陈皓勇：新一代煤电技术护航新型电力系统发展

建设清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统，是达成“双碳”目标战略的关键基础。在此转型进程中，以煤电为主的传统火电机组须承担起保障电力稳定供应与增强系统灵活性的双重职责，全面发挥其对新型电力系统的支撑作用和调节功能，从而在维护能源安全与促进绿色转型之间找到可持续的平衡路径。

2025年，国家发展改革委、国家能源局联合印发了《新一代煤电升级专项行动实施方案》，在充分衔接“三改联动”政策的基础上，通过明确技术指标、完善实施路径、配套政策支持，系统部署新一代煤电行业的转型路径。

那么，新一代煤电升级对加快推进新型电力系统建设具有怎样的重要意义，煤电与可再生能源等其他电源的协同优化调度需要解决哪些关键问题？就此，记者采访了发展中世界工程技术院院士、华南理工大学电力经济与电力市场研究所所长陈皓勇。

中能传媒：在风能、太阳能快速发展的背景下，为什么说新一代煤电技术仍然是新型电力系统不可或缺的组成部分？它的不可替代性主要体现在哪些方面？

陈皓勇：在风能、太阳能等可再生能源快速发展的背景下，电力系统正经历深刻转型。然而，新型电力系统的构建并非简单地用新能源替代传统能源，而是需要“先立后破”，实现各种能源协同配合，以确保系统安全、稳定、经济地运行。风电、光伏等新能源“靠天吃饭”，具有随机性、间歇性、波动性，给电力系统安全稳定运行带来很大的冲击。另外，我国一次能源资源禀赋的特点是“多煤、少气、贫油”，煤电在相当长的时间内依然具有“压舱石”和“调节器”的作用。

新一代煤电技术的不可替代性体现在几个方面。一是多能互补的电源基础，其与新能源形成多能互补系统，提升整体能源利用效率和经济性；二是安全可靠的电量支撑，提供稳定、可调度的电源，在新能源出力不足时能顶上，特别是在极端天气下不可或缺；三是灵活高效的调节能力，面对新能源出力随机性、间歇性、波动性，提供功率调节能力，特别是调峰和爬坡能力；四是稳定支撑，提供转动惯量、频率和电压支撑，保障电网频率和电压稳定，防范大规模停电风险。

中能传媒：煤电正从传统的“主力电源”向“支撑性电源”和“调节性电源”的角色转变，这种转变对煤电技术提出了哪些新要求？

陈皓勇：煤电角色转变意味着煤电技术必须进行全方位升级，这对煤电技术提出了新要求。

首先，提升灵活调节能力是煤电作为“调节性电源”的核心。技术要求包括深度调峰、快速变负荷、快速启停、增强一次调频能力等。

其次，作为支撑性电源，煤电必须进行清洁降碳转型。

一是节能降碳改造。对现役机组进行持续提效改造，降低供电煤耗。新建和示范机组的设计煤耗要求更为严格，例如新一代示范机组（采用超超临界、湿冷）设计煤耗要求不高于270克/千瓦时；探索低碳零碳技术：应用碳捕集、利用与封存（CCUS）技术；探索生物质掺烧、绿氨掺烧等替代燃料技术。

二是强化智能运行水平。智能化是实现安全、高效、灵活运行的关键保障。其中包括：智能控制，即应用先进控制、人工智能、大数据等技术对燃烧过程、负荷分配等进行优化，实现自动化运行（AGC）和精准控制，基于市场信号和调度指令，智能生成最优运行策略；智能运维与决策，通过智能传感和状态监测技术，对关键设备进行寿命预测和风险预警，实施状态检修，降低非计划停运风险。

三是保障宽负荷下的安全与经济性：解决低负荷运行效率下降和设备损耗问题。具体包括：宽负荷高效技术，开发应用宽负荷率的燃烧器、优化热力系统，如全负荷给水、低负荷脱硝技术，采用耦合储热技术以减少低负荷下的煤耗增幅和设备损耗；设备可靠性保障，需重点关注并解决锅炉低负荷稳燃、水动力安全性、汽轮机末级叶片振动等问题，确保机组在频繁变工况下的安全。

中能传媒：在新型电力系统中，煤电与可再生能源、储能等其他电源是如何进行协同优化调度的？其中需要解决哪些关键问题？

陈皓勇：在新型电力系统中，煤电与可再生能源、储能的协同优化调度，核心目标是在保障电网安全稳定运行的前提下，实现新能源最大化消纳与系统高效运行。协同调度主要通过多能互补模式实现。煤电在灵活性改造后，从提供稳定电量的“主力电源”转变为提供灵活调节能力的“支撑性电源”。储能则发挥“蓄水池”和“稳定器”作用，实现能量在时间上的转移并提供快速响应的调频服务。同时，依赖高精度新能源功率预测和智能调度算法（如人工智能、鲁棒优化）来处理可再生能源出力的不确定性，制定最优调度计划。此外，还应完善电力市场机制（如现货市场、辅助服务市场、容量补偿等），为煤电的灵活性调节价值和容量保障价值提供经济回报。

