摘要：在全球“碳达峰”与“碳中和”目标引导下，中国电力工业正经历前所未有的深刻转型。尤其是风能、光能的大规模应用，普遍面临着并网难度大且电力消纳受限问题。尤其值得关注的是，风电所表现出的反调峰特性，即在电力需求低谷时期发电量可能反而达到高峰。这种特性对现有电力系统的调节能力提出严峻考验，致使传统调峰措施难以有效应对。因此，本文将基于新能源消纳背景，讨论火力发电机组深度调峰措施，以供参考。

关键词：新能源消纳；火力发电机组；深度调峰

前言：

新能源消纳背景下，深度调峰的实施是对传统电力调度模式的重磅突破。新模式下不但要求调度部门具备科学预测新能源发电量的能力，还需具备灵活调整各种机组的出力，使电力系统的供需平衡，并稳定地运行下去。此外，对机组本身的运行维护重视程度也需随之提升，因为长时间的低负荷运行，很可能对机组造成损耗。通过深度调峰措施的运用，可以更好地解决风电的反调峰问题，提高新能源的消纳能力，促进电力系统整体效率的提升，为构建清洁、低碳、安全且高效的能源体系，打下坚实的基础。

一、新能源消纳现状解读

根据权威机构的统计数据，我国电网负荷在峰谷之间的差异，在某些时段内可超过30%。此时，新能源的波动性，表现出一种反调峰特性：当系统需求较低时，新能源往往处在高发状态；而在高峰负荷时，新能源却由于多种因素无法充分供给。这种供需错配会进一步加大装机容量的有效利用难度，并加剧电力系统的调节压力。新能源的广泛接入，成为电力系统的一次深刻变革。传统电源的负荷不再是固定常量，转而随新能源负荷的波动而动态调整，进一步增加电力调节的复杂性。

在高比例新能源接入的时代背景下，如何有效提升新能源的消纳能力，从而缓解地区电网平衡与能源消纳之间的矛盾，成为当前相关管理者亟待解决的重要议题。其不但关系到电力系统的服务效率，更是促进能源开发利用向更高质量、更可持续方向发展的必经之路[1]。要求研究人员，从技术创新、市场机制、政策引导等多方面入手，采取综合性的实施措施，形成协同效应，全面推动新能源产业与电力系统的深度融合。

二、影响新能源消纳的关键因素

在对新能源发电的多样性的挑战展开讨论时，不可忽视的两个主要形式是风力发电及光伏发电。

其一，风力发电通过将自然力量直接转化为电能，其发电活动会呈现出明显的季节性特征，尤其是在冬季的活动高峰与夏季的相对沉寂时，会形成鲜明对比。这一现象的背后是风的间歇性所导致的，致使风力发电的电力输出具有显著的不稳定性，还可能引发其发电量出现起伏不定的现象。而与之相比，光伏发电则展现出更为明确且规律的季节性模式，其发电量直接与日照强度相互关联，充沛的夏日阳光，可以有效地提升发电量，然而在冬季则表现出相对较低的效能。

其二，电网负荷作为电力系统的基础，其特性对新能源的消纳能力产生深远的影响。虽然现代技术，已经可以在一定程度上，可以预测电网负荷的变化，但实现对其变化的直接控制，仍然是一个较大的挑战。这种局限性会直接影响新能源发电的有效利用。其一，电网负荷的特性可细分为负荷水平及负荷峰谷差两个维度。负荷峰谷差作为衡量电网波动性的关键指标，直接影响着风电与光伏的并网能力。当系统的峰值容量与峰负荷相对均衡时，较小的峰谷差，将代表系统具有更好的能力来吸纳可再生能源，从而在一定程度上，可以有效缓解电网调度的压力[2]。

其三，能源传输过程中，外部电源作为能源供应的“桥梁”，其稳定性对于保障电力供应影响重大。通过规划不同时间段的输电功率，并灵活调整功率范围，可以有效评估发电机组的峰谷差。然而，目前的能源输送模式，主要侧重于恒定功率或长时间尺度的传输，难以科学协调间歇性电源如风电及光伏的供电时间尺度。进而在一定程度上，限制了输送合同形式对电网系统调峰能力的正面贡献，从而影响电网对可再生能源变化的快速响应。

其四，系统调峰能力是评判电网灵活性的重要指标，其本质在于发电机组，可以在正常出力与最小出力之间，进行迅速且有效的动态调整。这一能力将直接决定电网能否及时有效地应对负荷波动带来的需求变化。

