近日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于開(kāi)展全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)的通知》。通知提出，煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，“十四五”期間完成靈活性改造 2 億千瓦，可增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力 3000-4000 萬(wàn)千瓦。本周我們從我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和靈活性提升手段等方面出發(fā)，探究火電靈活性改造的重要性，并展望其未來(lái)發(fā)展。
1.1. 可再生能源高增，火電靈活性改造重要性提升
堅(jiān)持能耗雙控，減排工作較為緊迫。近期國(guó)常會(huì)在提出“中央發(fā)電企業(yè)要保障所屬火電機(jī)組應(yīng)發(fā)盡發(fā)”的同時(shí)，明確要堅(jiān)決遏制“兩高”項(xiàng)目盲目發(fā)展；并提出做好分類調(diào)節(jié)，對(duì)高耗能行業(yè)可由市場(chǎng)交易形成價(jià)格，不受上浮 20%的限制，可見(jiàn)減排工作仍較為緊迫。目前我國(guó)電源結(jié)構(gòu)仍以煤電為主，2020 年煤炭發(fā)電占比達(dá) 61%。
在碳中和及能耗雙控背景下，我國(guó)可再生能源有望加速發(fā)展。此前發(fā)布的《完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度方案》明確了完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度的總體目標(biāo)，并提出，對(duì)超額完成激勵(lì)性可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重的地區(qū)，超出最低可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重的消納量不納入該地區(qū)年度和五年規(guī)劃當(dāng)期能源消費(fèi)總量考核。“十三五”期間，光伏和風(fēng)電的裝機(jī)增速分別為 35%和 17.6%，遠(yuǎn)高于火電的 4%。根據(jù) 2 月 5 日所發(fā)報(bào)告《新能源運(yùn)營(yíng)：高景氣優(yōu)質(zhì)賽道，估值有望提升》中的測(cè)算，截至 2030 年末，我國(guó)風(fēng)光裝機(jī)容量合計(jì)將達(dá) 16.5 億千瓦，占總裝機(jī)容量的比例也將達(dá)到 45%。在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)指引下，預(yù)計(jì)到 2060 年，我國(guó)風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電量占比將達(dá) 65%，可再生能源將從能源電力消費(fèi)的增量補(bǔ)充變?yōu)樵隽恐黧w，煤電等傳統(tǒng)化石能源將退為輔助性電源。
風(fēng)光發(fā)電受地域環(huán)境限制較大。風(fēng)光發(fā)電存在季節(jié)性能源分布不均，天氣影響較大，發(fā)電出力波動(dòng)性、隨機(jī)性較大等問(wèn)題，給持續(xù)可靠供電帶來(lái)挑戰(zhàn)。據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，今年 1-8月，火電的日均利用小時(shí)數(shù)高達(dá) 12.45 小時(shí)，而風(fēng)電約為 6.25 小時(shí)，光伏約為 3.7 小時(shí)。今年 9 月 23 日至 25 日，遼寧就由于風(fēng)電驟減加劇電力供應(yīng)缺口等原因被迫拉閘限電
在新能源裝機(jī)大幅提升的背景下，新能源電力電量充分消納與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的矛盾越發(fā)凸顯，系統(tǒng)靈活性提升的重要性也日益提升。具體來(lái)看，靈活性提升的方式包括引入需求側(cè)響應(yīng)、建設(shè)抽水蓄能電站、建設(shè)電化學(xué)儲(chǔ)能電站和火電靈活性改造等。其中，火電機(jī)組靈活性改造具有改造效果好、性價(jià)比高、周期短等優(yōu)點(diǎn)，可以在充分保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，緩解“以熱定電”和可再生能源消納之間的矛盾。同時(shí)，由于目前我國(guó)火電占比較高，因而實(shí)施火電靈活性改造是提升電力系統(tǒng)靈活性較為現(xiàn)實(shí)可行的選擇。
目前，國(guó)外已存在利用煤電靈活性改造、增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、促進(jìn)新能源消納的先例。以丹麥和德國(guó)為例，丹麥煤電機(jī)組改造后最小出力低至 15%-20%，德國(guó)為 25%-30%。
1.2. 電價(jià)改革持續(xù)深化，有望帶動(dòng)火電靈活性改造進(jìn)程加速
