煤电机组从接受调度指令开机启动,到并网正式向系统送电需要一段时间。
而在这个时间内,虽不产生任何经济收益,但却要付出一定成本,这个成本在电力市场中叫做机组的启动成本,也是机组要向市场申报的信息之一。
机组从上一次停机到本次开机启动的时间间隔,要满足机组的最小连续停机时间要求,也就是实际的停机时间不能低于这个数值。
(来源:微信公众号“黄师傅说电”)
在这个数值之上,均是可以重新开机启动的,根据这个时间间隔的大小区分不同的机组启动状态,分为热态、温态和冷态。
其中停机时间10小时(不含)以内的为热态启动,10小时(含)至72小时(含)之间的为温态启动,72小时(不含)以上的为冷态启动。
从这些名词表述上来看,热、温、冷代表了锅炉余温的程度,余温越高需要达到并网条件的热值越低,那么相应的启动成本就低。
所以从费用大小的角度看,热态启动费用<温态启动费用<冷态启动费用。
在日前市场信息申报时,机组需要自行申报启动费用,如果未申报,按照缺省值也就是默认值处理,默认值在机组参与市场交易时一并申报的基础信息中。
对于这个申报数值范围,市场组织者也会定期进行核定并发布,这样机组申报的启动费用就有了上下限的限制。
而参看《广西电力市场燃煤发电机组成本测算办法2.0版本》可知,燃煤机组启动成本包含煤耗成本、油耗成本、启动厂用电量成本以及制水和蒸汽费等。
机组启动后,首先投入的是各类辅助设备,准备就绪后先点油而不是先烧煤,这里的油是柴油,其自燃温度低于煤粉且火焰强度可控,可以为锅炉预热、为后续煤粉的燃烧提供稳定热源,故而启动费用里有一块油耗成本。
整个启动的过程中,辅助设备的供电电源来自于启动变压器,上级线路并非是发电机组的送电线路,而是额外的供电线路。
待机组符合并网条件后,可以将辅机的供电电源从启动变切换至厂用变,厂用变的上级线路就是机组的主电源。
二者的切换需要一段很小的双变压器并联供电时间,即先接入已经带电的厂用变,然后切掉启动变这一路,确保切换的过程中辅机等设备不掉电。
所以启动过程中的“电费”来自于厂用电的另外一条供电线路,产生的电费也要纳入到启动费用里一并考虑。
市场核定好不同类型机组不同启动状态的启动成本后,发电主体以此为申报依据,列举几个市场的参考数值。
甘肃省规定不同容量级别机组启动费用补偿的上限值,并没有区分启动状态,但在结算的时候会根据机组的实际停机时间与72小时的比值做折算,相当于用这个比值来区分热态、温态和冷态。
山西省同样也规定了不同容量级别机组的启动费用申报上限。
蒙西发布的上限数值更为详细,不仅按照容量,也按照状态分别制定了要求。
只要是机组在日前市场中申报的,而且不超过申报范围的启动费用,就可以视为机组的成本项,这个成本也会同空载成本、电能量成本一并纳入到SCUC(安全约束机组组合)出清函数中,作为运行日各时段机组组合出清的依据。
现货市场不论是日前还是实时市场,出清目标函数的原则都是社会福利最大化。用户侧报量报价的情况下,就是整体的购电申报费用和供电成本之差的最大化;而报量不报价的情况下,就是整体的供电成本最小化。
供电成本中就包含了机组的运行成本,分为启动成本、空载成本和电能量成本。
假如在运行日开始时,某台机组已经处于并网运行状态,那么就不会考虑其启动成本。
如果在竞价日也就是日前未开机,在运行日被调用开机,那么启动成本就会计入到运行状态从停机切换到启动状态后的第一个交易周期内,同时也就被纳入到运行日全天的供电成本中。
其后的SCED(安全约束经济调度)和LMP(节点边际电价)出清函数中则不会再包含启动成本项,因为这两类出清函数默认接受了SCUC已经出清过的机组组合UC作为边界条件,这一点和空载成本处理方式一样。
启动费用是单独申报的,并不在量价申报的曲线中,而机组能从市场中获取的收益都是来自于电能量。但是启动费用是在并网之前就发生的,无法通过电能量费用进行回收,所以这个成本项目可以视为是一个市场外的费用,需要用成本分摊的方式来处理。
大部分省份的电力市场都将这笔费用分摊至全体工商业用户,也有的地区会把非市场化的上网电量也纳入到分摊对象中。
随着越来越多的新能源电量涌入电力市场,其低成本的特性使得火电机组的可利用小时数在降低,同日内停机再启动的情况也屡有发生,但这一切都是安全约束下的经济账。
只要符合系统功率平衡和运行安全需要,只要不违背机组的物理参数限制,那么让一些机组先停机让渡发电量给新能源,再启动来弥补新能源出力的不足就是出清函数所决定的,而不是调度机构拍脑门所决定的。
这是继空载成本(最小技术出力成本)后,我们又分析的另一项有关煤电机组的成本项。
对于机组从接受到调度开机指令开始一直到机组正式并网送电的过程我们不必深究(简要罗列如下)。
接令确认:调度复诵指令、记录并网时间
启动前检查 :票证复位、设备巡检、保护就位
投入辅机:循环水泵、风机、油泵、空压机上电
锅炉吹扫点火:空气吹扫→油枪点火→稳火
投煤升压:投磨煤机,主汽压升至 3–5 MPa
汽机暖缸盘车:缸温均衡,转子低速盘车
冲转升速:升至同步转速 3000 r/min
同期检查:相位差、频率差
合闸并网:主断路器闭合,首次带5–10 %负荷
升至最小技术出力:调煤风,稳定在最小技术出力
从学习市场的规则的角度看,只要知道什么是机组启动成本,大致包含哪些费用,清楚其如何申报,如何纳入到目标出清函数以及如何回收即可。
而关于火电机组并网运行后,也并非是可以随意停机,随意更改出力,还要受到诸多物理参数的限制。
下一篇,我们继续火电机组的话题,聊聊和电力市场有关的机组物理参数。