三、火力发电机组深度调峰面临的挑战

其一，燃煤机组面临的煤炭挥发分含量，存在广泛的变化范围，这些变化从低挥发分的无烟煤或贫瘦煤区域挥发分一般在10%至20%之间，到中等挥发分的烟煤挥发分含量约20%至30%，再到高挥发分的褐煤挥发分超过40%。由此看出，各类煤炭对机组的深度调峰能力，提出不同的要求。因此，在制定相关调峰措施时，应该科学评估并合理限制各机组在面临不同煤炭品质时的调节深度，使机组在维持稳定燃烧的同时，发挥出最佳的调峰效率[3]。

其二，煤电机组在设计制造过程中，表现出明显的个体差异。每台发电机组从锅炉、汽轮机到发电机，都体现制造厂商独特的设计理念。这种差异表现在设备结构及材料的选择上，并在安全运行的技术参数设定及负荷调节范围的划定上也有很明显的反应。每组技术参数，都是机组性能的量化体现，而机组所能达到的调峰深度，则是这些技术参数综合作用的结果。因此，在提升煤电机组深度调峰能力时，相关管理者，需尊重并充分理解这种个体差异，通过个性化调整，使每台机组，都可以在其设计极限以内施展最佳性能。

其三，煤电机组深度调峰的实施，势必会影响发电企业的经济效益。深度调峰，代表机组在低负荷下运行的时间延长，它会增加发电过程中的煤耗，降低发电效率，还可能加剧设备磨损，提升维护成本。例如，某发电机组在调峰深度达到70%时，煤耗增幅可能高达每千瓦时增加5克；而调峰深度降低至50%时，煤耗增量同样不可忽视，仍需额外消耗2.5克煤。并且，长期处于调峰状态将显著提升厂用电率，进而压缩发电企业的利润空间。因此，在全面推进煤电机组深度调峰的过程中，应该综合考虑经济效益与调峰需求之间的平衡，通过相关的技术创新方式，在两者之间达成最佳协调。

四、基于新能源消纳背景下火力发电机组深度调峰措施

（一）提高火电改造灵活性

在火电的灵活化转型过程中，管理重心需要集中在现有煤电机组的深入改造上。其主要体现在技术层面的升级，更是实现电力系统高效运作的重要措施。

其一，热电解耦及低压稳燃技术的引入，成为这一过程中的关键创新手段。它可以有效降低机组的额定容量，同时增强其灵活运行的能力。火电的灵活性改造，具有很多优势作用，包括成本效益的增加、实施周期的缩短，以及改造成效的提升。这些优势共同构成火电灵活性改造应用的坚实基础，在未来的发展中，可奠定良好的基础。虽然我国在煤电灵活性改造方面，已经取得了阶段性的进展，但整体发展速度，依然相对缓慢，尤其在改造规模方面，依旧存在着广阔的提升空间。当前，尚未充分挖掘并利用煤电灵活性变革过程中蕴含的潜在优势。为应对这一挑战，国家能源局与发展改革委，携手发布《关于推进全国煤电机组改造升级的指导意见》。该指导意见，明确规划“十四五”期间对2亿千瓦规模的煤电机组实施灵活性改造，以此提高电力系统的调节能力，并促进我国能源结构的优化调整[4]。

其二，除了要提升煤电领域的灵活性外，还需要着重做好燃气机组的调峰能力建设。燃气机组与传统的燃煤机组相比，具有启动、停机迅速、负载响应迅速以及供电效率高等独特优势。随着可再生能源并网需求的日益增长，电力系统对高灵活性的要求逐渐加大，单一依靠火电的改造，已无法有效支撑电力系统所需的长期灵活性。

其三，改善气电资源的开发利用，也成为保证电力系统灵活性的重要支撑。通过将气电与火电的资源进行有机整合，可以更加高效地构建一个稳定且灵活的电力供应体系。这一多元化的电力结构，将可以使火电厂更好地应对未来能源市场的复杂变化的需求挑战。气电与火电的有效协调，能很好地改善电力供应的稳定性，提升系统的应变能力，并为实现优化的能源结构奠定坚实基础。

（二）助推分布式光伏发电进一步发展

通过深入的分析与测算之下，预计未来两年内，中国在分布式光伏技术开发领域，将迎来前所未有的机遇，其总装机容量有望激增至惊人的14.9亿千瓦。它充分表明我国光伏产业已步入一个全新的发展阶段，更预示着该产业将在我国整体发电能力中占据约60%的份额。其中，中东部地区具有独特的地理优势和能源需求结构，加强实现分布式光伏技术开发潜力的重点挖掘，预计该区域的技术开发潜力将突破8.7亿千瓦，凸显出该地区在全国能源布局中的地位，有效缓解日益紧张的电力供应局面，满足快速增长的电力需求，必将成为促进区域经济可持续发展的强大动力[5]。

