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图1 分散库存方式下各火电厂燃煤库存量变化情况
分散库存方式下日平均存煤量=C7+(C20-C7)/2=C7+C13/2=C7+C6.5=C13.5
式中Ci表示可使用i天的库存煤量。日平均存煤分为两个部分,第一部分是7天用煤警戒线,在全年是一条水平线;第二部分是最高库存为20天,最低库存为7天的线性耗煤曲线,平均库存为(C20-C7)/2。两者之和为分散方式下火电厂日平均库存煤量C13.5,即日平均存煤为13.5天的用煤量。
如果将以上火电厂分散存煤改为分省火电厂集中存煤,假设省级电网统调燃煤电厂共有10个,每个电厂为2台60万千瓦机组,共有煤电装机容量1200万千瓦。为了发挥集中库存的作用,假设10个火电厂每隔2天购一次煤,每次购20天的用煤,每个电厂每天的日用煤量相等,仍然不考虑购煤时差、运煤时差和库存损耗,燃煤为标准煤。在集中库存方式下,各火电厂燃煤采购和库存如图2所示。为了便于比较,图2中仍然标出了7天的用煤警戒线。各火电厂经过统一安排,每隔2天采购20天用煤,然后各自使用,直到用完为止;20天内全部火电厂完成一轮采购,第一个采购的火电厂库存用完,其他火电厂有数量不等的库存煤,同时开始第二轮燃煤采购和使用,7天用电警戒线不再适用。燃煤采购、库存和使用按照以上过程类推下去,保持全年正常生产经营。
图2 集中库存方式下所有火电厂燃煤库存量变化情况
为了便于比较和说明,选取图1中原7天用煤警戒线位置时点,垂直于时间轴上纵轴截距离分别表示这个时点各电厂的库存煤量,把各电厂的库存煤数量相加就得到集中库存方式下所有电厂的总库存煤量,用总库存煤量除以电厂数,就可以得到这个时间节点各电厂日平均库存煤数量如下。
集中库存方式下日平均存煤量=
C100为t1时点10个电厂的总库存煤量。由于t1时点选择具有任意性,因此,在当前假设条件下10个火电厂任意时间的总库存煤量始终为100天的用煤量。计算结果表明,在集中存煤方式下,各电厂日平均存煤为10天,比分散存煤方式下的日平均存煤数量减少了3.5天。同时,由于不同火电厂库存煤可以错开和均衡使用,虽然在这个时点有三个电厂库存煤分别为C1、C3、C5,低于分散库存方式下的7天的存煤警戒线,但是,总体日平均存煤水平始终超过原7天库存警戒线3天,即(C10-C7=C3),在“电量互保”的前提下,总体安全库存水平高于分散库存方式下的安全库存水平。
(三)集中库存的经济效益估算
参考《中国电力行业年度发展报告2020》中的有关数据,假设60万千瓦机组供电煤耗为300克/千瓦时,标煤单价600元/吨,机组利用小时为4500小时,则10个火电厂1200万千瓦装机容量的日用煤的价值为1200×10000×4500/365×300/1000×600/1000=26630137元。集中库存比分散库存的日存煤天数节约3.5天,则该省火电厂日平均节约库存资金=26630137×3.5=93205479.5元。由于这笔资金在火电厂经营期内每天占用,日平均库存资金的节约实际上可等同于燃煤成本的节约,即节省年燃煤成本93205479.5元,约0.93亿元。实际上,绝大多数省煤电装机容量都大于1200万千瓦,根据上面的计算过程,这些省实行燃煤集中库存比分散库存节约的经济成本可以按照装机容量的倍数类推计算,如2019年山东省火电装机容量最大,为10029万千瓦,是1200万千瓦的8.3575倍,燃煤集中库存可节省年燃煤成本=93205479.5×8.3575=778964794.92元,约7.79亿元。2019年湖南煤电装机容量1903.6万千瓦,燃煤集中库存可节省年燃煤成本147854958.98元,约1.48亿元。
如果在全国燃煤火电厂实行集中库存,则可以获得更大的经济效益。2019年全国燃煤发电装机容量104063万千瓦,发电量45538亿千瓦时,45538×100000000/365×300/1000×600/1000=2245709589.04元。集中库存比分散库存日存煤天数节约3.5天,相当于节约日库存资金或年燃煤成本2245709589.04×3.5=7859983561.64元,约78.60亿元。
(四)“电量互保”合同和结算
可参照直接交易或发电权交易,由参与“电量互保”的火电厂和电网企业(电力调度、交易机构)签订三方协议。合同主体是参与电厂,电网企业作为调度交易和系统管理平台负责进行安全校核和合同执行。合同中明确“电量互保”的启动条件,由可能缺煤停机电厂适时提出申请,调度机构决定替代发电厂和替代出力曲线。
不同火电厂之间替代发电的发电量可每月对冲,年底一次性结算。或者替代所发电量直接计入缺煤停机电厂,由缺煤停机电厂向替代发电的发电厂按事先备案的供电煤耗和当时的煤价标准支付燃煤费用。电量偏差和结算电价参考目前有关办法执行。
四、主要结论
在目前全国燃煤机组发电利用小时普遍较低的情况下,以火电厂之间的“电量互保”为底线,分省实现火电厂燃煤库存由分散库存向集中库存转变,在目前燃煤库存管理标准下,可减少日平均库存天数约3.5天。装机容量1200万千瓦的省内火电厂实现集中库存后可节省日平均库存资金或年燃煤成本近亿元。如果省内煤电装机容量大于1200万千瓦,其经济效益可以按照装机容量的相应倍数计算。如果全国火电厂燃煤由分散库存改为集中库存,可节约日平均库存资金或年燃煤成本超过78亿元。此外,火电厂燃煤集中库存还可以节约燃煤管理成本和损耗成本。同时,燃料集中库存也更适应集中式现货市场中发电企业金融交易与物理交易分离的需要,促进现货市场建设。
原文首发于《电力决策与舆情参考》2020年9月18日第37期
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