燃煤火電機(jī)組深度調(diào)峰交易收益測(cè)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(wù)交易規(guī)則，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)不同等級(jí)機(jī)組參與深度調(diào)峰交易結(jié)果進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，最后提出火電機(jī)組參與電力調(diào)峰輔助服務(wù)成本、收益核算的模型。

關(guān)鍵詞：輔助服務(wù);測(cè)算模型;成本;收益;供電煤耗;深調(diào)煤耗

中圖分類號(hào)：TM721文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(diào)峰輔助服務(wù)交易包括機(jī)組深度調(diào)峰交易、火電應(yīng)急啟停交易等。其中，深度調(diào)峰交易主要是通過(guò)降低火電機(jī)組出力，解決風(fēng)電、光伏清潔能源發(fā)展與棄風(fēng)、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(diào)峰輔助服務(wù)分擔(dān)機(jī)制，發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用，提升風(fēng)電、光伏等清潔能源的消納空間，提高河南電網(wǎng)調(diào)峰能力，2019年8月20日，河南能源監(jiān)管辦制定印發(fā)《河南電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易規(guī)則（試行）》，并于2020年1月1日啟動(dòng)河南省電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易正式運(yùn)行。

1 電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易規(guī)則解讀

1.1 交易主體

電力調(diào)峰輔助服務(wù)堅(jiān)持誰(shuí)受益、誰(shuí)承擔(dān)的原則，按需調(diào)用，公平調(diào)度。深度調(diào)峰交易開(kāi)展初期，賣方暫為統(tǒng)調(diào)公用燃煤火電機(jī)組，買方為集中式風(fēng)電和光伏，以及出力未減到有償調(diào)峰基準(zhǔn)的統(tǒng)調(diào)公用燃煤火電機(jī)組[2]。

1.2 深度調(diào)峰交易補(bǔ)償基準(zhǔn)及價(jià)格機(jī)制

火電機(jī)組有償調(diào)峰基準(zhǔn)為初始額定容量的50%，機(jī)組采用“階梯式”負(fù)荷率分段式報(bào)價(jià)，實(shí)行日前報(bào)價(jià)，統(tǒng)一出清，按臺(tái)次結(jié)算，發(fā)電機(jī)組參與深度調(diào)峰輔助服務(wù)交易，不影響機(jī)組原有合同電量的執(zhí)行，具體報(bào)價(jià)基準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3 深度調(diào)峰交易費(fèi)用核算機(jī)制

根據(jù)規(guī)則，深度調(diào)峰期間省網(wǎng)發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用計(jì)算方式如下：

第一，機(jī)組深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)=該機(jī)組各分段區(qū)間對(duì)應(yīng)深度調(diào)峰電量與各分段區(qū)間對(duì)應(yīng)出清價(jià)格乘積的合計(jì)數(shù)。

第二，深度調(diào)峰交易電量是指火電機(jī)組在各深度調(diào)峰分檔區(qū)間內(nèi)平均負(fù)荷率低于50%形成的未發(fā)電量。

第三，全網(wǎng)深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)=K*∑（機(jī)組各分段區(qū)間對(duì)應(yīng)深度調(diào)峰交易電量與各分段區(qū)間對(duì)應(yīng)出清價(jià)格乘積的合計(jì)數(shù)）。K為合理調(diào)控調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)總盤子設(shè)置的調(diào)節(jié)系數(shù)，取值0～2，具體根據(jù)市場(chǎng)運(yùn)行實(shí)際情況對(duì)K進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 深度調(diào)峰對(duì)火電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的影響

2.1 深度調(diào)峰對(duì)火電機(jī)組運(yùn)行安全的影響

深度調(diào)峰期間，機(jī)組負(fù)荷率低，鍋爐方面低負(fù)荷風(fēng)量偏高難以控制，容易引起排煙溫度低，造成低溫腐蝕，同時(shí)存在低負(fù)荷燃燒不穩(wěn)、給水流量波動(dòng)大等問(wèn)題[3]。汽輪機(jī)方面主要是低負(fù)荷需要退出一臺(tái)汽動(dòng)給水泵旋轉(zhuǎn)備用，備用期間汽動(dòng)給水泵的前置泵有竄軸現(xiàn)象;深度調(diào)峰期間汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)汽量減少，鼓風(fēng)摩擦損失增大，低壓缸排汽溫度升高[3]。

2.2 深度調(diào)峰對(duì)火電機(jī)組經(jīng)營(yíng)指標(biāo)的影響

劉國(guó)福等人的研究結(jié)果表明，機(jī)組負(fù)荷率每降低1個(gè)百分點(diǎn)影響供電煤耗升高0.37 g/kWh[4];高寬等人指出，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷率下限由50%下調(diào)到40%時(shí)，汽輪機(jī)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(jié)果表明，1 000 MW超超臨界機(jī)組負(fù)荷率由50%降低到40%，機(jī)組供電煤耗升高22.4 g/kWh[6]。

