在構建新型電力系統(tǒng)與實現(xiàn)“雙碳”目標的進程中，高效盤活存量火電資產至關重要。推動老舊機組延壽改造，使其從主力發(fā)電轉向電網調節(jié)支撐，是實現(xiàn)資源集約化利用和經濟性最優(yōu)的戰(zhàn)略選擇。

當前新型電力系統(tǒng)的核心矛盾在于：風電、光伏等波動性強、調節(jié)能力弱的新能源占比激增，導致電網電壓失穩(wěn)風險驟升。而傳統(tǒng)火電依賴“以發(fā)電量換電壓”的調節(jié)方式，存在響應慢、設備損耗加劇、備用機組頻繁啟停成本高昂等弊端。

在此背景下，提升火電機組的調相能力成為破解高比例新能源電網穩(wěn)定難題的關鍵。調相能力本質是動態(tài)調整發(fā)電機工作狀態(tài)以穩(wěn)定電網電壓的技術，如同為火電機組裝上了“智能電壓調節(jié)器”。它能依據電網電壓實時變化，在毫秒級時間內自動增壓或泄壓，近乎零燃料消耗地維持電壓穩(wěn)定。這種“低耗能空轉”的能力，使火電機組擺脫了“必須產電才能調壓”的束縛，為新型電力系統(tǒng)構建提供了不可或缺的關鍵支撐。

對淘汰關?；痣姍C組實施調相功能改造，能夠為電力系統(tǒng)提供動態(tài)無功支撐，對提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性、提高國有資產利用效率、落實關?；痣姀S人員安置、節(jié)約全社會用電成本具有重要意義。目前，火電機組調相功能改造處于探索初期，需要優(yōu)選改造方案和應用場景，明確成本疏導機制。

火電機組調相功能改造可作為火電轉型的重要路徑

調相機是保障電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的重要手段

新型電力系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)的“穩(wěn)壓器”的火電逐步退出，新能源大規(guī)模并網，電力電子設備廣泛接入，系統(tǒng)的電壓支撐和調節(jié)能力降低，系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題凸顯。新能源高占比地區(qū)暫態(tài)過電壓問題突出，可能超過設備高電壓穿越或低電壓穿越的耐受水平，造成新能源大規(guī)模脫網或設備損壞，制約新能源送出能力。直流輸電對電壓波動的耐受水平低于交流，電壓的小幅波動就可能導致直流換相失敗的故障，進而引發(fā)有功和無功功率大幅波動，威脅電網運行安全。

調相機的無功補償容量大，彌補了靜態(tài)無功補償裝置瞬態(tài)電壓支撐能力不足的短板，可提供全時間尺度的電壓支撐能力。一是瞬態(tài)方面，在故障發(fā)生導致電壓跌落的幾毫秒到幾十毫秒內，可快速釋放無功功率，抑制電壓跌落的幅度和速度。二是暫態(tài)方面，在故障恢復的幾秒到幾十秒內，可提供超過調相機額定容量1.5倍甚至更多的無功支撐。三是穩(wěn)態(tài)方面，實現(xiàn)無功連續(xù)調節(jié)，可提供感性和容性無功。

火電機組調相功能改造的綜合效益突出

通過對火電機組實施調相功能改造，可以發(fā)揮巨大的安全、經濟、社會等綜合效益。

一是可以提供電壓支撐和轉動慣量，在保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面作出積極貢獻。退役關停機組轉變?yōu)檎{相運行模式后，可以保持局部電壓支撐能力，并可向系統(tǒng)提供慣量，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定水平。

二是可以降低能源轉型發(fā)展的系統(tǒng)成本，節(jié)約全社會用電成本。依據運行模式，可分為單一調相運行、發(fā)電和調相離線切換運行、發(fā)電和調相在線切換運行三種改造方案，改造成本均遠低于新建調相機成本。

三是可以提高退役國有資產利用率，激發(fā)火電企業(yè)經營活力。結合當前煤電關停計劃與電網特性情況，改造能充分挖掘出退役資產的剩余價值，提高國有資產的全生命周期利用率，同時緩解人員安置等壓力。

