基于“电量互保”的分省火电厂燃煤集中库存管理建议

基于“电量互保”的分省火电厂燃煤集中库存管理建议

来源：微信公众号“能源研究俱乐部”  ID：nyqbyj

作者：叶泽1 刘定军2 刘习文3 胡新强3 彭卓寅1

（1.长沙理工大学电价研究中心 2.国家能源投资集团有限责任公司湖南分公司 3.国电湖南宝庆煤电有限公司）

为保证燃煤火电厂安全生产运行，国家相关政策、火电行业技术标准、中央发电企业及其区域分子公司和火电厂对燃煤库存数量（一般用存煤天数表示）都有明确的要求和具体规定。不过，目前这些要求和规定都以电厂为单位，要求各电厂独立库存能够耗用一定天数（如20天的煤量），并始终保持不低于警戒天数（如7天的用煤量）。火电厂日用煤量大，较多天数的燃煤库存不仅增加了资金占用，而且需要建设较大的露天煤场，增加了管理费用和燃煤热值与数量损耗。借鉴一般商品集中库存，包括电厂备品备件集中库存管理的经验，我们提出，假设电厂燃煤不存在差异，或者可以通过配煤掺烧消除差异，就可以用省内火电厂之间的替代发电，即“电量互保”机制间接地完成火电厂之间在燃煤库存短缺情况下的互相借用，实现分省火电厂燃煤集中库存，达到降低各火电厂燃煤库存数量及库存成本、损耗成本及管理成本的目的。

一、火电厂燃煤集中库存问题提出

（一）有关规定

从火电厂生产运行规范管理的角度，2016年由国家能源局发布的中华人民共和国电力行业标准《火电厂燃煤管理技术导则》（DL/T1668-2016）规定，“电厂燃煤的库存量应根据市场变化和发电量的变化适当调整，坑口电厂燃煤的库存量宜有7天满负荷用煤量，运距较远的电厂燃煤的库存量宜有15天及以上满负荷用煤量。”中央发电集团及其所属地区分（子）公司和火电厂，也根据国家有关要求和行业标准，分别制定了燃煤库存管理办法。如国家能源投资集团2015年制定的《中国国电集团公司燃料管理办法》（国电集燃〔2015〕388号）第56条要求，“火电企业要根据生产需求、市场走势、季节性特点制定储煤目标，保持煤场的合理经济库存。每月制订月末储煤计划报分（子）公司审核、集团公司批准后执行。”《中国国电集团公司煤炭接卸、储存与耗用管理制度》（国电集燃〔2016〕204号）第11条规定“火电企业应严格执行煤炭库存警戒线制度，煤炭储备数量降至库存警戒线时，及时向有关部门报告，采取应急措施，避免因缺煤降负荷或停机。”《国电湖南宝庆煤电有限公司燃料管理办法》第27条规定“公司煤场库存量至少在10天需用煤量警戒线上。燃料管理部应根据公司实际情况，制定不同季节的安全、经济存煤量（即存煤曲线），有计划、合理地控制库存煤量。”

2017年12月，国家发展改革委和国家能源局主要从维持煤炭稳定供应和避免价格大幅波动的角度，发布了《关于建立健全煤炭最低库存和最高库存制度的指导意见（试行）》及考核办法的通知（发改运行规〔2017〕2061号），对火电厂燃煤最低库存和最高库存数量都作出了具体规定，除山西、陕西、内蒙古等煤炭主产区的燃煤电厂之外，其他地区燃煤电厂的燃煤最低库存需维持20天的水平。为确保迎峰度夏度冬及重大活动用煤需要，最低库存水平在常态基础上再提高5~10天。当市场供不应求、价格连续快速上涨时，火电厂燃煤库存量原则上不超过两倍的最低库存量；最高库存量可再适当上浮10~20天。

（二）燃煤集中库存问题的提出

以上有关政策与制度从不同角度对火电厂燃煤最低库存数量作出了具体规定，但有两点不足：第一，没有对燃煤库存方式进行比较选择和明确规定。或者说，目前国家政策、行业标准和企业制度都以火电厂独立进行燃煤库存，即分散库存为假设前提，其内涵是燃煤集中库存可以在电厂内的多个机组中开展，但不能在不同地址的不同电厂之间开展，并没有对集中库存的可能性或条件进行分析。第二，主要从安全性方面对燃煤库存数量进行规定，对经济性考虑不够。目前我国煤电厂燃煤成本占全部发电成本的60%以上，其中部分是库存成本，但现行规定较少强调经济库存。