2016 年，國(guó)家能源局下發(fā)《關(guān)于火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目通知》，正式啟動(dòng)火電機(jī)組靈活性改造的示范試點(diǎn)工作。本次安排“三北”地區(qū) 21 個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，合計(jì)改造規(guī)模 1635 萬(wàn)千瓦。通過(guò)靈活性改造，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，部分具備改造條件的電廠預(yù)期達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，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%。
《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，全面推動(dòng)煤電機(jī)組靈活性改造。“十三五”期間，將在“三北”地區(qū)推行熱電機(jī)組靈活性改造約 1.33 億千瓦，純凝機(jī)組改造約 8200 萬(wàn)千瓦；其它地方純凝改造約 450 萬(wàn)千瓦。改造完成后，將增加調(diào)峰能力 4600 萬(wàn)千瓦，其中“三北”地區(qū)增加 4500 萬(wàn)千瓦。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布的《服務(wù)新能源發(fā)展報(bào)告 2021》，2020 年“三北”地區(qū)完成火電機(jī)組改造 2466 萬(wàn)千瓦。“十三五”期間，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)累計(jì)完成火電機(jī)組改造 1.62 億千瓦，其中“三北”地區(qū)完成火電機(jī)組容量改造 8241 萬(wàn)千瓦，提供調(diào)節(jié)能力 1501 萬(wàn)千瓦。
我國(guó)靈活調(diào)節(jié)電源比重較歐美等國(guó)偏低。根據(jù)中電聯(lián) 2020 年 5 月所發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行政策研究》，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)以煤電為主，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比不到 6%。相較而言，歐美等國(guó)靈活電源比重較高，西班牙、德國(guó)、美國(guó)占比分別為 34%、18%、49%。
近日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于開(kāi)展全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)的通知》。通知提出，煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，“十四五”期間完成靈活性改造 2 億千瓦，可增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力 3000-4000 萬(wàn)千瓦。據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在 500-1500 元。根據(jù)國(guó)家規(guī)劃及中電聯(lián)所統(tǒng)計(jì)的單位成本進(jìn)行測(cè)算，“十四五”期間煤電靈活性改造投資額約為 150-600 億元。
從經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)看，完善的市場(chǎng)機(jī)制是煤電靈活性配置切實(shí)有效的驅(qū)動(dòng)力。據(jù)中電聯(lián)，丹麥的火電利用小時(shí)數(shù)從調(diào)峰前的 5000 小時(shí)下降到了調(diào)峰后的 2500-3000 小時(shí)，但調(diào)峰收入仍然確保了其可以獲得合理的收益。而目前，我國(guó)目前的輔助服務(wù)市場(chǎng)可能不足以激勵(lì)煤電靈活性配置。當(dāng)前我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模小，輔助服務(wù)資源明顯低于國(guó)外成熟市場(chǎng)，2020 年輔助服務(wù)總補(bǔ)償金額僅占發(fā)電側(cè)總電費(fèi)的約 1.5%，其中約 4 成還是調(diào)峰費(fèi)用，而國(guó)外成熟市場(chǎng)一般該比率在 5%左右，且不含調(diào)峰費(fèi)用。以《火電機(jī)組深度調(diào)峰經(jīng)濟(jì)性分析》一文對(duì)調(diào)峰機(jī)組盈虧的測(cè)算，在文中所設(shè)的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)下（即機(jī)組負(fù)荷率 30%時(shí)，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為 0.3 元/kWh；機(jī)組負(fù)荷率 40%時(shí)，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.2 元/kWh；機(jī)組負(fù)荷率 30%時(shí)，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為 0 元/kWh）。由于火電機(jī)組在深度調(diào)峰運(yùn)行時(shí)成本明顯上升，300 MW 機(jī)組基本處于虧損狀態(tài)，600 MW 機(jī)組在接近 30%負(fù)荷率時(shí)有可能實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。
