在构建新型电力系统与实现“双碳”目标的进程中，高效盘活存量火电资产至关重要。推动老旧机组延寿改造，使其从主力发电转向电网调节支撑，是实现资源集约化利用和经济性最优的战略选择。
（来源：电联新媒 作者：国网能源研究院有限公司 张琛 王光达 吴洲洋）
当前新型电力系统的核心矛盾在于：风电、光伏等波动性强、调节能力弱的新能源占比激增，导致电网电压失稳风险骤升。而传统火电依赖“以发电量换电压”的调节方式，存在响应慢、设备损耗加剧、备用机组频繁启停成本高昂等弊端。
在此背景下，提升火电机组的调相能力成为破解高比例新能源电网稳定难题的关键。调相能力本质是动态调整发电机工作状态以稳定电网电压的技术，如同为火电机组装上了“智能电压调节器”。它能依据电网电压实时变化，在毫秒级时间内自动增压或泄压，近乎零燃料消耗地维持电压稳定。这种“低耗能空转”的能力，使火电机组摆脱了“必须产电才能调压”的束缚，为新型电力系统构建提供了不可或缺的关键支撑。
对淘汰关停火电机组实施调相功能改造，能够为电力系统提供动态无功支撑，对提升电力系统安全稳定性、提高国有资产利用效率、落实关停火电厂人员安置、节约全社会用电成本具有重要意义。目前，火电机组调相功能改造处于探索初期，需要优选改造方案和应用场景，明确成本疏导机制。
火电机组调相功能改造
可作为火电转型的重要路径
调相机是保障电力系统电压稳定的重要手段
新型电力系统中，作为系统的“稳压器”的火电逐步退出，新能源大规模并网，电力电子设备广泛接入，系统的电压支撑和调节能力降低，系统电压稳定问题凸显。新能源高占比地区暂态过电压问题突出，可能超过设备高电压穿越或低电压穿越的耐受水平，造成新能源大规模脱网或设备损坏，制约新能源送出能力。直流输电对电压波动的耐受水平低于交流，电压的小幅波动就可能导致直流换相失败的故障，进而引发有功和无功功率大幅波动，威胁电网运行安全。
调相机的无功补偿容量大，弥补了静态无功补偿装置瞬态电压支撑能力不足的短板，可提供全时间尺度的电压支撑能力。一是瞬态方面，在故障发生导致电压跌落的几毫秒到几十毫秒内，可快速释放无功功率，抑制电压跌落的幅度和速度。二是暂态方面，在故障恢复的几秒到几十秒内，可提供超过调相机额定容量1.5倍甚至更多的无功支撑。三是稳态方面，实现无功连续调节，可提供感性和容性无功。
火电机组调相功能改造的综合效益突出
通过对火电机组实施调相功能改造，可以发挥巨大的安全、经济、社会等综合效益。
一是可以提供电压支撑和转动惯量，在保障电力系统安全稳定运行方面作出积极贡献。退役关停机组转变为调相运行模式后，可以保持局部电压支撑能力，并可向系统提供惯量，提高系统的电压稳定和频率稳定水平。
二是可以降低能源转型发展的系统成本，节约全社会用电成本。依据运行模式，可分为单一调相运行、发电和调相离线切换运行、发电和调相在线切换运行三种改造方案，改造成本均远低于新建调相机成本。
三是可以提高退役国有资产利用率，激发火电企业经营活力。结合当前煤电关停计划与电网特性情况，改造能充分挖掘出退役资产的剩余价值，提高国有资产的全生命周期利用率，同时缓解人员安置等压力。
火电机组实施调相功能改造已有成功应用案例
美国Eastlake和Lakeshore电厂完成6台发电机的调相功能改造，共提供无功容量138.5万千乏，提高接纳区外来电的能力。墨西哥CTG Universidad电厂，将两台汽轮发电机进行调相功能改造，共可提供4.2万千乏（迟相）、-2.8万千乏（进相）的无功容量，发电模式和调相模式之间可在线切换。英国Desside电厂将两台燃气机组进行调相功能改造，可以提供300万千伏安秒的惯量，参与英国国家电网公司的“Stability Pathfinders”计划，按用户需要的惯量进行报价、提供服务，2021年平均价格为2欧元/万千伏安秒/小时。
