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1、考虑火电灵活性改造的新能源规划摘要：“双碳”目标的提出标志着我国能源行业发展态势将迎来重大转变， 清洁低碳成为电力系统发展的重要目标。随着电力系统中新能源装机及发电量占 比的不断提升，电力系统需要不断提升灵活调节能力，以满足大规模新能源的消 纳需求。从我国当前能源结构来看，火电依然占据主导地位。对火电机组实施灵 活性改造，提升系统调节能力，对于缓解日益提升的新能源消纳压力有着重大意 义。本文综合考虑火电灵活性改造初投资及运行成本，拟定火电灵活性改造打捆 新能源的发展方案。算例分析表明，合理规划火电灵活性改造与新增新能源发展 规模，能够在保证新能源合理消纳水平的同时兼顾经济性。关键词：火电灵活性
2、改造；新能源规划；可再生能源电力消纳权重；新能源 利用水平0 引言当前，我国电力行业发展已经从高速增长进入高质量发展阶段，应以“力争 2030年前二氧化碳排放达峰、努力争取2060年前碳中和”为目标，在保障经济 社会平稳发展的基础上，积极推动能源绿色转型，着力构建清洁低碳、安全高效 的能源体系。在“双碳”目标下，我国能源革命将持续提速推进低碳的发展主线 未来风光等新能源将成为非化石能源增长的主要贡献者，新能源发电正迈向高质 量快速发展的新时代。由于新能源发电功率波动大，预测难度高，大规模并网对 于电力系统调节能力提出了更高的要求 1。为贯彻新时代能源发展理念，推进能源电力高质量发展，电力系统规
3、划和发 展应处理好开发与消纳、煤电与新能源等之间的关系，促进传统电源转型升级， 提升能源清洁利用水平，提高电力系统运行效率，维护电网安全运行。当前我国 电源结构中，火电机组无论是在装机规模还是发电量方面，占比仍超过50%。因 此，对火电机组实施灵活性改造后参与深度调峰对提升电力系统调节能力，促进 大规模清洁能源消纳具有重大意义2。“十三五”以来我国积极推进火电灵活性改造，但由于额外经济投资、机组 运行损耗以及潜在安全风险等诸多因素，发电企业对于火电灵活性改造普遍积极 性不高。为激励相关发电企业开展火电灵活性改造，2021 年 4 月，内蒙古率先出 台相关政策，将灵活性改造后新增的新能源消纳规模
4、，按照一定比例配置给开展 灵活性改造的企业3，通过新能源发电补偿改造成本。因此，在未来的新能源 规划中，应统筹考虑火电灵活性改造等调节措施成本。本文考虑新能源综合利用率、可再生能源电力消纳责任权重等指标，以投资 费用年化成本与系统运行成本之和最小为目标，拟定火电灵活性改造打捆新能源 的方案。1 火电灵活性改造及新能源开发成本火电灵活性改造产生的经济成本主要体现在两方面，一方面是初始投资，一 方面是运行成本。火电灵活性改造初始投资方面，纯凝机组改造单位投资按 25 元/千瓦考虑；供热机组改造单位投资按 22 元/千瓦。火电灵活性改造的额外运行成本主要产生在深度调峰阶段。机组深度调峰时 由于机组长
5、时间处于低负荷状态，发电度电煤耗会相应提升。此外，机组出力频 繁波动并长期偏离最优运行状态可能导致部分关键设备（或部件）运行不稳定， 影响机组运行的可靠性，且在一定程度上加剧机组整体寿命损耗。目前，深度调 峰对机组运维成本和运行寿命具体影响程度尚无明确的定论，仍需结合火电灵活 性改造及机组参与深度调峰的实际运行情况进一步总结。因此，本文中灵活性改 造运行成本重点考虑发电煤耗增加成本。根据一般工程经验，按照 30%-35%-40% 工况煤耗增加分别为 38 克标煤/千瓦时-28克标煤/千瓦时-21 克标煤/千瓦时考 虑。原煤与标煤按照 1 千克原煤=0.7143 千克标准煤折算，原煤价格按照 6