展望未來(lái)，電價(jià)改革持續(xù)深化下，調(diào)峰價(jià)值有所凸顯，有望帶動(dòng)火電靈活性改造進(jìn)程加速。今年 7 月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》，明確了三個(gè)方面的優(yōu)化，明顯拉大了峰谷電價(jià)價(jià)差。（1）峰谷電價(jià)：合理確定峰谷電價(jià)價(jià)差，上年或當(dāng)年預(yù)計(jì)最大系統(tǒng)峰谷差率超過(guò) 40%的地方，峰谷電價(jià)價(jià)差原則上不低于 4:1；其他地方原則上不低于 3:1；（2）尖峰電價(jià)：在峰谷電價(jià)的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際推行，尖峰時(shí)段根據(jù)前兩年當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)最高負(fù)荷 95%及以上用電負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)段合理確定，電價(jià)在峰段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮比例原則上不低于 20%；（3）季節(jié)性電價(jià)：考慮季節(jié)性因素分季劃分峰谷時(shí)段，水電大省健全豐枯機(jī)制。9 月以來(lái)，浙江、廣東和河南已經(jīng)相繼出臺(tái)分時(shí)電價(jià)完善機(jī)制拉大峰谷電價(jià)價(jià)差。本次深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革明確提出要加快落實(shí)分時(shí)電價(jià)政策，建立尖峰電價(jià)機(jī)制，引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰用電，削峰填谷，做好市場(chǎng)交易與分時(shí)電價(jià)政策的銜接。各地進(jìn)一步調(diào)整工商業(yè)電價(jià)，例如云南省發(fā)布征求意見(jiàn)稿，峰時(shí)段電價(jià)在平時(shí)段基礎(chǔ)上上浮 50%、廣西的高耗能企業(yè)電價(jià)直接上浮 50%進(jìn)行結(jié)算。
1.1. 可再生能源高增，火電靈活性改造重要性提升
堅(jiān)持能耗雙控，減排工作較為緊迫。近期國(guó)常會(huì)在提出“中央發(fā)電企業(yè)要保障所屬火電機(jī)組應(yīng)發(fā)盡發(fā)”的同時(shí)，明確要堅(jiān)決遏制“兩高”項(xiàng)目盲目發(fā)展；并提出做好分類調(diào)節(jié)，對(duì)高耗能行業(yè)可由市場(chǎng)交易形成價(jià)格，不受上浮 20%的限制，可見(jiàn)減排工作仍較為緊迫。目前我國(guó)電源結(jié)構(gòu)仍以煤電為主，2020 年煤炭發(fā)電占比達(dá) 61%。
在碳中和及能耗雙控背景下，我國(guó)可再生能源有望加速發(fā)展。此前發(fā)布的《完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度方案》明確了完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度的總體目標(biāo)，并提出，對(duì)超額完成激勵(lì)性可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重的地區(qū)，超出最低可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重的消納量不納入該地區(qū)年度和五年規(guī)劃當(dāng)期能源消費(fèi)總量考核。“十三五”期間，光伏和風(fēng)電的裝機(jī)增速分別為 35%和 17.6%，遠(yuǎn)高于火電的 4%。根據(jù) 2 月 5 日所發(fā)報(bào)告《新能源運(yùn)營(yíng)：高景氣優(yōu)質(zhì)賽道，估值有望提升》中的測(cè)算，截至 2030 年末，我國(guó)風(fēng)光裝機(jī)容量合計(jì)將達(dá) 16.5 億千瓦，占總裝機(jī)容量的比例也將達(dá)到 45%。在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)指引下，預(yù)計(jì)到 2060 年，我國(guó)風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電量占比將達(dá) 65%，可再生能源將從能源電力消費(fèi)的增量補(bǔ)充變?yōu)樵隽恐黧w，煤電等傳統(tǒng)化石能源將退為輔助性電源。
