%% research.95579.com %% 十四五拐点已至，助新能源消纳再上 台阶 ——火电灵活性改造深度报告 长江证券研究所电力设备与新能源研究小组 2023-12-01 %% 1 %% %% %% research.95579.com 证券研究报告 • 证券研究报告 • 评级 看好 首次 分析师及联系人 %% 分析师 邬博华 分析师 曹海花 分析师 司鸿历 SAC执业证书编号：S0490514040001 SAC执业证书编号：S0490522030001 SAC执业证书编号：S0490520080002 2 %% %% research.95579.com 目录 %% 01 意义：灵活调节资源重要构成，促进新 能源消纳 02 现状：多重边际变化推动，“十四五” 进度加快 03 展望：技术路线多样，未来前景可期 3 0YDWvMnQnOrQoQoNnQoRoP7NaO9PmOrRnPmPfQqRpNiNqQnMbRrQrNwMpNnMvPnOtM %% % %% research.95579.com %% 01 意义：灵活调节资源重要构成，促进新 能源消纳 %% 4 %% %% %% research.95579.com 新能源快速发展为电力系统安全运行带来挑战 01  近年来，风电、光伏装机规模保持较快增长态势，截至2022年底，我国风电、光伏累计装机规模分别达到了3.7、3.9亿千瓦，占总装 机规模的14.3%、15.3%。  新能源发电具有波动性、随机性、间歇性的特点，再考虑到负荷侧接入大量电力电子设备，保持发用电两端实时平衡的难度增大，为电 力系统安全运行带来挑战。 图：中国风电和太阳能累计装机量快速增长 图：新能源出力具有显著波动性 50,000 100% 12000 80% 40,000 80% 10000 60% 30,000 60% 40% 8000 20% 6000 40% 20,000 0% 4000 -20% 20% 10,000 2000 2016 2017 2018 2019 2020 2021 风电累计装机（万千瓦） 太阳能累计装机（万千瓦） 风电装机增速（右轴） 太阳能装机增速（右轴） 2022 -60% 0 2021/05 2021/09 2022/01 2022/05 山西新能源平均出力（MW） 资料来源：中电联，长江证券研究所 %% -40% 0% 0 2022/09 2023/01 2023/05 环比（右轴） 资料来源：兰木达电力现货公众号，长江证券研究所 5 %% %% research.95579.com 01 %% 解决新能源消纳问题需要提升电力系统调节能力  中国曾在2009-2012年和2015-2016年发生过严重的弃风弃光现象，主要是外送通道建设缓慢、系统调节能力不足等因素导致，消纳 问题成为新能源发展道路上的隐患。  从电力系统平衡来看，电源调节性能、电网互联互通、负荷规模及峰谷差是影响新能源消纳的关键因素，本文主要从电源调节性能出发 研究火电灵活性改造。 图：中国历年弃风率和弃光率情况 图：新能源消纳空间示意图 20% 16% 12% 8% 4% 0% 2011 2012 2013 2014 2015 2016 弃风率 2017 2018 2019 2020 2021 2022 弃光率 资料来源：国家能源局，中电联，长江证券研究所 %% 资料来源：《基于电力系统承载力指标的新能源装机规划方法》张振宇等著，长江证券研究所 6 % 一、双碳文库是一个地产人建立的专业的分享碳达峰碳中和资料的文库网站 http://www.tanwenku.cc/ 二、203060 文库：http://www.203060.vip/ 三、所有 2 万份资料搜索目标：https://203060.vip/soso.html 四、欢迎加入文库会员，199 一年，399 终身。所有资料百度网盘共享,加小 编微信有优惠。 五、加入会员，可获赠价值 999 全网资源，影视，游戏，亲子，有需求联系 小编。 六、见面礼：B 站最全收费类课程合集： 自取地址 ：https://www.aliyundrive.com/s/7tXbEop6K5G 双碳会员重磅福利：赠送全网资源： 可以目录查询一下【关键词】 可查询目录：http://123.haohanba.cn 会员赠品 %% %% research.95579.com 01 火电灵活性与启动时间、最低出力、爬坡速率有关  火电灵活性是指机组运行的灵活性，主要与启动时间、最低出力和爬坡速率这三个参数有关。  通过开展灵活性改造，常规煤电机组的最低出力可以从额定功率的50%降到30%，热电联产机组从80%降到50%；爬坡速率从额定功率 的1%-2%提升到3%-6%；启停时间从6-10小时下降到4-5小时。 