廣東調(diào)頻市場改革對燃?xì)鈾C(jī)組的影響分析

中海油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司 雷連白 蔣 韜

隨著電力體制改革的持續(xù)深入，為更好的與現(xiàn)行電力市場銜接，近年來廣東省積極推動電力輔助服務(wù)市場改革。2018年8月廣東省國家能源局南方監(jiān)管局發(fā)布了《廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場交易規(guī)則（試行）的通知》（南方監(jiān)能局[2018]272號），2018年9月開始把調(diào)頻作為獨(dú)立市場開展交易及進(jìn)行競爭；2020年12月中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心進(jìn)一步發(fā)布了《南方區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)市場交易規(guī)則（征求意見稿）》（總調(diào)市場[2020]5號），2021年7月在廣東、廣西、海南三省正式運(yùn)行。

1 廣東省儲能項(xiàng)目改造對燃?xì)鈾C(jī)組的影響

2018年9月廣東省開始啟動調(diào)頻市場結(jié)算試運(yùn)行。市場初期，調(diào)頻性能優(yōu)越的燃?xì)鈾C(jī)組獲得的調(diào)頻收益大幅增加。在市場利益的驅(qū)動下，此后一些燃煤機(jī)組紛紛上馬儲能項(xiàng)目，燃煤機(jī)組儲能項(xiàng)目的改造升級大幅提升了其調(diào)頻性能和市場競爭力。由于全省發(fā)電機(jī)組綜合調(diào)頻性能的提升，廣東省調(diào)頻市場補(bǔ)償規(guī)模由最初的4500萬元/月迅速增加至2020年8月高峰的15604萬元/月，在此消彼長之下，市場上燃煤與燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)頻收益排序情況也發(fā)生了較大的變化。

從表1的調(diào)頻收益數(shù)據(jù)對比分析可看出，調(diào)頻收益前十名中燃?xì)怆姀S從2018年、2019年的7～8家減少到了2020年的2家，其中上榜的煤機(jī)均進(jìn)行了儲能項(xiàng)目改造，由此也反映出燃煤機(jī)組儲能項(xiàng)目改造完成后對燃?xì)鈾C(jī)組調(diào)頻市場收益造成影響和沖擊。截止至2021年6月，廣東全省已有21家電廠完成了儲能項(xiàng)目改造（包括20家燃煤電廠和1家燃?xì)怆姀S），儲能容量合計(jì)達(dá)到317MW，其中儲能改造規(guī)模最大的小漠電廠其儲能容量約為30WM。根據(jù)近期多家發(fā)電廠發(fā)布的儲能項(xiàng)目招標(biāo)情況，預(yù)計(jì)未來廣東省內(nèi)火電機(jī)組儲能項(xiàng)目改造將成為趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，完成儲能項(xiàng)目改造的燃煤機(jī)組平均收益由改造前的約6萬元/天增加至約218萬元/天，提高了36倍。

表1 2018～2020年11月調(diào)頻收益前十排名情況

2 南方區(qū)域調(diào)頻市場建設(shè)對廣東燃?xì)鈾C(jī)組的影響

2.1 南方區(qū)域調(diào)頻市場建設(shè)

南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則于2020年12月28日開始實(shí)施和試運(yùn)行，2021年7月1日進(jìn)入正式運(yùn)行。南方區(qū)域形成統(tǒng)一的調(diào)頻市場后，市場規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，競爭加劇。南方區(qū)域調(diào)頻市場建設(shè)分兩個階段開展：第一階段，市場范圍覆蓋廣東、廣西、海南三省(區(qū))，同期建設(shè)云南異步電網(wǎng)調(diào)頻市場(已于2020年10月進(jìn)入試運(yùn)行)，兩個子市場的市場結(jié)構(gòu)、交易機(jī)制、價(jià)格機(jī)制等方面基本保持一致，異步聯(lián)網(wǎng)期間各自相對獨(dú)立運(yùn)行；第二階段，于2022年將貴州納入南方區(qū)域調(diào)頻市場，屆時(shí)調(diào)頻輔助服務(wù)市場機(jī)制將在南方五省區(qū)實(shí)現(xiàn)全覆蓋[3]。

2.2 南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則對廣東調(diào)頻市場的影響

南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則對廣東調(diào)頻市場的影響主要如下：

調(diào)頻市場范圍擴(kuò)大，調(diào)頻空間由廣東本省增加至廣東、廣西、海南三省。試運(yùn)行初期，調(diào)頻資源分布區(qū)內(nèi)市場主體提供的調(diào)頻容量占分布區(qū)總需求比例下限設(shè)置為90%，并視市場運(yùn)行情況擇機(jī)放開至80%。