風(fēng)光發(fā)電受地域環(huán)境限制較大。風(fēng)光發(fā)電存在季節(jié)性能源分布不均，天氣影響較大，發(fā)電出力波動(dòng)性、隨機(jī)性較大等問(wèn)題，給持續(xù)可靠供電帶來(lái)挑戰(zhàn)。據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，今年 1-8月，火電的日均利用小時(shí)數(shù)高達(dá) 12.45 小時(shí)，而風(fēng)電約為 6.25 小時(shí)，光伏約為 3.7 小時(shí)。今年 9 月 23 日至 25 日，遼寧就由于風(fēng)電驟減加劇電力供應(yīng)缺口等原因被迫拉閘限電
在新能源裝機(jī)大幅提升的背景下，新能源電力電量充分消納與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的矛盾越發(fā)凸顯，系統(tǒng)靈活性提升的重要性也日益提升。具體來(lái)看，靈活性提升的方式包括引入需求側(cè)響應(yīng)、建設(shè)抽水蓄能電站、建設(shè)電化學(xué)儲(chǔ)能電站和火電靈活性改造等。其中，火電機(jī)組靈活性改造具有改造效果好、性價(jià)比高、周期短等優(yōu)點(diǎn)，可以在充分保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，緩解“以熱定電”和可再生能源消納之間的矛盾。同時(shí)，由于目前我國(guó)火電占比較高，因而實(shí)施火電靈活性改造是提升電力系統(tǒng)靈活性較為現(xiàn)實(shí)可行的選擇。
目前，國(guó)外已存在利用煤電靈活性改造、增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、促進(jìn)新能源消納的先例。以丹麥和德國(guó)為例，丹麥煤電機(jī)組改造后最小出力低至 15%-20%，德國(guó)為 25%-30%。
1.2. 電價(jià)改革持續(xù)深化，有望帶動(dòng)火電靈活性改造進(jìn)程加速
2016 年，國(guó)家能源局下發(fā)《關(guān)于火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目通知》，正式啟動(dòng)火電機(jī)組靈活性改造的示范試點(diǎn)工作。本次安排“三北”地區(qū) 21 個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，合計(jì)改造規(guī)模 1635 萬(wàn)千瓦。通過(guò)靈活性改造，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，部分具備改造條件的電廠預(yù)期達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，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%。
《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，全面推動(dòng)煤電機(jī)組靈活性改造。“十三五”期間，將在“三北”地區(qū)推行熱電機(jī)組靈活性改造約 1.33 億千瓦，純凝機(jī)組改造約 8200 萬(wàn)千瓦；其它地方純凝改造約 450 萬(wàn)千瓦。改造完成后，將增加調(diào)峰能力 4600 萬(wàn)千瓦，其中“三北”地區(qū)增加 4500 萬(wàn)千瓦。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布的《服務(wù)新能源發(fā)展報(bào)告 2021》，2020 年“三北”地區(qū)完成火電機(jī)組改造 2466 萬(wàn)千瓦。“十三五”期間，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)內(nèi)累計(jì)完成火電機(jī)組改造 1.62 億千瓦，其中“三北”地區(qū)完成火電機(jī)組容量改造 8241 萬(wàn)千瓦，提供調(diào)節(jié)能力 1501 萬(wàn)千瓦。
我國(guó)靈活調(diào)節(jié)電源比重較歐美等國(guó)偏低。根據(jù)中電聯(lián) 2020 年 5 月所發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行政策研究》，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)以煤電為主，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比不到 6%。相較而言，歐美等國(guó)靈活電源比重較高，西班牙、德國(guó)、美國(guó)占比分別為 34%、18%、49%。
