電廠在電力系統(tǒng)中的作用正在改變

從歷史經(jīng)驗上看，基本負荷、中間負荷和峰值負荷電站通過提供適當?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)角度來講，這些電廠的設(shè)計考慮了這些具體的操作條件。從經(jīng)濟學的觀點來看，這些電廠的資金是按照一定的營業(yè)時數(shù)提供的。如今，隨著具有獨特成本結(jié)構(gòu)和技術(shù)特征的新一代技術(shù)大規(guī)模進入電力市場，許多現(xiàn)有發(fā)電廠需要更加靈活地運行，在某種意義上還可以減少運行時間。

例如，為了解決中國部分地區(qū)間歇性可再生能源棄風（棄光、棄水）問題，國家能源局要求電力規(guī)劃設(shè)計總院（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)電廠可以通過更換舊設(shè)備或者改進運營方式等方法提高靈活性并顯著降低可再生能源的棄風（棄光、棄水）問題。中國《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中要求對這220GW裝機容量的電廠中的部分或者全部進行改造。類似地，最近一項針對印度的研究顯示，一個以煤電為主的大型電力系統(tǒng)可以消納20％以上的風電和光伏發(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（棄光、棄水）問題。通過其他運營方面的改變，印度電力系統(tǒng)運營能夠?qū)崿F(xiàn)更多的靈活性，從而以更低的運營成本實現(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)有電廠的運營中，增加新的機組而提供附加的、適合電力系統(tǒng)的靈活性能力。這些策略包括：

現(xiàn)有電廠運營實踐變化。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。某些電廠通常通過改變數(shù)據(jù)收集和實時監(jiān)控方式來實現(xiàn)電廠運營實踐的改變，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)測和控制設(shè)備可以允許電廠在維持穩(wěn)定性的同時，更快地啟動和停止。

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改進發(fā)電廠的各種靈活性參數(shù)（例如，斜坡率、啟動時間、最低經(jīng)濟或技術(shù)發(fā)電水平）。這份報告詳細介紹了各種發(fā)電技術(shù)的具體改造方式，包括煤炭、聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機聯(lián)合發(fā)電、碳捕獲和儲存、核能、生物能和水力發(fā)電等。

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

像丹麥、德國和意大利等國，以及最近的中國和印度等國，已實施了一些戰(zhàn)略來提高靈活性，特別是在燃煤和普遍使用的聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機電廠中。例如，德國的火電廠為了達到更高的靈活性要求和大幅度提高其運行性能，40多年前建成的、最初設(shè)計為24小時運轉(zhuǎn)的發(fā)電廠已升級為每天啟動和停止兩次，同時還為該系統(tǒng)提供了一系列附加服務。

全國范圍延伸的選擇

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)管和市場框架（“如何”）以及提供靈活性的實體（“誰”）的體制角色和責任。這三個方面必須協(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)和相當高的水電和聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機發(fā)電份額。然而，從經(jīng)濟角度來看，根據(jù)接受或付費電力購買協(xié)議和燃料供應協(xié)議運行可以看出許多發(fā)電機系統(tǒng)都是不靈活的。最近的一項分析發(fā)現(xiàn)，如果天然氣采購安排和電力采購合同在長期內(nèi)變得更加靈活，那么，放寬取付合同可以合理地削減業(yè)務成本。

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

提高整個系統(tǒng)的靈活性

加強全系統(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)，可以消除對新電廠靈活性措施的需求。對于輸電網(wǎng)絡(luò)，控制和監(jiān)測的創(chuàng)新方法——例如動態(tài)線路額定值和對高壓輸電線路和設(shè)備的針對性投資——可以減少因電網(wǎng)擁塞而產(chǎn)生的額外靈活性的需求。