调峰不足是制约新能源并网的关键瓶颈。火电灵活性改造的主要应用场景集中在新能源集中并网调峰、大电网调峰支撑,以及北方采暖期热电联产机组的热电解耦。这些场景的核心需求,源于新能源发电的间歇性与电网实时平衡之间的矛盾。

调峰不足是新能源并网的核心制约

数据显示,在西北地区,调峰能力不足是弃风弃光的主要原因。以2020年数据为例,陕西弃风原因中调峰能力不足占比达95.70%,甘肃为74.20%,宁夏为94.20%,青海为96.50%,新疆为92.30%。弃光原因中,调峰能力不足同样占据主导,例如陕西为89.60%,甘肃为69.90%。这表明,随着新能源装机快速增长,电网调峰资源的稀缺性日益突出,火电作为可控电源,其灵活性改造成为提升新能源消纳能力的重要路径。

火电灵活性改造的三大应用场景

1. 大型风光基地外送与集中并网场景

在大型风光基地建设中,新能源出力波动大,需要配套调峰电源来平抑。火电灵活性改造后的深度调峰能力,可以有效配合特高压外送通道,减少弃风弃光。例如,煤电深度调峰的单位发电成本约为0.04元/千瓦时,远低于磷酸铁锂电池的1.12元/千瓦时,在成本上具有明显优势。

2. 北方采暖期热电联产机组的热电解耦

北方采暖期,热电联产机组“以热定电”的运行方式严重制约了调峰能力。通过灵活性改造,如切除低压缸进汽、加装蓄热罐、旁路供热或电锅炉等技术路线,实现热电解耦,使机组在供暖季也能灵活参与电网调峰。其中,纯凝机组改造费用约8600万元,热电联产机组改造费用约1.33亿元,后者因涉及储热等辅助系统,成本约为前者的1.5倍。

3. 大电网调峰能力提升

随着新能源占比提高,电网对灵活调节资源的需求日益迫切。火电灵活性改造可增加系统调节能力,根据规划,“十四五”期间完成2亿千瓦煤电机组改造,可增加系统调节能力3000—4000万千瓦,有效支撑电网安全稳定运行。

常见问题

火电灵活性改造的成本如何?

纯凝机组改造约8600万元,热电联产机组改造约1.33亿元。煤电深度调峰的单位发电成本约0.04元/千瓦时,在各类有偿调峰方式中成本最低。

改造后对新能源消纳的具体效果如何?

以西北地区为例,调峰能力不足是弃风弃光的主因。改造后,机组可深度参与调峰,显著减少弃风弃光,提升新能源利用率。例如,甘肃弃风原因中调峰不足占比从2015年的52.10%升至2020年的74.20%,说明调峰缺口仍在扩大,改造需求迫切。

热电联产机组改造有哪些技术路线?

主要有四种:切除低压缸进汽(经济性高、投资少)、蓄热罐(经济性较高但占地大)、旁路供热(投资少但操作复杂)、电锅炉(调峰灵活但投资大、节能性差)。具体选择需根据机组条件和改造目标综合评估。

延伸阅读