某公司2×1 000 MW超超臨界機(jī)組參與深度調(diào)峰前后機(jī)組能耗指標(biāo)變化情況如下：2020年2月，該公司#2機(jī)組參與電網(wǎng)深度調(diào)峰的調(diào)峰深度下限為35%，當(dāng)月機(jī)組平均負(fù)荷率46%，同比降低21.33個(gè)百分點(diǎn);發(fā)電廠用電率4.19%，同比上升1.08個(gè)百分點(diǎn);供電煤耗305 g/kWh，同比升高16.89 g/kWh。可見(jiàn)，深度調(diào)峰對(duì)煤電機(jī)組供電煤耗指標(biāo)有較大影響，進(jìn)而造成發(fā)電成本大幅升高。

3 省網(wǎng)機(jī)組深度調(diào)峰數(shù)據(jù)分析

本文建立了省網(wǎng)400家并網(wǎng)運(yùn)行電廠（站）深度調(diào)峰交易數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)參與深度調(diào)峰交易的42家300 MW及以上等級(jí)燃煤火電廠的深度調(diào)峰數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。

3.1 分等級(jí)機(jī)組深調(diào)交易電量情況分析

為便于對(duì)比不同等級(jí)機(jī)組參與深度調(diào)峰的能力，本文引入深調(diào)電量折算小時(shí)數(shù)和深調(diào)影響負(fù)荷率這兩個(gè)概念。深調(diào)電量折算小時(shí)數(shù)為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)機(jī)組累計(jì)深度調(diào)峰交易電量折算的利用小時(shí)數(shù)，深調(diào)影響負(fù)荷率為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)機(jī)組累計(jì)深度調(diào)峰交易電量與統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)機(jī)組額定發(fā)電能力的比值。在所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)中，若機(jī)組某天深度調(diào)峰交易電量大于0，則認(rèn)為該機(jī)組當(dāng)日參與深度調(diào)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(jī)組深調(diào)交易電量情況。由表2可知，2月份1 000 MW機(jī)組深調(diào)電量折算小時(shí)數(shù)為1.63 h，深調(diào)影響負(fù)荷率為6.80%;從表3可知，600 MW機(jī)組深調(diào)電量折算小時(shí)數(shù)為1.61 h，深調(diào)影響負(fù)荷率為6.69%;從表4可知，300 MW機(jī)組深調(diào)電量折算小時(shí)數(shù)為1.0 h，深調(diào)影響負(fù)荷率為4.37%。

總的來(lái)說(shuō)，1 000 MW機(jī)組深調(diào)電量折算小時(shí)數(shù)最高，可見(jiàn)，大容量、高參數(shù)燃煤火電機(jī)組由于能耗低在深度調(diào)峰業(yè)務(wù)中具有一定優(yōu)勢(shì)。根據(jù)常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組單位產(chǎn)品能源消耗限額[7]，1 000 MW燃煤火電機(jī)組負(fù)荷率每降低1個(gè)百分點(diǎn)影響供電煤耗升高0.58 g/kWh;600 MW燃煤火電機(jī)組負(fù)荷率每降低1個(gè)百分點(diǎn)影響供電煤耗升高0.61 g/kWh;300 MW燃煤火電機(jī)組負(fù)荷率每降低1個(gè)百分點(diǎn)影響供電煤耗升高0.65 g/kWh。由此可知，該月參與深度調(diào)峰交易的1 000 MW燃煤火電機(jī)組供電煤耗平均升高3.95g /kWh，600 MW燃煤火電機(jī)組供電煤耗平均升高4.08 g/kWh，300 MW燃煤火電機(jī)組供電煤耗平均升高2.84 g/kWh。一方面，燃煤機(jī)組積極參與深度調(diào)峰交易促進(jìn)清潔能源消納與參與深度調(diào)峰交易后機(jī)組能耗水平大幅升高兩者相矛盾;另一方面，深度調(diào)峰交易初期，賣方暫為統(tǒng)調(diào)公用燃煤火電機(jī)組，僅并網(wǎng)運(yùn)行的統(tǒng)調(diào)燃煤機(jī)組參與深度調(diào)峰業(yè)務(wù)，自備電廠不參與深度調(diào)峰交易且不產(chǎn)生任何考核、分?jǐn)傎M(fèi)用，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，不利于深度調(diào)峰交易公平、充分開(kāi)展。此外，當(dāng)前火電企業(yè)普遍將機(jī)組深調(diào)交易中增加的燃料成本均攤到度電燃料成本中，造成機(jī)組能耗、成本指標(biāo)大幅升高，使大容量、高參數(shù)機(jī)組的節(jié)能降耗優(yōu)勢(shì)難以得到充分發(fā)揮。

