。当深度调峰长期处于超低负荷的工况下运行时，需要重新对受热面的壁温安全性进行校核计算，评估拉裂危险性。2）深度调峰风机安全运行问题。风机在低负荷下运行时，其流量、系统阻力与风机特性匹配差，造成风机失速和喘振。对此，可通过对风烟系统风机及辅助设备进行优化改造，如根据深度调峰情况对风机叶轮或叶片的运行要求，优化改造风机局部叶轮和叶片或采用变频控制方式来增强风机在低负荷运行时的安全适应性。

2.3固定费用方面

新增设备所带来的电费和检修费用以及设备折损费用等固定费用均是在理论层面计算而来，实际在运行过程中，可能会有部分差距，就需在运行过程中对设备状态多加关注，避免因此带来的损失。

2.4主辅联合竞争策略分析

当火电机组的计划出力不同时，其收益曲线将存在较大的差异，根据火电机组负荷率在低中高等不同典型出力水平的运行算法可以得到一个交易周期的收益曲线。由于生产成本较高，可能会亏本生产。此时参与深度调峰市场，负荷率下降导致的生产成本上升较少，而参与深度调峰却可以获得低负荷率区间的高单价调峰收益。因此，在低负荷率水平时应积极参与深度调峰市场，用深度调峰交易的收益覆盖低负荷率运行状态的高生产成本。当计划出力处于50%负荷率基本调峰义务线附近时，若想获得高额收益，必须下降至最低技术出力，提供最低负荷率档的深度调峰服务。若在此时参与调峰市场将带来巨大的风险，一旦市场调峰需求不足，无法降低至最低负荷率提供调峰服务，深度调峰交易的结算单价将不足以覆盖高额的机会成本，从而降低自身收益。在此时保持原计划出力水平反而可以获得较为稳定的高额收益。因此，处于50%负荷率附近时，若能准确预测市场的调峰需求，在调峰需求较多时参与市场是较好的选择;无法准确预测市场调峰需求或调峰需求较少时，保持当前负荷率运行则是较为稳妥的选择。

结语

技术管理工作旨在为项目质量、进度、安全目标的实现提供保障，为企业提高市场核心竞争力。在企业层面制定技术管理手册，作为技术管理的核心文件和制度依据。涉及生产环节的相关技术部门均制定出相关的技术管理体系文件和技术管理岗位职责描述书，将“技术”与“管理”进行有效结合。在进行调峰调度时，应制定一个合理双赢的补偿制度，如提高有偿调峰服务的补偿标准、对进行灵活性改造的机组进行补偿、建立电力用户分担调峰辅助服务费用等，提升火电企业参与深度调峰的积极性，推动更多火电企业参与深度调峰，促进新能源消纳。

参考文献

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