燃煤火電機組深度調峰交易收益測算模型與分析

張彬 趙金濤 崔燕君

摘 要：本文分析解讀了河南電力輔助服務交易規則，建立數據庫，對不同等級機組參與深度調峰交易結果進行大數據分析，最后提出火電機組參與電力調峰輔助服務成本、收益核算的模型。

關鍵詞：輔助服務;測算模型;成本;收益;供電煤耗;深調煤耗

中圖分類號：TM721文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）34-0076-04

Calculation Model and Analysis of the Revenue of Depth

Peak-Adjusting Operation of Coal-Fired Thermal Power Units

ZHANG Bin ZHAO Jintao CUI Yanjun

（Henan Electric Power Co.， Ltd.， Pingdingshan Power Generation Branch，Pingdingshan Henan 467312）

Abstract： This paper analyzed and interpreted the relevant rules of Henan electric power auxiliary service transaction， established a database and conduct big data analysis to the results of different installed capacity thermal power units participating in electricity peak adjustment auxiliary service， and put forward the cost and Income calculation model of thermal power units participating in electricity peak adjustment auxiliary service.

Keywords： peak shaving service;calculation model;cost;benefit;the power supply coal consumption rate;depth peak-shaving coal consumption rates

電力調峰輔助服務交易包括機組深度調峰交易、火電應急啟停交易等。其中，深度調峰交易主要是通過降低火電機組出力，解決風電、光伏清潔能源發展與棄風、棄光的矛盾，為新能源消納提供空間[1]。為完善和深化河南省電力調峰輔助服務分擔機制，發揮市場在資源配置中的決定性作用，提升風電、光伏等清潔能源的消納空間，提高河南電網調峰能力，2019年8月20日，河南能源監管辦制定印發《河南電力調峰輔助服務交易規則（試行）》，并于2020年1月1日啟動河南省電力調峰輔助服務交易正式運行。

1 電力調峰輔助服務交易規則解讀

1.1 交易主體

電力調峰輔助服務堅持誰受益、誰承擔的原則，按需調用，公平調度。深度調峰交易開展初期，賣方暫為統調公用燃煤火電機組，買方為集中式風電和光伏，以及出力未減到有償調峰基準的統調公用燃煤火電機組[2]。

1.2 深度調峰交易補償基準及價格機制

火電機組有償調峰基準為初始額定容量的50%，機組采用“階梯式”負荷率分段式報價，實行日前報價，統一出清，按臺次結算，發電機組參與深度調峰輔助服務交易，不影響機組原有合同電量的執行，具體報價基準見表1。

1.3 深度調峰交易費用核算機制

根據規則，深度調峰期間省網發電機組深度調峰輔助服務費用計算方式如下：

第一，機組深度調峰服務費=該機組各分段區間對應深度調峰電量與各分段區間對應出清價格乘積的合計數。

第二，深度調峰交易電量是指火電機組在各深度調峰分檔區間內平均負荷率低于50%形成的未發電量。

第三，全網深度調峰服務費=K*∑（機組各分段區間對應深度調峰交易電量與各分段區間對應出清價格乘積的合計數）。K為合理調控調峰輔助服務費總盤子設置的調節系數，取值0～2，具體根據市場運行實際情況對K進行調節。

2 深度調峰對火電機組安全經濟的影響

2.1 深度調峰對火電機組運行安全的影響

深度調峰期間，機組負荷率低，鍋爐方面低負荷風量偏高難以控制，容易引起排煙溫度低，造成低溫腐蝕，同時存在低負荷燃燒不穩、給水流量波動大等問題[3]。汽輪機方面主要是低負荷需要退出一臺汽動給水泵旋轉備用，備用期間汽動給水泵的前置泵有竄軸現象;深度調峰期間汽輪機低壓缸進汽量減少，鼓風摩擦損失增大，低壓缸排汽溫度升高[3]。