水電機(jī)組正式納入調(diào)頻市場，與火電機(jī)組同臺競爭。由于水電的加入，南方區(qū)域市場范圍內(nèi)AGC發(fā)電單元的平均標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)速率大幅度提升，由此前的約12MW/分鐘增加至約30MW/分鐘，并使得全省火電機(jī)組的綜合調(diào)頻性能K值下降約50%。據(jù)測算，水電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)頻速率約為78MW/分鐘，區(qū)域內(nèi)最快的水電機(jī)組調(diào)頻速率超過90MW/分鐘,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于調(diào)節(jié)速率最快的火電機(jī)組55MW/分鐘（經(jīng)過變負(fù)荷速率改造后的燃?xì)鈾C(jī)組）。

目前，南方區(qū)域內(nèi)天一、天二、龍灘水電機(jī)組納入廣西調(diào)頻資源分布區(qū)參與運(yùn)行，水電機(jī)組總裝機(jī)容量達(dá)8820MW,參與市場競爭的調(diào)頻容量約為529MW（按南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則發(fā)電單元標(biāo)準(zhǔn)調(diào)頻容量計(jì)算。）假設(shè)整個廣東區(qū)域夏季的調(diào)頻容量平均為1000MW，以調(diào)頻性能優(yōu)先排序進(jìn)行出清，市場上水電機(jī)組以20%的容量參與廣東省調(diào)頻市場出清約為158MW，區(qū)域內(nèi)的調(diào)頻儲能裝機(jī)容量約為317MW,則剩余燃?xì)鈾C(jī)組可競爭的調(diào)頻容量空間最大為525MW。以廣東省內(nèi)燃?xì)鈾C(jī)組裝機(jī)容量28000MW計(jì)算，其可參與市場競爭的調(diào)頻容量預(yù)估為980MW，由此市場一半以上的燃?xì)鈾C(jī)組將無法獲得調(diào)頻收益。

2.3 南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則對燃?xì)鈾C(jī)組調(diào)頻收益的影響

以廣東省內(nèi)某大型調(diào)頻性能優(yōu)越的燃?xì)怆姀S為例，該廠現(xiàn)有五套9F型燃?xì)鈾C(jī)組，其中#1、#2機(jī)組為GE公司生產(chǎn)的9F型單軸390MW燃?xì)鈾C(jī)組，并于2019年進(jìn)行了變負(fù)荷速率改造；#3/4、#5/6、#7/8機(jī)組為東方電氣生產(chǎn)的9F改進(jìn)型雙軸460MW燃?xì)鈾C(jī)組。對該公司燃?xì)鈾C(jī)組參與廣東調(diào)頻市場的情況在新、舊規(guī)則不同情況下進(jìn)行對比分析如下：

對燃?xì)鈾C(jī)組綜合調(diào)頻性能K值的影響。在不同規(guī)則下該廠機(jī)組綜合調(diào)頻性能K值如表2。可看出在執(zhí)行南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則后，該廠五套9F型燃?xì)鈾C(jī)組的綜合調(diào)頻性能K值下降了約50%。

表2 廣東省規(guī)則與南方區(qū)域規(guī)則燃?xì)鈾C(jī)組綜合調(diào)頻性能K值對比

對燃?xì)鈾C(jī)組申報(bào)排序價(jià)格的影響。在南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則下，歸一化之后的綜合調(diào)頻性能評價(jià)指標(biāo)P值（P值越低，排序價(jià)格越高）大幅降低，并導(dǎo)致其申報(bào)排序價(jià)格明顯升高。不同規(guī)則下，該廠不同類型機(jī)組按最低價(jià)申報(bào)其出清排序價(jià)格如表3。可看出，在南方區(qū)域調(diào)頻新規(guī)則下，相同報(bào)價(jià)經(jīng)變負(fù)荷速率改造的#1、#2機(jī)其出清排序價(jià)格相對較低，具有出清排序優(yōu)勢，而未經(jīng)改造的#3/4、#5/6、#7/8燃?xì)鈾C(jī)組歸一化后的P值僅為0.52，按最低價(jià)格5.5元/MW申報(bào)，其出清排序價(jià)格為10.58元/MW。目前廣東省調(diào)頻市場出清中標(biāo)價(jià)格約為11.0元/MW左右，該類型燃?xì)鈾C(jī)組已經(jīng)處于出清的邊界范圍。

表3 廣東省規(guī)則與南方區(qū)域規(guī)則出清排序價(jià)格

對燃?xì)鈾C(jī)組調(diào)頻收益的影響。以該廠連續(xù)運(yùn)行機(jī)組為例。在原廣東調(diào)頻市場規(guī)則下，該廠單臺/套連續(xù)運(yùn)行機(jī)組每日的調(diào)頻收益約為19.0萬元（2020年12月前），在南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則下，該廠單臺連續(xù)運(yùn)行的9F燃?xì)鈾C(jī)組在南方區(qū)域調(diào)頻新規(guī)則下，每日平均收益降至10.4萬元/天，降幅達(dá)45%。

