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“大容量小电量”的成本疏导机制如何设计?

作者:杨耀攀 来源:能研慧道 发布时间:2021-08-29 浏览:
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在30·60双碳目标下,新能源消纳必然需要大量的调节性机组作为备用电源,换另一句话讲,“提供电量的可再生能源+提供备用的火电机组”就是新型电力系统的电源侧特点。由此产生的消纳成本需要按照“谁受益,谁承担”的原则,由全社会共同承担。建立起全社会疏导机制,也是用能清洁化必不可失的环节。根据国际和国内经验,可以通过容量电价、中长期合同、现货市场收益和辅助服务收益满足备用机组运营发展的需要。

为了实现30·60双碳目标,我国提出大力推进能源体系清洁低碳发展,构建以新能源为主体的新型电力系统。由于风光等新能源发电的随机性和波动性,其有效容量远低于铭牌容量,为了消纳高比例可再生能源,保证系统供热供电的安全稳定,现阶段需要配备足够的调节性机组作为备用电源,提供有效容量,弥补可再生能源的“先天不足”。

从目前的技术经济条件看,传统火电机组无疑是备用电源的最佳选择。火电机组作为消纳新能源的备用机组,将面临“大容量、小电量”的备用模式,甚至可能出现大量的火电机组处于长期正常停机状态提供容量备用的情况(大容量、大部分时间0电量),长期正常停机状态提供备用一样会产生较大成本。从传统的政策环境看,以容量备用为主要功能的火电机组并不适用于现行的规划、运营和价格的管理机制,需要对其备用成本进行梳理,并建立相适应的市场机制以保证其回收备用成本,更好发挥其保障系统稳定及消纳可再生能源的作用。

备用电源需要回收的经济成本

备用不发电并不意味着不需要付出经济代价。古话讲“忘战必危”,备用电源本身就是为电网出现问题的时候发挥作用进行规划的,备用电源虽然正常状态不发电,但是为了维持火电机组良好的备用状态,做到“紧急用我、令到顶用、即用即动、久用可靠”的水平,需要花费的较大的备用成本,甚至未来可能成为高比例风光系统批发侧最大的成本之一。

一是新建备用火电机组(含未完成折旧存量转为备用电源)需要回收固定投资费用。固定投资是新建火电机组的主要成本,目前各类火电机组的造价成本如下表。固定投资成本回收应考虑单位造价、财务贴现率、合理投资收益和计划投资回收期,这也是设计容量成本回收机制需要重点考虑的因素。

二是需要回收持续不断的检修改造费用。除了备用电源运行期间产生的变动成本,投资过程产生的固定成本,备用火电机组还需要持续不断的进行检修改造,并非由于停备就不需要进行检修改造,部分检修项目的成本还会上升。一般电源的检修改造费用会被认为随电量生产产生,所以计入变动成本,占比不高。但是备用火电机组在“大容量、小电量”的运行模式下,检修改造费用与电量完全解耦,成为变动成本中最大的部分。检修改造对于长期停机的备用机组是非常必要的,甚至“检”和“修”的频次更高,这是因为金属设备停备期间的腐蚀氧化情况更严重,只有足够的检修保养才能保证备用火电电源在运行期间能够满足国家环保、安全的各项要求。特别是对于投产时间较长的老旧机组,随着国家关于环保、安全的标准越来越高,延期增寿的老旧机组必须要与时俱进,改造相关设备,保证其能够满足环保、安全要求。最常见的环保设备改造有脱硫塔改造、除尘器改造、脱硝催化剂更换等,最常见的涉及安全改造有锅炉受热面更换、汽轮机转子更换、汽轮机末级叶片更换、控制系统更换等。未来随着可再生能源的渗透率提高,还需要提高爬坡率和调频性能的各种改造。检修改造费用将成为备用机组的较大成本,单个项目具体成本以实际改造项目有关。

三是需要回收备用火电机组的日常维护费用。日常维护费用是指备用机组在备用期间,维持其设备可用状态下所需的一切费用,除了财务费用和固定的税金,备用火电机组日常维护费用并不因为其电量生产少而显著降低,甚至可能会升高。首先,备用火电机组一样需要相当水平的运行人员和管理人员,这需要同样支付薪酬,并且薪酬构成不能与电量挂钩;其次,维持照明、部分辅机等必要设备运转,停备状态下拥有备用火电机组的企业成了大型工业用户,使用的电能需要购买而非通过自行生产,因而会产生较大的购电费用;再次,备用火电机组的燃料管理费用和损耗远高于一般电源,这是由于为了保证随时启动备用火电机组必须存储燃料,厂区库存方式会产生热值减少、流动资金占用、存储装置建设保养等费用,社会库存由于使用时间不确定,无法签订长协,现货价格很可能较高;最后,备用火电机组在长期停备之前要多次吹管除湿,管道中要采用充满氮气等防腐措施,并且可能要一段时间补充氮气维持压力,长期停备是个技术活,处理不好,就会出现备用火电机组再启动后爆管、非停等事故。