2.2 深度調峰對火電機組經營指標的影響

劉國福等人的研究結果表明，機組負荷率每降低1個百分點影響供電煤耗升高0.37 g/kWh[4];高寬等人指出，當機組負荷率下限由50%下調到40%時，汽輪機熱耗上升2.0%～4.0%，影響供電煤耗升高8～14 g/kWh[5];吳瑞康等人的最新研究結果表明，1 000 MW超超臨界機組負荷率由50%降低到40%，機組供電煤耗升高22.4 g/kWh[6]。

某公司2×1 000 MW超超臨界機組參與深度調峰前后機組能耗指標變化情況如下：2020年2月，該公司#2機組參與電網深度調峰的調峰深度下限為35%，當月機組平均負荷率46%，同比降低21.33個百分點;發電廠用電率4.19%，同比上升1.08個百分點;供電煤耗305 g/kWh，同比升高16.89 g/kWh。可見，深度調峰對煤電機組供電煤耗指標有較大影響，進而造成發電成本大幅升高。

3 省網機組深度調峰數據分析

本文建立了省網400家并網運行電廠（站）深度調峰交易數據庫，并對參與深度調峰交易的42家300 MW及以上等級燃煤火電廠的深度調峰數據進行了分析。

3.1 分等級機組深調交易電量情況分析

為便于對比不同等級機組參與深度調峰的能力，本文引入深調電量折算小時數和深調影響負荷率這兩個概念。深調電量折算小時數為統計周期內機組累計深度調峰交易電量折算的利用小時數，深調影響負荷率為統計周期內機組累計深度調峰交易電量與統計周期內機組額定發電能力的比值。在所建立的數據庫中，若機組某天深度調峰交易電量大于0，則認為該機組當日參與深度調峰交易。

表2至表4是2020年2月份河南省1 000、600、300 MW燃煤火電機組深調交易電量情況。由表2可知，2月份1 000 MW機組深調電量折算小時數為1.63 h，深調影響負荷率為6.80%;從表3可知，600 MW機組深調電量折算小時數為1.61 h，深調影響負荷率為6.69%;從表4可知，300 MW機組深調電量折算小時數為1.0 h，深調影響負荷率為4.37%。

總的來說，1 000 MW機組深調電量折算小時數最高，可見，大容量、高參數燃煤火電機組由于能耗低在深度調峰業務中具有一定優勢。根據常規燃煤發電機組單位產品能源消耗限額[7]，1 000 MW燃煤火電機組負荷率每降低1個百分點影響供電煤耗升高0.58 g/kWh;600 MW燃煤火電機組負荷率每降低1個百分點影響供電煤耗升高0.61 g/kWh;300 MW燃煤火電機組負荷率每降低1個百分點影響供電煤耗升高0.65 g/kWh。由此可知，該月參與深度調峰交易的1 000 MW燃煤火電機組供電煤耗平均升高3.95g /kWh，600 MW燃煤火電機組供電煤耗平均升高4.08 g/kWh，300 MW燃煤火電機組供電煤耗平均升高2.84 g/kWh。一方面，燃煤機組積極參與深度調峰交易促進清潔能源消納與參與深度調峰交易后機組能耗水平大幅升高兩者相矛盾;另一方面，深度調峰交易初期，賣方暫為統調公用燃煤火電機組，僅并網運行的統調燃煤機組參與深度調峰業務，自備電廠不參與深度調峰交易且不產生任何考核、分攤費用，長遠來看，不利于深度調峰交易公平、充分開展。此外，當前火電企業普遍將機組深調交易中增加的燃料成本均攤到度電燃料成本中，造成機組能耗、成本指標大幅升高，使大容量、高參數機組的節能降耗優勢難以得到充分發揮。