其中还需要解决一些关键问题。例如，需要实现多时间尺度滚动优化调度。通过“滚动更新、反馈校正”的方式，层层细化、逐步逼近，提升系统对不确定性的适应能力。将调度过程分解为多日、日前、日内和实时等多个时间尺度，采用滚动优化方法，根据最新的预测数据和实际运行状态动态调整调度计划，逐步消解新能源和负荷的不确定性。

同时，还需要实现“源—网—荷—储”协同互动调度，旨在通过电源、电网、负荷和储能的深度互动，解决高比例可再生能源并网带来的波动性问题，保障系统安全、稳定、经济运行。其核心是打破电力系统“源随荷动”的传统调度模式，转向多要素双向互动。

另外，还应依托大数据、人工智能等先进技术构建智能调度平台，实现全局优化，提升新能源消纳能力、降低系统运行成本、增强电网韧性。

最后，需要采用先进理论和技术实现不确定性调度。电力系统不确定性调度的核心是采用先进的调度策略应对风电、光伏出力的随机性、间歇性以及负荷需求的波动性。目前主流方法包括随机优化，利用概率分布描述不确定性，追求期望成本最小化；鲁棒优化，采用不确定性集合描述波动范围，针对最恶劣场景进行优化，追求方案的鲁棒性；以及结合人工智能技术的数据驱动方法，利用历史数据训练模型，提升调度决策对不确定性的自适应能力。

上述技术面临着不确定性精准建模、计算效率与复杂性、经济性与鲁棒性权衡，以及如何有效融合多源灵活性资源等共同挑战。新型电力系统的协同优化调度是一项跨学科、跨环节、跨市场的复杂系统工程，需在模型、机制、平台、市场等多个维度协同突破，才能实现安全、低碳、经济的多目标平衡。未来研究方向包括发展更精细的不确定性量化方法、探索多目标协同优化，以及深化人工智能与传统优化方法的融合等。

中能传媒：在提升煤电机组灵活性和快速响应能力方面，目前有哪些成熟的技术方案？这些技术如何帮助电网更好地消纳波动性强的可再生能源？

陈皓勇：为应对高比例可再生能源并网带来的波动性挑战，煤电正从传统的“主力电源”向支撑性和调节性电源转型。这种转变要求煤电技术向提升灵活调节能力、保障宽负荷下的安全环保与经济性等方向发展，并通过与储能、可再生能源的协同，共同构建新型电力系统。

具体有三个技术方案。一是深度调峰，通过燃烧器改造（如采用等离子或富氧燃烧器）、热力系统优化（如汽轮机低压缸零出力改造），以及热电解耦（如配置电锅炉、熔盐储热罐）等技术，将机组的最小稳定运行负荷从传统的40%—50%额定负荷大幅降低至20%—25%甚至更低。二是快速变负荷与启停，应用智能控制系统（如基于人工智能的燃烧优化算法）和快速启停技术，显著提升负荷变化速率，并将百万千瓦机组的启动时间从12小时缩短至4小时，以快速响应电网波动。三是智能控制与运维，应用先进控制、人工智能、大数据等技术对燃烧过程、负荷分配等进行优化，实现自动化运行（AGC）和精准控制；通过智能传感和状态监测技术对关键设备进行寿命预测和风险预警，实施状态检修。

这些技术可通过多种方式帮助电网更好地消纳波动性强的风电和光伏。

首先，提供广阔的调峰空间。通过改造，煤电机组最小技术出力可降至额定负荷的20%—25%甚至更低。这意味着在风光大发时，煤电可以大幅度降低出力，为新能源腾出充足的发电空间，有效减少“弃风弃光”。

其次，提供快速的调节能力。提升后的煤电具备分钟级甚至秒级的响应能力。当光照或风速突然变化导致新能源出力骤升或骤降时，煤电可以快速增减负荷，像“电力弹簧”一样平滑波动，维持电网瞬时平衡，保障系统频率稳定。

最后，提供可靠的容量保障与惯性支撑。在高比例新能源接入导致系统“低惯性、弱阻尼”特性凸显的背景下，煤电机组及其旋转部件能为电网提供稳定的电压支撑和必要的惯性。

中能传媒：当前推动新一代煤电技术应用支撑新型电力系统发展，最需要哪些方面的政策支持（如电价机制、辅助服务市场、碳市场等）？

陈皓勇：推动新一代煤电技术应用支撑新型电力系统发展，需要在电价机制、辅助服务市场、碳市场等多个层面构建完善的政策支持体系。

在电价机制方面，要建立能够反映容量与电量价值的电价形成机制。煤电角色转变后，其价值主要体现在提供可靠容量和灵活调节服务，而非仅仅是发电量。因此，电价机制需要改革以准确体现其新价值。容量电价机制保障固定成本回收，能保障煤电在作为备用容量、参与深度调峰甚至停机备用时，其基本的固定投入也能得到补偿，稳定行业预期。电量电价主要通过电力市场化交易形成，反映电能量的供需关系和变动成本。这促使煤电积极参与市场竞争，提升运行效率。