发电企业很善于进行集中化管理，通过建立集中检修制度，包括备品备件集中库存，取得了明显的经济效益。对于占发电成本60%的燃煤成本管理，中央发电企业已经建立了集中采购等有关制度，可能不难想到集中库存。从表面上看，如果简单地按一般物品的集中库存理解和执行，燃煤集中库存确实不可能在不同地址的多个火电厂之间实行，原因很简单，燃煤在运送到火电厂煤场后，技术上和经济上都几乎不可能再转运到不同地址的其他火电厂。在没有铁路的情况下用汽车运输大量电煤难以做到，或成本太高，运输过程中损耗也会特别大。

但是考虑到燃煤使用的结果是发电，在目前火电厂发电利用小时普遍不高（2019年全国煤电机组平均利用小时为4429小时）、发电机组在很多情况下并没有满负荷运行的前提下，不同火电厂之间的燃煤相互借用意味着不同电厂发电量的替代，即在火电厂由于燃煤库存不足面临缺煤停机的情况下，可以请其他火电厂代为发电，相当于借煤给缺煤电厂发电，这样不同发电厂之间就可以实现燃煤集中库存。我们把火电厂之间由于缺煤而形成的电量替代称为“电量互保”，考虑“电量互保”在省内相对容易实现，因此，以“电量互保”的方式，在省内全部火电厂中建立燃煤集中库存制度十分必要。

二、燃煤库存管理的有关理论

（一）三种库存管理理念

一是持有库存。认为企业持有一定的库存，有助于保证生产正常、连续、稳定进行，也有助于保质、保量地满足客户需求，维护企业声誉，巩固市场的占有率。目前火电厂燃煤库存符合这种理念。

二是保持合理库存。认为库存管理的目的是保持合适的库存量，既不能过度积压也不能短缺，关键是要科学制定库存控制的标准，在风险和收益之间做出权衡。火电厂燃煤库存要向这种理念转变。

三是“零库存”。以准时生产方式（Just In Time，JIT）为代表，由于库存增加资金占用，降低资金周转速度，库存就是浪费和损失。零库存是高效库存管理措施，公司要尽量降低库存。火电厂燃煤库存要吸收这种理念。

（二）集中库存能够降低库存的原因

库存方式可分为集中库存与分散库存。集中库存是指通过协调仓库和配送中心的数量、布局和能力等，集中处理整个系统内的需求信息、存货水平、订货以及订单履行等业务，平衡系统内各市场的需求，权衡系统整体的生产、库存、运输等各项成本，从而达到降低需求不确定性、降低库存水平和提高服务能力和水平的目的。分散库存则指系统中各仓库之间完全独立，每个仓库的决策目标是使自己的库存策略最优。

在相同安全可靠性水平下，集中库存比分散库存的库存成本更低。由于需求的不确定性，当把不同地点的需求集合起来时，一个用户高于平均值的需求很可能被另一个用户低于平均值的需求所抵消。随着用户数量增加，中和的可能性也在增加。集中库存有利于汇集用户需求，提高需求预测的准确度，通过需求变动性的降低使安全库存水平也降低。

三、基于“电量互保”的分省火电厂燃煤集中库存方案

（一）“电量互保”的基本思路和主要内容

“电量互保”在其他情境下也有提出。本文的“电量互保”是以省级电网统调火电厂为对象，均衡安排不同火电厂燃煤采购时间，使不同时间、不同火电厂的燃煤库存数量大小之间相互均衡。通过“电量互保”方式解决可能出现的火电厂燃煤库存不足造成的停机发电损失，间接实现分省统调火电厂之间燃煤的集中库存。在追求燃煤库存经济性的背景下，任何电厂都有可能发生缺煤停机，因此，互相替代发电就成为一种共赢的选择。在保证安全生产的前提下，不仅降低燃煤采购天数，也降低库存燃煤警戒天数，达到全面降低库存成本的目标。

“电量互保”由政府相关部门出面组织，省网统调火电厂自愿参与，火电厂和省网调度机构事先签署多方协议，火电厂发电缺煤停机时向调度机构提出申请，由调度机构根据专门协议和电网运行安全可靠需要，选择合适的其他火电厂代为发电。

（二）分省火电厂燃煤集中库存原理

假设某火电厂装机容量为2×60万千瓦，火电厂日耗煤量相等，不考虑购煤时差、运煤时差和库存损耗，燃煤为标准煤。根据有关规定，该火电厂每次采购20天用煤，7天用煤量为警戒线。如图1所示，在目前分散库存方式下，假设从某个时间点开始，当天火电厂一次性采购20天用煤量，当库存煤量降低到只有7天用煤量时，触发了库存警戒线，当天马上补充购买13天的用煤量，当日库存煤又恢复到20天用煤量水平。以此类推，就形成了分散库存方式下火电厂全年燃煤库存量变化曲线。火电厂全年日平均库存煤量按以下公式计算。

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