传统火电灵活性改造在新能源消纳中的作用机制与实践探索

随着我国“双碳”战略的持续推进，新能源发电比例快速提升，风电、光伏等可再生能源已成为电力系统发展的主要增长点。然而，新能源出力具有波动性强、不可控性高的特点，与传统电力系统以稳定性为核心的运行机制之间形成突出矛盾，导致“弃风弃光”问题在部分区域仍较为严重。从以往的“基荷电源”逐步转型为“调节电源”，火电机组通过降低最小出力、提升启停速度与爬坡能力，能够有效承担系统调峰、填谷、备用等任务，为大规模新能源接入创造调节空间。传统火电的灵活性水平在很大程度上决定了新能源消纳的边界，其改造程度直接影响系统整体调节能力与运行经济性。

1. 火电灵活性改造在新能源消纳中的作用机制

1.1 调峰能力提升缓解新能源弃电现象

新能源发电的随机性与间歇性特征使得电网在负荷低谷或新能源高出力时难以实现全额接纳，形成“弃风弃光”问题。传统火电机组若能通过灵活性改造大幅降低最小出力并具备快速启停和负荷爬坡能力，便可有效释放系统的调节空间。在实际运行中，当新能源出力骤增时，灵活火电机组可迅速减负荷甚至退出运行，为新能源腾出上网通道；当新能源出力骤减时，则可快速顶上填补空缺，保障系统平衡。

1.2 提升电力系统运行稳定性与安全性

在新能源占比持续上升的背景下，传统火电作为“惯性源”和“调节支柱”的角色更加凸显。火电机组通过灵活性改造，可更敏捷地参与频率调节、电压控制和系统备用任务。当系统出现新能源出力波动或负荷突变时，具备灵活调节能力的火电机组能够在秒级至分钟级时间内迅速响应，稳定频率与电压，防止系统崩溃。部分具备灵活性的火电机组还可转型承担黑启动等应急功能，为极端情境下系统恢复提供保障支撑，成为维系大电网安全的基础调节资源。

1.3 促进新能源优先上网与市场机制适配

我国电力系统推进“新能源优先”原则，但在传统电力调度方式下，新能源常因缺乏灵活调节资源而被动限发。火电机组灵活性改造后，不仅提供了腾挪空间，更具备参与电力现货市场与辅助服务市场的能力。通过建设以新能源优先上网为导向的交易机制，灵活火电可提供调频、调峰、备用等服务，获得灵活性容量收益与市场溢价，实现新能源与传统能源的功能互补、利益共享。在此基础上，推动形成以市场为导向、以性能为导向的“谁灵活、谁受益”机制，将火电的辅助功能纳入系统价值评价体系，激励火电主动参与新能源消纳体系建设。

1.4 推动区域电力系统结构优化与资源互补

我国能源资源分布不均，西北、华北地区风光资源丰富但本地负荷有限，需通过外送消纳；而中东部负荷中心又亟需灵活调节资源支撑电网安全。在此格局下，传统火电灵活性改造成为区域能源协同的纽带。通过在新能源输出地建设灵活火电机组，可增强局部电网的调节能力，提升就地消纳比例；在受端电网部署灵活火电，则有助于提升对波动电源的接纳和调控能力。同时，依托跨省电力交易平台与统一调度体系，火电灵活性资源可跨区域配置，与新能源形成“源网荷储”一体化运行格局，实现资源最优配置与系统整体效率提升。

2. 传统火电灵活性改造的实践策略

2.1 深化关键设备技术改造，拓展机组调峰能力

提升火电机组灵活性的首要环节是对其关键设备进行有针对性的技术改造。包括对锅炉燃烧系统进行低负荷稳定燃烧技术优化，引入精细化空燃比控制；对汽轮机调节系统实施变负荷运行适配改造；对发电机组及辅机系统推进变频技术应用，降低运行耗能。这些改造有助于将机组最小出力由原先的 50% 降至 30% 甚至更低，启停时间缩短至数小时以内，使其具备更强的日内深度调峰能力。许多已改造项目表明，通过系统性设备升级，机组可兼顾安全性、经济性与灵活性，为高比例新能源电网提供调节保障。

2.2 构建“火电 + 储能”联合调节体系，增强系统响应能力

在新能源波动频繁的背景下，单一火电调节能力已难以应对高频率的负荷变化，因此推动火电与储能系统的深度融合成为趋势。通过在火电厂侧配置电化学储能装置或与抽水蓄能电站协同调度，可实现快速充放电与深度备用相结合的复合调节功能。储能系统在短时响应方面具有优势，可弥补火电起动响应的时间滞后；而火电则可承担长时支撑功能，二者形成互补。在实际运行中，“火电 + 储能”不仅能实现秒级响应，还可通过智能控制系统实现协同优化，提高整个系统的平衡能力与新能源消纳容量。

2.3 推进智能调度与数字化运行管理，提升调节效率

灵活性改造不仅是物理设备的优化，更需要依托现代信息技术构建高效的运行管理体系。通过建设先进的DCS（分布式控制系统）、EMS（能量管理系统）与 AGC（自动发电控制）平台，能够实现机组运行状态的实时监控、负荷预测的动态调整以及调节指令的快速下达。同时，借助人工智能和大数据技术，可实现多能源联合调度、调峰路径最优化等功能，大幅提高电厂运行的主动性与精准性。数字化系统的引入，不仅提升了火电参与辅助服务市场的能力，也为其在高比例新能源电网中的适应性提供了技术支撑。

2.4 完善激励机制与政策配套，释放灵活性改造积极性

火电灵活性改造普遍存在投资高、回报周期长的问题，若无相应的市场激励机制和政策支持，企业动力不足。因此，应构建覆盖容量补偿、电量补贴、辅助服务收益分配等多元机制，推动火电从“发电为主”向“调节为主”转型。同时，需建立灵活性评估体系和技术标准，对机组灵活性能指标进行量化评价，并将其纳入电力调度优先级排序。各地还可出台专项资金支持政策，鼓励火电企业开展灵活性改造示范工程。通过政策、市场、标准的系统联动，才能充分调动企业参与积极性，释放传统火电的系统调节潜能。

结语

在构建以新能源为主体的新型电力系统进程中，传统火电机组的灵活性改造正发挥着不可替代的支撑作用。通过降低最小出力、提升启停速度、增强系统响应能力，火电机组为新能源大规模接入提供了可靠的调节基础。灵活火电不仅缓解了“弃风弃光”问题，也显著提升了电网运行的安全性和经济性。

参考文献：

[1] 吴炬 . 东北地区火电机组灵活性改造技术研究及策略分析 [J]. 黑龙江电力 ,2020,42(05):443-446.

[2] 王放放 , 杨鹏威 , 赵光金 , 等 . 新型电力系统下火电机组灵活性运行技术发展及挑战 [J]. 发电技术 ,2024,45(02):189-198.