6、00 元/ 吨考虑。与火电灵活性改造类似，新能源开发成本同样包含初始投资及运行成本两部 分。新能源电源初投资成本按风电 5500 元/千瓦、光伏 3200 元/千瓦考虑。新能 源电源不产生燃料费用，年运行费用按初始投资的固定比例考虑。1.算例2.1 新能源消纳测算根据西北某省“十四五”能源电力发展规划，预计至 2025 年，该省全社会 用电量将达到 1800亿千瓦时，最大负荷约 2700 万千瓦；火电、水电、风电、光 伏装机分别约 2900万千瓦、1000万千瓦、2800 万千瓦、2000 万千瓦。该省现役统调火电机组约 1500 万千瓦，其中纯凝机组约700 万千瓦，供热 机组约 800 万
7、千瓦。统调纯凝机组深调负荷率约 40%；统调供热机组非供热期平 均深调负荷率约 40%，供热期出力平均调节范围为 60%80%。新增煤电机组中，纯 凝煤电机组平均调峰深度按 30%考虑；供热机组非供热期平均调峰深度按 30%考 虑，供热期调节能力按 60%80%考虑。根据生产运行模拟测算结果，预计 2025 年该省新能源综合利用率 89%。以上 测算结果表明，2025 年该省电网系统调节能力存在一定缺口，无法满足系统内新 增新能源消纳需求，网内新能源利用率过低，需采取措施提升系统调节能力。2.2 新能源规划发展方案在该省“十四五”规划新能源规模上，新能源综合利用率按 90%考虑，测算 经过火电
8、灵活性改造后可额外开发的新能源规模。结合当地新能源开发条件，新 增风电、光伏比例按 1：2 考虑。经测算，通过对 650 万千瓦纯凝机组和 1100 万千瓦供热机组实施灵活性改 造，该省电网可新增新能源 330 万千瓦，新能源电量占比达 38.4%。灵活性改造 初投资年化总成本约 0.6 亿元；运行成本方面，经过灵活性改造的火电机组因深 峰增加煤耗约 66万吨标煤/年，折合费用约 5.3 亿元/年。计及火电灵活性改造 成本，“十四五”期间新增新能源度电成本为 0.269 元/千瓦时，低于该省煤电基准价 0.039 元/千瓦时。1.结语“双碳”目标的提出标志着我国能源电力行业发展迈入新阶段，绿色
9、低碳成 为发展的主题，新能源渗透率将不断提升。如何统筹协调各类电源以及源网荷之 间的关系，成为解决清洁能源消纳问题的关键。作为我国目前电力供应最主要来 源，火电无论是装机规模还是发电量在我国电源结构中都占据极高比例。通过挖 潜火电调节能力，提升系统调节能力，能够有效促进新能源消纳。目前，火电灵活性改造的实施推进仍存在一系列问题，出于经济性、投资回 报率以及安全运行等原因，相关发电企业对于火电机组灵活性改造仍存在顾虑。 后续将在火电灵活性改造成本疏导以及考虑火电灵活性改造参与调峰的辅助服务 市场机制等方面开展进一步研究，提升各发电企业积极性，推动“十四五”火电 灵活性改造目标如期落地完成。参考文献1.康重庆，姚良忠.高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框 架J.电力系统自动化，2017, 41 (9)： 2-11.2.侯玉婷，李晓博，刘畅，等火电机组灵活性改造形势及技术应用J.热力 发电.2018.47(5):8-13.3.内蒙古自治区能源局.关于印发内蒙古自治区推进火电灵活性改造促进市 场化消纳新能源实施细则(试行)的通知(内能电力字2021570号)Z.
考虑火电灵活性改造的新能源规划
