電廠在電力系統(tǒng)中的作用正在改變

從歷史經(jīng)驗(yàn)上看，基本負(fù)荷、中間負(fù)荷和峰值負(fù)荷電站通過(guò)提供適當(dāng)?shù)哪茉春腿萘炕旌?，至少有助于滿足特定的電力要求。從技術(shù)角度來(lái)講，這些電廠的設(shè)計(jì)考慮了這些具體的操作條件。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，這些電廠的資金是按照一定的營(yíng)業(yè)時(shí)數(shù)提供的。如今，隨著具有獨(dú)特成本結(jié)構(gòu)和技術(shù)特征的新一代技術(shù)大規(guī)模進(jìn)入電力市場(chǎng)，許多現(xiàn)有發(fā)電廠需要更加靈活地運(yùn)行，在某種意義上還可以減少運(yùn)行時(shí)間。

例如，為了解決中國(guó)部分地區(qū)間歇性可再生能源棄風(fēng)（棄光、棄水）問(wèn)題，國(guó)家能源局要求電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院（EPPEI）研究“十三五”期間提高的電力系統(tǒng)靈活性的方案。研究發(fā)現(xiàn)，近220吉瓦（GW）火力發(fā)電廠可以通過(guò)更換舊設(shè)備或者改進(jìn)運(yùn)營(yíng)方式等方法提高靈活性并顯著降低可再生能源的棄風(fēng)（棄光、棄水）問(wèn)題。中國(guó)《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中要求對(duì)這220GW裝機(jī)容量的電廠中的部分或者全部進(jìn)行改造。類似地，最近一項(xiàng)針對(duì)印度的研究顯示，一個(gè)以煤電為主的大型電力系統(tǒng)可以消納20％以上的風(fēng)電和光伏發(fā)電量。降低煤電的最低發(fā)電水平可以顯著降低間歇性可再生能源的棄風(fēng)（棄光、棄水）問(wèn)題。通過(guò)其他運(yùn)營(yíng)方面的改變，印度電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)能夠?qū)崿F(xiàn)更多的靈活性，從而以更低的運(yùn)營(yíng)成本實(shí)現(xiàn)更大的可再生能能源利用。

多種多樣的戰(zhàn)略可以使現(xiàn)有的電廠更加靈活

這份報(bào)告討論了使現(xiàn)有電廠更加靈活的多種策略，包括如何在現(xiàn)有電廠的運(yùn)營(yíng)中，增加新的機(jī)組而提供附加的、適合電力系統(tǒng)的靈活性能力。這些策略包括：

現(xiàn)有電廠運(yùn)營(yíng)實(shí)踐變化。為了更靈活地操作發(fā)電廠，并不一定需要大量的新資本投資。某些電廠通常通過(guò)改變數(shù)據(jù)收集和實(shí)時(shí)監(jiān)控方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的改變，從而可以很好地提高現(xiàn)有電廠的潛在的靈活性。例如，更好的監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備可以允許電廠在維持穩(wěn)定性的同時(shí)，更快地啟動(dòng)和停止。

現(xiàn)有設(shè)備的靈活性改造投資。根據(jù)電廠技術(shù)，可以提供一系列的改造方式來(lái)改進(jìn)發(fā)電廠的各種靈活性參數(shù)（例如，斜坡率、啟動(dòng)時(shí)間、最低經(jīng)濟(jì)或技術(shù)發(fā)電水平）。這份報(bào)告詳細(xì)介紹了各種發(fā)電技術(shù)的具體改造方式，包括煤炭、聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合發(fā)電、碳捕獲和儲(chǔ)存、核能、生物能和水力發(fā)電等。

新的靈活性發(fā)電方式。許多最先進(jìn)的柔性電廠技術(shù)可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)；正如在本報(bào)告中所描述的幾種方式。良好的長(zhǎng)期規(guī)劃實(shí)踐可以確保新的靈活的發(fā)電廠投資能夠經(jīng)受住風(fēng)險(xiǎn)的考驗(yàn)。

像丹麥、德國(guó)和意大利等國(guó)，以及最近的中國(guó)和印度等國(guó)，已實(shí)施了一些戰(zhàn)略來(lái)提高靈活性，特別是在燃煤和普遍使用的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)電廠中。例如，德國(guó)的火電廠為了達(dá)到更高的靈活性要求和大幅度提高其運(yùn)行性能，40多年前建成的、最初設(shè)計(jì)為24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電廠已升級(jí)為每天啟動(dòng)和停止兩次，同時(shí)還為該系統(tǒng)提供了一系列附加服務(wù)。

全國(guó)范圍延伸的選擇

電力系統(tǒng)的靈活性取決于可用的硬件和基礎(chǔ)設(shè)施（“什么”）、政策、監(jiān)管和市場(chǎng)框架（“如何”）以及提供靈活性的實(shí)體（“誰(shuí)”）的體制角色和責(zé)任。這三個(gè)方面必須協(xié)同工作才能提高系統(tǒng)的靈活性（圖ES．1）。

圖1 ES．1 解開系統(tǒng)靈活性的相關(guān)系數(shù)

因此，不僅技術(shù)因素將決定系統(tǒng)的靈活性。例如，泰國(guó)電力系統(tǒng)包括從技術(shù)角度改變系統(tǒng)的靈活性，高壓輸電網(wǎng)和相當(dāng)高的水電和聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電份額。然而，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，根據(jù)接受或付費(fèi)電力購(gòu)買協(xié)議和燃料供應(yīng)協(xié)議運(yùn)行可以看出許多發(fā)電機(jī)系統(tǒng)都是不靈活的。最近的一項(xiàng)分析發(fā)現(xiàn)，如果天然氣采購(gòu)安排和電力采購(gòu)合同在長(zhǎng)期內(nèi)變得更加靈活，那么，放寬取付合同可以合理地削減業(yè)務(wù)成本。

在系統(tǒng)層面，制定適當(dāng)?shù)撵`活性策略以推行系統(tǒng)的各種靈活性措施，不僅需要考慮當(dāng)前和未來(lái)的系統(tǒng)需要，同時(shí)要考慮現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組、市場(chǎng)情況、輸電網(wǎng)絡(luò)的狀況，以及創(chuàng)新靈活性解決方案的潛力。

提高整個(gè)系統(tǒng)的靈活性

加強(qiáng)全系統(tǒng)的靈活性可以減少發(fā)電廠提供額外靈活性的需要。例如，改善相鄰平衡區(qū)域之間的溝通和協(xié)調(diào)，可以消除對(duì)新電廠靈活性措施的需求。對(duì)于輸電網(wǎng)絡(luò)，控制和監(jiān)測(cè)的創(chuàng)新方法——例如動(dòng)態(tài)線路額定值和對(duì)高壓輸電線路和設(shè)備的針對(duì)性投資——可以減少因電網(wǎng)擁塞而產(chǎn)生的額外靈活性的需求。