然而，新能源发电的固有特点，如出力的不稳定性，以及其高峰发电与用电高峰的不匹配，也会成为限制其大规模应用的一大瓶颈。为应对这一挑战，并保证电力系统的平稳可靠运行，亟需采取相应措施。合理配置并充分利用火电资源，利用火电机组的灵活调峰能力，来弥补新能源发电的不足。进而增强电力系统的整体韧性，还能促进新能源与火电之间的有效互补，实现更为优化的能源结构升级。

在此背景下，“源网荷储一体化”的发展理念的出现，强调从能源的生产、传输、消费到储存等各环节出发，通过技术与模式的创新，力求实现源端与负荷端的深度互动。其一，该理念可以全面推动分布式光伏、智能电网、灵活负荷以及储能技术的集成应用，进而构建一个高度灵活、智能且可靠的能源系统。在这个系统中，分布式光伏作为关键的清洁能源供应源，将与其他能源形式协同运作，保证电力供应的连续性；其二，智能电网则作为信息物理系统的核心，实现能源的优化配置；灵活负荷与储能技术的引入，将可以进一步提升系统的调节能力，使整个能源系统，可以在面对复杂多变的挑战时，保持稳健地运行。

（三）积极开展储能设施建设

在电力系统的构建过程中，储能设备正逐渐凸显出其对电力供应平稳性方面的重要贡献。它能有效地平滑电力波动，使电网可以灵活应对复杂的调峰与调频需求。自2021年以来，该设备在全国迅速扩展，超过二十个省份在自己的能源规划中，发布明确的储能配套设施建设的相关要求与应用的指导。由此可以看出，我国在推进能源结构转型，增强电力系统韧性上的坚定决心，也揭示出储能技术即将迎来前所未有的发展机遇。

以海南省为例，作为积极响应国家新能源发展战略的先锋，该省在2022年推出集中式光伏平价上网项目时，重点强调储能装置的必要性。海南省明确规定，所有新的集中式光伏项目，应该同步建设储能设施，且储能装置的容量，不得低于项目总装机容量的10%。这一政策，将为海南光伏产业的发展设定明确的绿色标准，也为全国其他地区提供储能配套的成功范例。

随着新能源基地建设的持续加速加快，特别是在风能和太阳能等可再生能源的快速发展下，电力系统对储能设备的需求，也出现井喷式的增长。这一现象主要源于新能源发电固有的不确定性，其发电量往往受天气、季节等多种因素的影响，难以稳定供电。在此背景下，储能设备的引入，可以在新能源发电高峰期储存多余电能，并在需求低谷期释放，从而实现电网的灵活调节，保证电力供应的稳定性。此外，储能技术的广泛应用，还将深刻影响电力市场的运行机制，一是储能设备可以作为独立的市场主体参与电力交易，通过电能的买卖赚取差价，从而为投资者带来丰厚的经济收益；二是储能技术，也能进一步促进新能源的消纳，提高电力系统的整体运行效率，为建设清洁、低碳、安全、高效的现代能源体系提供有力支持。

结语：

面对“双碳”目标的紧迫要求，作为火电行业，应该采取积极的转型措施。通过技术创新与模式的不断优化，实现从传统电力生产主体向调节型电源之间的深刻转变。全面推动我国新型电力系统的构建，在实现可持续发展目标的道路上，贡献出自身的积极力量。未来，火电行业将在智能化、绿色化的发展道路上，继续发挥应有的作用，为实现电力体系的现代化发展，提供源源不断的动力。

参考文献：

[1]罗哓军，李瑞平，王驰，等.储能电池自适应控制下参与火力发电机组一次调频的综合控制方法[J].发电设备，2024，38（04）：243-249+268.

[2]尹志立.基于LSSVM的火力发电厂燃煤发电机组碳排放测算方法[J].化工时刊，2024，38（03）：5-8.

[3]别倩雯，赵燕，欧阳松.火力发电厂燃煤发电机组烟气余热回收利用技术研究[J].价值工程，2024，43（10）：131-133.

[4]朱冠聪.火力发电机组汽动引风机带负荷轴振大的原因分析[J].科技与创新，2024，（07）：105-107.

[5]陈文静.基于新能源消纳背景下火力发电机组深度调峰的分析与研究[J].冶金动力，2022，（05）：5-8.