近日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于開(kāi)展全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)的通知》。通知提出，煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，“十四五”期間完成靈活性改造 2 億千瓦，可增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力 3000-4000 萬(wàn)千瓦。據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在 500-1500 元。根據(jù)國(guó)家規(guī)劃及中電聯(lián)所統(tǒng)計(jì)的單位成本進(jìn)行測(cè)算，“十四五”期間煤電靈活性改造投資額約為 150-600 億元。
從經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)看，完善的市場(chǎng)機(jī)制是煤電靈活性配置切實(shí)有效的驅(qū)動(dòng)力。據(jù)中電聯(lián)，丹麥的火電利用小時(shí)數(shù)從調(diào)峰前的 5000 小時(shí)下降到了調(diào)峰后的 2500-3000 小時(shí)，但調(diào)峰收入仍然確保了其可以獲得合理的收益。而目前，我國(guó)目前的輔助服務(wù)市場(chǎng)可能不足以激勵(lì)煤電靈活性配置。當(dāng)前我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模小，輔助服務(wù)資源明顯低于國(guó)外成熟市場(chǎng)，2020 年輔助服務(wù)總補(bǔ)償金額僅占發(fā)電側(cè)總電費(fèi)的約 1.5%，其中約 4 成還是調(diào)峰費(fèi)用，而國(guó)外成熟市場(chǎng)一般該比率在 5%左右，且不含調(diào)峰費(fèi)用。以《火電機(jī)組深度調(diào)峰經(jīng)濟(jì)性分析》一文對(duì)調(diào)峰機(jī)組盈虧的測(cè)算，在文中所設(shè)的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)下（即機(jī)組負(fù)荷率 30%時(shí)，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為 0.3 元/kWh；機(jī)組負(fù)荷率 40%時(shí)，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.2 元/kWh；機(jī)組負(fù)荷率 30%時(shí)，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為 0 元/kWh）。由于火電機(jī)組在深度調(diào)峰運(yùn)行時(shí)成本明顯上升，300 MW 機(jī)組基本處于虧損狀態(tài)，600 MW 機(jī)組在接近 30%負(fù)荷率時(shí)有可能實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。
展望未來(lái)，電價(jià)改革持續(xù)深化下，調(diào)峰價(jià)值有所凸顯，有望帶動(dòng)火電靈活性改造進(jìn)程加速。今年 7 月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》，明確了三個(gè)方面的優(yōu)化，明顯拉大了峰谷電價(jià)價(jià)差。（1）峰谷電價(jià)：合理確定峰谷電價(jià)價(jià)差，上年或當(dāng)年預(yù)計(jì)最大系統(tǒng)峰谷差率超過(guò) 40%的地方，峰谷電價(jià)價(jià)差原則上不低于 4:1；其他地方原則上不低于 3:1；（2）尖峰電價(jià)：在峰谷電價(jià)的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際推行，尖峰時(shí)段根據(jù)前兩年當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)最高負(fù)荷 95%及以上用電負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)段合理確定，電價(jià)在峰段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮比例原則上不低于 20%；（3）季節(jié)性電價(jià)：考慮季節(jié)性因素分季劃分峰谷時(shí)段，水電大省健全豐枯機(jī)制。9 月以來(lái)，浙江、廣東和河南已經(jīng)相繼出臺(tái)分時(shí)電價(jià)完善機(jī)制拉大峰谷電價(jià)價(jià)差。本次深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革明確提出要加快落實(shí)分時(shí)電價(jià)政策，建立尖峰電價(jià)機(jī)制，引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰用電，削峰填谷，做好市場(chǎng)交易與分時(shí)電價(jià)政策的銜接。各地進(jìn)一步調(diào)整工商業(yè)電價(jià)，例如云南省發(fā)布征求意見(jiàn)稿，峰時(shí)段電價(jià)在平時(shí)段基礎(chǔ)上上浮 50%、廣西的高耗能企業(yè)電價(jià)直接上浮 50%進(jìn)行結(jié)算。