在辅助服务市场方面，需扩大主体、丰富品种，以市场化方式激励灵活调节。随着新能源占比提升，电网对调峰、调频、备用等辅助服务的需求急剧增加。一个成熟的辅助服务市场对煤电的灵活性价值至关重要。一方面，应扩大市场参与主体，新型煤电机组、储能电站、虚拟电厂、负荷聚合商等都应被鼓励参与辅助服务市场，通过竞争来降低系统整体调节成本，并为煤电提供新的收益来源。另一方面，应丰富辅助服务交易品种，除了传统的调峰、调频，还需引入如爬坡、一次调频、转动惯量等新的辅助服务品种，以更精准地匹配新型电力系统的需求。同时，还应完善价格形成与费用分摊机制，辅助服务的价格应通过市场竞争来发现，按照“谁提供、谁获利；谁受益、谁承担”的原则，相关费用由所有受益的发电侧和用户侧主体共同公平分摊。

在碳市场方面，应通过碳价信号倒逼煤电低碳转型并体现环境成本。煤电企业需要为其碳排放购买配额，增加的碳成本（如碳价上涨会增加火电企业的排放成本）会激励企业主动进行节能降碳改造，降低供电煤耗，从而减少碳排放和碳成本支出。清晰的碳价信号和不断收紧的配额分配，能引导资金投向碳捕集利用与封存（CCUS）、生物质掺烧等低碳和零碳技术创新与应用，为煤电寻找长期的低碳出路。此外，还应确保碳市场政策与电力市场、能源政策的协同性。例如，在考核煤电机组时，可考虑将其碳排放强度或碳市场履约情况纳入评价体系。

除了上述三大核心政策，资本与金融、投资规划与调度机制、技术创新与标准体系等方面的支持也至关重要。这些政策需要协同发力，共同为煤电从“主力电源”向“支撑性电源和调节性电源”的平稳过渡和高质量发展保驾护航。

中能传媒：为更好适应新型电力系统，您如何看待未来煤电的发展路径？新一代煤电技术将在其中扮演怎样的角色？

陈皓勇：未来煤电的发展路径将围绕“保供、降碳、灵活”三大核心目标展开。

一是从“主力”到“支撑与调节”的定位转变。煤电的角色将转变为电力系统的“压舱石”和“调节器”，其核心任务不再是持续满发，而是在新能源出力不足时提供可靠的容量保障，以支撑高比例新能源的并网和消纳。

二是多路径推动清洁低碳转型。在碳约束下，煤电的低碳化是必由之路。应通过节能降碳改造，持续降低供电煤耗。同时探索生物质掺烧、绿氨掺烧等替代部分煤炭。作为“终极技术”，还应攻关并示范应用碳捕集、利用与封存（CCUS）技术。

三是全面提升灵活调节能力。要求煤电具备深度调峰能力，最小技术出力降至20%—25%。要求煤电具备快速响应能力，负荷变化速率大幅提升，以匹配新能源的波动。还应保证自身的安全可靠性，在频繁启停和变工况运行下，保障设备安全和系统稳定。

此外，煤电的新功能需要新的经济回报机制。容量电价补偿其作为备用容量的固定成本，辅助服务市场为其提供的调峰、调频等服务支付费用。这使得煤电的灵活性和可靠性价值在市场中得到体现，是其可持续发展的经济基础。

新一代煤电技术是上述发展路径能够实现的具体解决方案和核心支撑。具体而言，新一代煤电技术是灵活调节能力的直接提供者，新一代技术如锅炉低负荷稳燃技术、汽轮机通流改造、热电解耦技术（如加装储热罐）等，是煤电机组能够实现深度调峰和快速响应的直接技术保障；同时，其还是节能降碳的关键贡献者，通过宽负荷率下的效率提升技术（如控制30%负荷时供电煤耗增幅不高于15%—25%）、CCUS、低碳燃料掺烧等技术的研发与示范，新一代煤电技术直面并致力于解决煤电的碳排放核心挑战；此外，新一代煤电技术还是系统安全稳定的守护者，其利用智能传感、人工智能和大数据等技术，实现智能控制（自动响应电网指令）、智能运维（预测性维护）和智能决策（参与市场报价），大幅提升机组在复杂运行工况下的可靠性和安全性，并降低人工成本。

未来煤电的发展路径是一条清晰的升级转型之路，新一代煤电技术则是这条路上的核心引擎与解决方案。它通过提升机组的灵活性、清洁性、智能化和可靠性，确保煤电能够高效、低碳地履行其在新型电力系统中的新使命，最终为新能源的高比例消纳和整个电力系统的安全稳定运行提供不可或缺的保障。