四是月度(日)备用的火电机组会产生较高的启停费用。启停费用是指火电机在安全启停过程中,由于其巨大的热惯性需要暖炉暖机所必须消耗的燃料、工质和厂用电的费用,还包括因正常启停造成的设备折损费用。作为月度备用、日备用电源的机组,伴随着利用小时数下降的同时,启停次数将大幅上升。机组启停调峰属于火电机组的重大操作,燃煤机组每次的启停成本达上百万元,这将使月度备用、日备用电源的备用成本大幅上升,也将使系统运行费用大幅上升。

五是提供旋转备用的低负荷运营火电备用机组会产生额外成本。旋转备用成本是火电机组作为旋转备用电源时,因带部分负荷造成煤耗上升而增加的变动成本和不能正常带负荷而损失的机会成本。例如煤电机组的发电煤耗在75%负荷工况下将比额定负荷上升10g/kWh,这使得火电机组变动成本大幅上升。参与调频和旋转备用时,火电机组必须预留部分负荷,使其不能在电能量市场中进行全负荷竞争,由此而产生巨大的利益损失造成的机会成本。

火电机组作为未来消纳新能源的备用电源,在“大容量、小电量”的新模式下,不可能在电能量市场中获得足够收益。而固定投资费用、检修改造费用、日常维护费用、启停费用低负荷旋转备用的额外费用将成为压在备用电源企业身上的五座大山。为了使各类备用电源能够长期保持可靠备用,保障电力系统的长期安全稳定,需要设计出不同的经济机制保证备用电源合理回收备用成本的经济机制。

回收火电机组备用成本的经济机制

为了碳中和目标的实现,电力行业必须考虑大量备用电源的备用成本,并在在电力市场建设中设计科学的市场机制保证其回收备用成本,使其可靠备用。火电机组在未来的电力市场中,要紧跟市场供需形势,加强市场研判,不断强化自身市场竞争能力,在优胜劣汰的市场中赢得先机。在实际管理中,要努力做好设备管理降低备用成本,通过综合利用容量电费、衔接中长期合同和现货市场、积极参与辅助服务市场来谋求合理收益,保证企业正常经营。

一是通过容量电价回收固定成本。年度备用机组和季度备用机组在未来的电力系统中发电空间将让位于可再生能源,只在系统能源紧缺时才会应急启动,利用小时数将大幅降低,预计年度备用机组利用小时数将不足1000小时,季度备用机组利用小时数也要降至2000小时左右。

在成熟的电力市场中,大多数国家都建立了容量成本回收机制,给予各类发电备用容量投资一个相对稳定的回收预期。从国际经验来看,容量成本回收机制主要分为容量市场机制、稀缺定价机制及容量补偿机制三类。国内现货试点地区中,山东和广东已经建立了表现为容量电价的容量补偿机制,其他省份的现货建设方案也在积极准备建立容量补偿机制。在容量补偿机制中,能源主管部门要科学选定备用容量,制定合理的补偿标准来核定容量电价,保证各类备用机组的固定收益,减轻企业经营压力。

二是通过中长期容量备用合同回收日常维护费用。利用容量电价可以回收新建机组的固定投资成本和老旧机组延期增寿的检修改造费用,而备用机组的日常维护费用需要研究新的机制回收。较常用的机制就是在市场上签订容量备用中长期合同,由政府授权给电网企业作为对手方,按照政府指定的备用服务标准,签订中长期备用合同,备用服务价格以弥补日常维护费用为宜,保证备用火电企业正常运转。

三是通过顶峰发电获取现货市场高效益电量来弥补频繁启停带来的检修和改造成本。月度备用和日备用机组作为日常启停调峰机组,在电力市场中要紧密跟踪现货市场价格,及时预判现货市场价格走势,通过获取高峰高电价而获得收益。这也要求月备用机组和日备用机组必须具备较强的启停能力和快速爬坡能力,及时捕捉现货市场的高电价。在现货市场中,还要建立启停成本补偿机制,对日备用机组和月度备用机组的启停成本予以补偿。

四是通过辅助服务收益回收低负荷运行产生的额外成本。在可再生能源占比不断提升的环境下,为维护电力系统的安全稳定运行,保证电能质量,必须要建立与现货市场相衔接的辅助服务市场。大量火电机组作为消纳新能源的备用机组,需要积极参与辅助服务市场,争取更好的盈利模式。与电力现货市场相衔接的电力辅助服务市场交易品种包括调频(AGC)、备用、一次调频、快速爬坡、无功调节和黑启动等。各种备用电源,特别是旋转备用电源,要做好设备管理,提高参与辅助服务市场的能力。辅助服务市场应该建立与用户侧疏导机制,将系统运行成本及时传导用户侧,形成市场激励,提高市场运行效率。

本文作者杨耀攀,就职于北京华能热电有限公司。

关键字:电价

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