3.2 分等級(jí)機(jī)組深調(diào)考核、分?jǐn)偳闆r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(jī)組參與深調(diào)交易中標(biāo)電量情況。從表5可知，該月1 000 MW機(jī)組考核費(fèi)用為284元/MWh，分?jǐn)傎M(fèi)用為712元/MWh;從表6可知，600 MW機(jī)組考核費(fèi)用為938元/MWh，分?jǐn)傎M(fèi)用為367元/MWh;從表7可知，300 MW機(jī)組考核費(fèi)用為888元/MWh，分?jǐn)傎M(fèi)用為296元/MWh。由此可知，燃煤火電機(jī)組在參與深度調(diào)峰業(yè)務(wù)時(shí)不僅供電煤耗大幅提升，度電考核、分?jǐn)傎M(fèi)用也是一筆較高的費(fèi)用，同樣會(huì)對(duì)燃煤火電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)產(chǎn)生較大影響。

近年來(lái)，燃煤火電企業(yè)積極承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，每年投入巨額資金進(jìn)行安全、環(huán)保、節(jié)能改造，不斷提升環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)能耗指標(biāo)逐年降低，火電機(jī)組積極參與深度調(diào)峰，主動(dòng)給風(fēng)電、光伏等清潔能源消納讓出空間，為全社會(huì)節(jié)能降耗工作做出巨大貢獻(xiàn)。隨著煤炭去產(chǎn)能和電力市場(chǎng)化改革不斷推進(jìn)，隨之而來(lái)的是煤炭供應(yīng)偏緊、煤價(jià)高位運(yùn)行和煤電機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)持續(xù)退坡，加之非水可再生能源發(fā)電配額考核機(jī)制的出臺(tái)，煤電企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。針對(duì)電力調(diào)峰輔助服務(wù)新興業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，燃煤火電機(jī)組急需一項(xiàng)新的成本、收益核算標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)既能促進(jìn)清潔能源消納又能來(lái)準(zhǔn)確反映機(jī)組的真實(shí)能耗水平。

4 深調(diào)成本收益考核模型

深度調(diào)峰作為一種全新的電力交易，與基本輔助服務(wù)相比已發(fā)生了質(zhì)的變化，是傳統(tǒng)發(fā)電和供熱之外的一項(xiàng)新業(yè)務(wù)，該項(xiàng)業(yè)務(wù)的收入是深度調(diào)峰補(bǔ)償費(fèi)用，成本是由此而增加的能耗成本。

為客觀真實(shí)地反映其業(yè)務(wù)實(shí)質(zhì)，建立燃煤火電機(jī)組深度調(diào)峰成本、收益核算模型如下：該模型測(cè)算時(shí)間為1 h。機(jī)組深度調(diào)峰期間的發(fā)電變動(dòng)成本參考50%負(fù)荷率下的機(jī)組發(fā)電變動(dòng)成本，即深調(diào)期間機(jī)組供電煤耗等于50%負(fù)荷下機(jī)組供電煤耗。深度調(diào)峰期間機(jī)組供電煤耗增加值定義為深調(diào)煤耗，深度調(diào)峰的成本為深調(diào)煤耗對(duì)應(yīng)的燃料成本，深調(diào)收入為深度調(diào)峰業(yè)務(wù)的結(jié)算費(fèi)用，利潤(rùn)為深調(diào)收入與深調(diào)成本的差值。該核算模型將深度調(diào)峰期間機(jī)組增加的燃料成本從機(jī)組能耗成本中提取出來(lái)單獨(dú)核算，作為深度調(diào)峰業(yè)務(wù)的成本與深度調(diào)峰收入對(duì)應(yīng)起來(lái)，從而使機(jī)組能耗水平恢復(fù)到正常水平，可以提升燃煤火電機(jī)組參與深度調(diào)峰業(yè)務(wù)的積極性，促進(jìn)清潔能源消納。

5 相關(guān)建議

第一，建議燃煤火電企業(yè)將深調(diào)增加的燃料成本作為深度調(diào)峰的成本，將深度調(diào)峰業(yè)務(wù)結(jié)算費(fèi)用作為深度調(diào)峰業(yè)務(wù)的收入，以客觀真實(shí)地反映機(jī)組能耗指標(biāo)。這既能較好地解決深調(diào)收入與成本核算問(wèn)題，又能真實(shí)客觀地反映機(jī)組正常能耗水平。

第二，為確保電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易公平、充分開(kāi)展，建議包括自備電廠在內(nèi)的所有并網(wǎng)運(yùn)行的燃煤火電機(jī)組同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)，共同參與電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)交易，還原電力輔助服務(wù)交易的市場(chǎng)本位。

第三，建議燃煤火電機(jī)組在確保自身收益的前提下積極參與深度調(diào)峰業(yè)務(wù)，促進(jìn)全社會(huì)清潔能源消納，并實(shí)現(xiàn)燃煤火電機(jī)組能耗指標(biāo)持續(xù)優(yōu)化。

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