3.2 分等級機組深調考核、分攤情況分析

表5至表7分別是2020年2月份河南省1 000、600、300 MW燃煤火電機組參與深調交易中標電量情況。從表5可知，該月1 000 MW機組考核費用為284元/MWh，分攤費用為712元/MWh;從表6可知，600 MW機組考核費用為938元/MWh，分攤費用為367元/MWh;從表7可知，300 MW機組考核費用為888元/MWh，分攤費用為296元/MWh。由此可知，燃煤火電機組在參與深度調峰業務時不僅供電煤耗大幅提升，度電考核、分攤費用也是一筆較高的費用，同樣會對燃煤火電企業生產經營指標產生較大影響。

近年來，燃煤火電企業積極承擔社會責任，每年投入巨額資金進行安全、環保、節能改造，不斷提升環保排放標準，各項能耗指標逐年降低，火電機組積極參與深度調峰，主動給風電、光伏等清潔能源消納讓出空間，為全社會節能降耗工作做出巨大貢獻。隨著煤炭去產能和電力市場化改革不斷推進，隨之而來的是煤炭供應偏緊、煤價高位運行和煤電機組上網電價持續退坡，加之非水可再生能源發電配額考核機制的出臺，煤電企業的生產經營面臨嚴峻的考驗。針對電力調峰輔助服務新興業務的出現，燃煤火電機組急需一項新的成本、收益核算標準，以實現既能促進清潔能源消納又能來準確反映機組的真實能耗水平。

4 深調成本收益考核模型

深度調峰作為一種全新的電力交易，與基本輔助服務相比已發生了質的變化，是傳統發電和供熱之外的一項新業務，該項業務的收入是深度調峰補償費用，成本是由此而增加的能耗成本。

為客觀真實地反映其業務實質，建立燃煤火電機組深度調峰成本、收益核算模型如下：該模型測算時間為1 h。機組深度調峰期間的發電變動成本參考50%負荷率下的機組發電變動成本，即深調期間機組供電煤耗等于50%負荷下機組供電煤耗。深度調峰期間機組供電煤耗增加值定義為深調煤耗，深度調峰的成本為深調煤耗對應的燃料成本，深調收入為深度調峰業務的結算費用，利潤為深調收入與深調成本的差值。該核算模型將深度調峰期間機組增加的燃料成本從機組能耗成本中提取出來單獨核算，作為深度調峰業務的成本與深度調峰收入對應起來，從而使機組能耗水平恢復到正常水平，可以提升燃煤火電機組參與深度調峰業務的積極性，促進清潔能源消納。

5 相關建議

第一，建議燃煤火電企業將深調增加的燃料成本作為深度調峰的成本，將深度調峰業務結算費用作為深度調峰業務的收入，以客觀真實地反映機組能耗指標。這既能較好地解決深調收入與成本核算問題，又能真實客觀地反映機組正常能耗水平。

第二，為確保電力調峰輔助服務交易公平、充分開展，建議包括自備電廠在內的所有并網運行的燃煤火電機組同臺競爭，共同參與電力調峰輔助服務市場交易，還原電力輔助服務交易的市場本位。

第三，建議燃煤火電機組在確保自身收益的前提下積極參與深度調峰業務，促進全社會清潔能源消納，并實現燃煤火電機組能耗指標持續優化。

參考文獻：

[1]劉鵬.火電廠參與調峰輔助服務策略研究[J].東北電力技術，2018（4）：38-41.

[2]河南能監辦.《河南電力調峰輔助服務交易規則（試行）》[Z].2019-08-05.

[3]王學禮.關于提高1 000 MW超超臨界火電機組深度調峰安全性的研究[J].科學與信息化，2018（34）：97.

[4]劉福國.燃煤發電機組負荷率影響供電煤耗的研究[J].電站系統工程，2008（4）：47-49.

[5]高寬.燃煤機組調峰至40%對汽輪機設備的影響//第二屆綜合能源服務創新與電力物聯網建設大會.2019.

[6]吳瑞康.燃煤機組深度調峰對汽輪機設備的影響[J].熱力發電，2018（5）：89-94.

[7]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.常規燃煤發電機組單位產品能源消耗限額：GB21258—2007[S].北京：中國標準出版社，2007.