近年來，隨著可再生能源迅猛發展，電源結構、電網結構發生重大變化，新能源大規模集中并網增加了電網的調峰、調頻難度，局部地區棄風、棄光、棄水、限核和系統調峰、供暖季電熱矛盾等問題突出，電力輔助服務利益關系日趨復雜。為解決這一系列問題，保障電力安全供應和民生供熱，大幅提高可再生能源消納比例，我國政府先后推出一系列政策，推動火電靈活性改造，加強電力系統調峰能力建設，以提升電力系統靈活性。

什么是火電靈活性改造

火電靈活性通常指火電機組的運行靈活性，即適應出力大幅波動、快速響應各類變化的能力，主要指標包括調峰幅度、爬坡速率及啟停時間等。目前，國內火電靈活性改造的核心目標是充分響應電力系統的波動性變化，其中降低最小出力，即增加調峰能力是目前最為廣泛和主要的改造目標。

靈活性改造涉及電廠內部多個子系統的變化，包括改造本體機組設備、新建其他輔助設備等，而熱電機組和純凝機組的改造范圍也因機組是否承擔供熱角色而存在差異。對純凝機組，通過優化燃料供應、鍋爐和煙氣化學處理系統，實現最低負荷工況下提升煤粉燃燒穩定性，并保證低負荷運行時脫硝、除塵器和脫硫等系統的正常投運，達到節能及環保指標。對供熱機組，一般較少涉及鍋爐低負荷運行問題，主要舉措為通過汽輪機本體改造，改善汽輪機在低負荷運行下的運行特性，增加電鍋爐、儲熱罐等熱電解耦設備，增加熱電機組的調峰能力（圖1）。

圖1 靈活性改造涉及子系統示意圖

我國火電靈活性改造現狀

為了充分挖掘火電機組調峰潛力，提高系統可再生能源消納能力，國家能源局于2016年6月遴選了華電丹東金山熱電廠等16個項目開展靈活性改造試點推廣，其中熱電機組14個、純凝機組2個；2016年7月，又遴選了華能長春熱電廠等6個項目作為第二批提升火電靈活性改造試點項目，全部為熱電機組。兩批試點共涉及22個項目，總容量約1700萬kW，分布于可再生能源消納問題突出的遼寧、吉林、黑龍江、內蒙古、甘肅、廣西、河北7省區，其中東北地區占比最高，達1352萬kW。除國電莊河發電廠和國電雙遼發電廠部分機組為純凝機組外（國投靖遠電廠2016年后已完成供熱改造）其余全部為熱電機組。22個試點項目主要改造目的在于深度調峰，僅少數試點項目對負荷響應速率進行了提升，這與當時棄風、棄光及熱點矛盾突出等主要矛盾有關。據不完全統計，此輪靈活性改造后，熱電機組普遍增加20%額定容量的調峰能力，最小技術出力達到40%~50%額定容量，純凝機組增加15%~20%額定容量的調峰能力，最小技術出力達到30%~35%額定容量，部分具備改造條件的電廠預期達到國際先進水平，機組不投油穩燃時純凝工況最小技術出力達到20%~25%。

雖然我國早在2016年就啟動火電靈活性改造試點工作，并在國家“十三五”電力規劃中制定了明確的靈活性改造目標，但由于各個區域內不同省份的電量、電價均有較大差異，配套調峰補償條件設定的門檻高，補償政策長遠預期存在不確定性。在增加安全運行和環保風險的同時，還要犧牲機組能耗、增加改造投入，這些因素都極大影響了火電企業主動實施改造和參與調峰的積極性。截至2020年底，“三北”地區火電機組靈活性改造只完成8241萬千瓦，只達到改造目標的38%，內蒙古、山西、新疆、甘肅各省區僅完成改造目標的2.1%、3.3%、2.4%和4.1%。

火電靈活性改造政策發展趨勢

2016年起，國家發改委、能源局聯合多部門出臺了《熱電聯產管理辦法》（發改能源[2016]67號）、《第一批火電活性改造試點項目的通知》（國能綜電力[2016]397號）、《可再生能源調峰機組優先發電試行辦法》（發改運行[2016]1558號）、《第二批火電活性改造試點項目的通知》（國能綜電力[2016]474號）等一系列政策，擬通過試點項目，帶動火電靈活性改造。在2016年發布的《電力發展“十三五”規劃》中，明確提出了“三北”地區熱電機組靈活性改造目標。

2018年，國家發改委、能源局印發了《關于提升電力系統調節能力的指導意見》（發改能源 [2018]364號）、《清潔能源消納行動計劃（ 2018-2020年）》（發改能源 [2018]1575號），提出建立健全包括輔助服務補償（市場）機制在內的支撐體系，將各地火電靈活性改造規模與新能源規模總量掛鉤，明確了通過體制機制的優化鼓勵火電靈活性改造。在一系列輔助服務政策引導下，各區域電網陸續修改兩個細則的條款，加大兩個細則考核和補償力度，開展火電機組靈活性輔助服務。

2020年 9月，我國提出雙碳目標以來，火電機組靈活性改造按下“加速鍵”， 2021年中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》及《 2030年前碳達峰行動方案》均明確提出“加快現役機組節能升級和靈活性改造”；國家發改委、能源局《關于鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加并網規模的通知》（發改運行 [2021]1138號）“鼓勵發電企業通過自建或購買調峰儲能能力的方式，增加可再生能源發電裝機并網規模”，而《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》（發改運行 [2021]1519號）更是明確提出：“煤電機組靈活性改造應改盡改，‘十四五’期間完成靈活性改造 2億千瓦，可增加系統調節能力 3000-4000萬千瓦。”

從當前可再生能源發展趨勢、新型電力系統建設要求，及近五年來相關政策的變化可見，火電機組靈活性改造的價值逐步被認可，改造趨勢已經從“鼓勵試點”向“必然要求”漸進轉變，其改造規模和可再生能源配置容量逐步捆綁。我國火電機組基數龐大，火電靈活性資源潛力巨大，是未來高比例新能源電力系統的重要組成部分，如何因地制宜培育靈活性市場、實事求是制定改造方案，將成為“十四五”期間電力系統靈活性發展的重要研究課題。

文章來源：熱電熱力技術