3 燃?xì)鈾C(jī)組提高調(diào)頻性能和市場收益的措施

通過上述分析可知，在廣東省開展調(diào)頻市場交易初期，具有調(diào)頻性能優(yōu)勢的燃?xì)鈾C(jī)組獲得了較好的市場收益，有效增加了燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電的積極性。隨著儲能機(jī)組增加及南方區(qū)域調(diào)頻市場新規(guī)則的實(shí)施，燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)頻優(yōu)勢逐漸被市場上的儲能和水電機(jī)組所取代。燃?xì)鈾C(jī)組提高調(diào)頻性能和市場收益的措施分析如下：

推進(jìn)燃?xì)鈾C(jī)組變負(fù)荷速率改造或調(diào)頻儲能項(xiàng)目改造。燃?xì)鈾C(jī)組進(jìn)行變負(fù)荷速率改造或調(diào)頻儲能改造是提升燃?xì)鈾C(jī)組調(diào)頻性能的有效途徑。根據(jù)上述某燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)#1、#2燃?xì)鈾C(jī)組變負(fù)荷速率改造經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)變負(fù)荷速率改造后的燃?xì)鈾C(jī)組，其綜合調(diào)頻性能K值約是改造前的1.5倍，即便與改造后的燃煤儲能機(jī)組同臺競爭，其K值仍然位列榜首。然而燃?xì)鈾C(jī)組變負(fù)荷速率改造有其局限性，一是根據(jù)燃?xì)鈾C(jī)組廠家提供的數(shù)據(jù)，目前只有GE公司生產(chǎn)的9F型燃?xì)鈾C(jī)組有變負(fù)荷速率改造的經(jīng)驗(yàn)，且改造成本相對較低，其他廠家提供的報(bào)價(jià)則遠(yuǎn)高于達(dá)到相同調(diào)頻性能效果的儲能改造成本；其次，由于變負(fù)荷速率改造改變的是燃?xì)鈾C(jī)組的機(jī)械調(diào)速性能，因此其必然會對燃?xì)鈾C(jī)組設(shè)備的壽命產(chǎn)生一定的傷害。相對而言，與燃煤機(jī)組一樣通過儲能項(xiàng)目改造對機(jī)組調(diào)頻性能的提升更加明顯，且隨著化學(xué)儲能電池的技術(shù)改進(jìn)及成本下降，通過儲能技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性也不斷增強(qiáng)。目前廣東省內(nèi)已有一家燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)進(jìn)行了儲能改造，經(jīng)過儲能改造后的燃?xì)鈾C(jī)組其調(diào)頻性能仍然在燃煤儲能改造機(jī)組之上，儲能改造對燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)頻性能提升依然明顯。

調(diào)頻市場規(guī)則需要進(jìn)一步完善。在國家“30,60”碳達(dá)峰、碳中和背景下，相對于燃煤發(fā)電，燃?xì)獍l(fā)電的降碳、減排效果優(yōu)勢明顯。然而，由于天然氣發(fā)電的燃料成本相對較高以及燃煤、燃?xì)鈱?shí)行不同的碳配額政策，燃?xì)獍l(fā)電減碳、調(diào)峰的優(yōu)勢并沒有通過市場反映到經(jīng)營效益上。為此，為提高燃?xì)鈾C(jī)組的市場競爭力，在調(diào)頻市場規(guī)則建設(shè)層面，應(yīng)繼續(xù)提高市場活躍度，在市場建設(shè)初期需要對調(diào)頻價(jià)格進(jìn)行一定的保護(hù)，可參照不同類型機(jī)組實(shí)行差異化價(jià)格機(jī)制，以避免各類型機(jī)組惡性競爭。

及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化報(bào)價(jià)策略。對于未經(jīng)改造的燃?xì)鈾C(jī)組，已處于調(diào)頻市場出清的邊界范圍，為獲取調(diào)頻收益，建議該部分機(jī)組按市場最低價(jià)格（5.5元/MW）申報(bào)，盡量確保在調(diào)頻市場中標(biāo)出清；優(yōu)化燃?xì)鈾C(jī)組運(yùn)行方式。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，燃?xì)鈾C(jī)組中標(biāo)調(diào)頻市場的里程與機(jī)組的運(yùn)行方式及負(fù)荷率密切相關(guān)，因此爭取機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，避免由于自身原因退出AGC運(yùn)行，安排合理的機(jī)組負(fù)荷曲線，可有效增加燃?xì)鈾C(jī)組在調(diào)頻市場的中標(biāo)機(jī)率和收益。