火电机组调相功能改造的
适用场景
根据国家发改委、国家能源局印发的《全国煤电机组改造升级实施方案》（发改运行〔2021〕1519号）要求，淘汰关停的煤电机组“关而不拆”，原则上全部创造条件转为应急备用和调峰电源。“十四五”期间，煤电机组要形成并保持1500万千瓦的应急备用能力。调相功能改造，可在“关而不拆”转为应急备用电源的火电机组中进行优选，并综合考虑并网方案、机组容量、响应速度、运行年限等因素，进行差异化改造。
特高压直流落点近区的火电机组，宜优先进行调相功能改造，以保证外来电力的受入能力
直流输电的换流器运行过程中需要消耗无功功率，电压波动可能导致直流换相失败等故障，因此，换流站要配备提供无功功率和支撑电压的设备。在多回特高压直流集中馈入的地区，电压稳定问题更为突出。可优先选择位于特高压直流落点半径50千米范围内，并且接入500千伏电网的30万千瓦机组，实施调相功能改造，能够为电网提供较强的电压支撑能力，尤其是严重电压跌落故障时提供瞬态无功支撑，提高直流受入能力。
高受电比例受端负荷中心的火电机组，可适当进行调相功能改造，以应对本地新能源快速发展带来的电压失稳问题
随着大城市等负荷中心火电逐步关停，对外来电依赖加大，高受电比例受端电网的本地电源少、电压支撑能力不足。新型电力系统建设背景下，新能源发电快速、大规模接入并网，但新能源机组不具备常规机组的电压支撑能力,导致系统无功储备减少，系统电压失稳的风险进一步增加。考虑新能源广泛接入的分布式发展模式，宜在高受电比例受端负荷中心实施调相功能改造，优先选择接入500千伏或220千伏电压等级的机组实施改造。其中，位于电压薄弱点、容量大、响应快的机组提升电压稳定性的效果更明显。
火电机组调相功能改造，需坚持差异化原则，谋求改造效益最大化
对于关停、等容量替代、上大压小的机组，需综合考虑机组运行年限、性能、改造后服役年限等因素，选取差异化改造方案。运行年限在25年以上的，可采取单一调相模式的改造方案，改造后服役年限一般为15年左右，综合成本较低；运行年限为15～20年且列为“关而不拆”的应急电源，可采取发电和调相切换运行的改造方案，改造后服役年限一般为15年左右，若对发电机进行整机更新，服役年限可延至30年，但综合成本也随之增加。
相关建议
一是将火电机组调相改造作为火电转型途径之一，推动火电向基础保障和系统调节并重转型。建议由政府主导，电源企业、电网企业协同参与，因地制宜开展火电机组调相改造试点应用，探索相关管理方式和运营模式。
二是加强电源企业和电网企业合作，联合制定火电机组调相改造方案。建议统筹考虑电力系统特性、火电机组位置和容量等因素，由电源企业和电网企业联合确定火电机组调相改造的规模、布局和清单。实施调相功能改造的机组纳入调度统一管理。
三是出台调相改造补偿政策，鼓励“关而不拆”的应急备用电源进行调相改造。建议在保留原有应急机组相关优惠政策的基础上，拓宽调相改造项目投融资渠道，并加大优惠信贷支持力度。
四是建立调相改造技术标准，有效保障改造机组的良好性能。建议针对机组设备改造的技术工艺和改造后的并网方案，提出明确技术标准，确保机组改造后具有较高的调相性能，有效发挥保供和电压支撑作用。
原标题：深度 | 退役火电机组实施调相改造前景几何