火電機組實施調相功能改造已有成功應用案例

美國Eastlake和Lakeshore電廠完成6臺發(fā)電機的調相功能改造，共提供無功容量138.5萬千乏，提高接納區(qū)外來電的能力。墨西哥CTG Universidad電廠，將兩臺汽輪發(fā)電機進行調相功能改造，共可提供4.2萬千乏（遲相）、-2.8萬千乏（進相）的無功容量，發(fā)電模式和調相模式之間可在線切換。英國Desside電廠將兩臺燃氣機組進行調相功能改造，可以提供300萬千伏安秒的慣量，參與英國國家電網公司的“Stability Pathfinders”計劃，按用戶需要的慣量進行報價、提供服務，2021年平均價格為2歐元/萬千伏安秒/小時。

火電機組調相功能改造的適用場景

根據國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)的《全國煤電機組改造升級實施方案》（發(fā)改運行〔2021〕1519號）要求，淘汰關停的煤電機組“關而不拆”，原則上全部創(chuàng)造條件轉為應急備用和調峰電源?！笆奈濉逼陂g，煤電機組要形成并保持1500萬千瓦的應急備用能力。調相功能改造，可在“關而不拆”轉為應急備用電源的火電機組中進行優(yōu)選，并綜合考慮并網方案、機組容量、響應速度、運行年限等因素，進行差異化改造。

特高壓直流落點近區(qū)的火電機組，宜優(yōu)先進行調相功能改造，以保證外來電力的受入能力

直流輸電的換流器運行過程中需要消耗無功功率，電壓波動可能導致直流換相失敗等故障，因此，換流站要配備提供無功功率和支撐電壓的設備。在多回特高壓直流集中饋入的地區(qū)，電壓穩(wěn)定問題更為突出。可優(yōu)先選擇位于特高壓直流落點半徑50千米范圍內，并且接入500千伏電網的30萬千瓦機組，實施調相功能改造，能夠為電網提供較強的電壓支撐能力，尤其是嚴重電壓跌落故障時提供瞬態(tài)無功支撐，提高直流受入能力。

高受電比例受端負荷中心的火電機組，可適當進行調相功能改造，以應對本地新能源快速發(fā)展帶來的電壓失穩(wěn)問題

隨著大城市等負荷中心火電逐步關停，對外來電依賴加大，高受電比例受端電網的本地電源少、電壓支撐能力不足。新型電力系統(tǒng)建設背景下，新能源發(fā)電快速、大規(guī)模接入并網，但新能源機組不具備常規(guī)機組的電壓支撐能力,導致系統(tǒng)無功儲備減少，系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的風險進一步增加?？紤]新能源廣泛接入的分布式發(fā)展模式，宜在高受電比例受端負荷中心實施調相功能改造，優(yōu)先選擇接入500千伏或220千伏電壓等級的機組實施改造。其中，位于電壓薄弱點、容量大、響應快的機組提升電壓穩(wěn)定性的效果更明顯。

火電機組調相功能改造，需堅持差異化原則，謀求改造效益最大化

對于關停、等容量替代、上大壓小的機組，需綜合考慮機組運行年限、性能、改造后服役年限等因素，選取差異化改造方案。運行年限在25年以上的，可采取單一調相模式的改造方案，改造后服役年限一般為15年左右，綜合成本較低；運行年限為15~20年且列為“關而不拆”的應急電源，可采取發(fā)電和調相切換運行的改造方案，改造后服役年限一般為15年左右，若對發(fā)電機進行整機更新，服役年限可延至30年，但綜合成本也隨之增加。

相關建議

一是將火電機組調相改造作為火電轉型途徑之一，推動火電向基礎保障和系統(tǒng)調節(jié)并重轉型。建議由政府主導，電源企業(yè)、電網企業(yè)協(xié)同參與，因地制宜開展火電機組調相改造試點應用，探索相關管理方式和運營模式。

二是加強電源企業(yè)和電網企業(yè)合作，聯(lián)合制定火電機組調相改造方案。建議統(tǒng)籌考慮電力系統(tǒng)特性、火電機組位置和容量等因素，由電源企業(yè)和電網企業(yè)聯(lián)合確定火電機組調相改造的規(guī)模、布局和清單。實施調相功能改造的機組納入調度統(tǒng)一管理。

三是出臺調相改造補償政策，鼓勵“關而不拆”的應急備用電源進行調相改造。建議在保留原有應急機組相關優(yōu)惠政策的基礎上，拓寬調相改造項目投融資渠道，并加大優(yōu)惠信貸支持力度。

四是建立調相改造技術標準，有效保障改造機組的良好性能。建議針對機組設備改造的技術工藝和改造后的并網方案，提出明確技術標準，確保機組改造后具有較高的調相性能，有效發(fā)揮保供和電壓支撐作用。