图：火电关键灵活性参数 表：灵活性改造对煤电运行参数的影响 常规煤电 热电联产 机组类型 已改造 未改造 已改造 运行范围（%Pn） 50-100 30-100 80-100 50-100 爬坡速率（%Pn/min） 1-2 3-6 1-2 3-6 启停时间（h） 6-10 4-5 6-10 4-5 资料来源：《电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议》袁家海等著，长江证券研究所 煤电额定功率 资料来源：Agora Energiewende，长江证券研究所 %% 未改造 7 注：Pn表示 %% %% %% research.95579.com 01 中国火电装机占比高但调节能力落后国外先进水平  中国的资源禀赋可以用“富煤、贫油、少气”来概括，这使得煤电是我国发电装机的主力军，虽然装机占比呈逐年下降趋势，但2022 年仍然占到总装机量的43.8%。  我国煤电机组在最小出力、爬坡速率、启动时间这些运行参数上均落后国际先进水平，可以在提升新能源消纳空间上发挥更大作用。 图：中国历年电力装机结构 表：中国煤电机组调节能力与国际先进水平对比 100% 中国煤电机组 运行参数 80% 国际先进水平 单位 已建机组 改造潜力 已建机组 60% 最小出力 %Pn 50（80） 30（50） 20（40） 爬坡速率 %Pn/min 1-2 3-6 4-5 热态启动时间 h 3-5 4 1.5-2.5 冷态启动时间 h 10 5 <0.1 40% 20% 0% 2013 2014 2015 2016 火电 水电 2017 核电 2018 2019 风电 太阳能 2020 2021 2022 资料来源：《电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议》袁家海等著，长江证券研究所 煤电额定功率；括号外为常规机组参数，括号内为热电联产机组参数 资料来源：中电联，长江证券研究所 %% 8 注：Pn表示 %% %% %% research.95579.com 01 火电灵活性改造技术成熟而且投资成本较低  除了火电灵活性改造，气电、抽水蓄能、新型储能也是重要的灵活性电源，气电受制于高昂的天然气成本，抽蓄蓄能受选址条件约束， 新型储能技术还不成熟。  火电灵活性改造是目前投资成本最低的在电源侧提升调节能力的手段，因此无论是从技术成熟度还是经济性来看，火电灵活性改造都是 目前最具性价比的选择。 表：各类灵活性电源优缺点比较 类型 优点 缺点 煤电深度调峰改造 深度调峰技术手段 成熟，可普遍适用 于煤电机组，改造 后的机组最小出力 可达到额定出力的 20%-30% 气电 图：各类灵活性电源投资成本比较 抽水蓄能 新型储能 7000 6000 ①启停速度快， 100%全负荷启动 只需9-10min；② ①响应速度快，充 占地少，用水量少；100%全负荷启动 放电时间为毫秒级； ③适合在可再生能 需2-3min ②可多次调节 源富集区对系统进 行调节；④适合在 负荷中心建设 ①响应调节速度慢， 冷启动需5小时； 受选址条件约束和 ①建设投资成本高； ②改造后的机组煤 经济性限制，建设 ②天然气价格高 耗增加，寿命缩短， 规模有限 污染增加 5000 4000 3000 2000 1000 ①受技术条件限制， 目前尚不具备大规 模建设条件；②建 设投资成本高 0 火电灵活性改造 抽蓄电站 电化学储能 投资成本（元/kW） 资料来源：《中国电力系统灵活性的多元提升路径研究》袁家海等著，长江证券研究所 %% 燃气电站 资料来源：《面向新型电力系统灵活性提升的调峰容量补偿机制设计》刘学等，长江证券研究所 9 % %% research.95579.com %% 02 现状：多重边际变化推动，“十四五” 进度加快 %% 10 %% %% %% research.95579.com 02 火电灵活性改造从国家下发两批试点项目开始启动  我国火电灵活性改造是从2016年启动的，国家先后发布了《关于下达火电灵活性改造试点项目的通知》和《关于下达第二批火电灵活 性改造试点项目的通知》。  从前两批22个试点项目来看，项目地点以东北区域为主，技术路线以抽凝、亚临界、湿冷机组为主。 图：火电灵活性改造试点项目情况（单位：个） 广西, 1 抽凝+纯 凝, 1 河北, 1 亚临界+ 超临界, 1 甘肃, 1 纯凝, 2 空冷, 4 辽宁, 7 黑龙江, 3 内蒙古, 4 超临界, 7 抽凝, 19 湿冷, 18 吉林, 5 资料来源：国家能源局，长江证券研究所 %% 亚临界, 14 注：图中数字表示试点项目数量 11 %% %% %% research.95579.com 02 “十三五”计划改造2.2亿千瓦，集中在“三北”地区  随后，国家提出了“十三五”规划目标，“三北”地区热电机组灵活性改造约1.33亿千瓦，纯凝机组改造约8200万千瓦，其它地区纯 凝机组改造约450万千瓦，改造完成后增加调峰能力4600万千瓦。 表：“十三五”火电灵活性改造政策 时间 发布单位 2018年10月 国家发改委、国家能源局 文件名称 相关内容 《清洁能源消纳行动计划（2018-2020年