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以風(fēng)電、光伏為代表的大規(guī)模間歇性可再生能源（Intermittent Renewable Energy Sources, IRES）正在加速能源結(jié)構(gòu)的低碳化轉(zhuǎn)變。但是，大規(guī)模IRES并網(wǎng)發(fā)電，需要電力系統(tǒng)中有足夠的靈活性資源實(shí)時(shí)響應(yīng)IRES的變化。

現(xiàn)有的靈活性資源主要有四個(gè)來源：可調(diào)度發(fā)電廠的靈活運(yùn)行、儲能設(shè)施、跨省跨區(qū)交易和需求側(cè)資源。相比于其他三類靈活性資源，可調(diào)度發(fā)電廠的靈活運(yùn)行是目前為電力系統(tǒng)提供靈活性最主要的方式。對于含有極高份額不靈活火電廠（尤其是燃煤電廠）的電力系統(tǒng)（如中國、波蘭）而言，實(shí)施靈活性改造是提升電力系統(tǒng)靈活性最為現(xiàn)實(shí)可行的選擇。

靈活性改造涉及電廠內(nèi)部多個(gè)子系統(tǒng)的變化，可能需對機(jī)組設(shè)備的本體進(jìn)行改造，也可能新建其他輔助設(shè)備。研究表明，對圖1所示的幾個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行改造是提高火電機(jī)組靈活性最有效的手段，除控制和通信系統(tǒng)外，熱電機(jī)組和純凝機(jī)組的改造范圍存在差異。

圖1 靈活性改造涉及子系統(tǒng)示意圖

針對純凝機(jī)組，主要涉及圖1左側(cè)的3個(gè)子系統(tǒng)：燃料供應(yīng)、鍋爐和煙氣化學(xué)處理系統(tǒng)。

一方面，鍋爐的最低負(fù)荷取決于其燃燒穩(wěn)定性。低負(fù)荷時(shí)火焰穩(wěn)定性差，容易發(fā)生滅火事故，降低了機(jī)組運(yùn)行安全性，改造路線主要從燃料供應(yīng)和鍋爐側(cè)入手，包括富氧燃燒、等離子穩(wěn)燃技術(shù)和煤粉分離器改造等技術(shù)；另一方面，節(jié)能及環(huán)保指標(biāo)也是制約鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的關(guān)鍵因素，必須要保證低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)脫硝、除塵器和脫硫等系統(tǒng)的正常投運(yùn)，考慮因低負(fù)荷脫銷投運(yùn)可能造成的空預(yù)器低溫腐蝕、空預(yù)器堵塞等煙氣化學(xué)處理系統(tǒng)問題的相關(guān)技術(shù)措施。

針對供熱機(jī)組，一般較少涉及鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行問題，主要矛盾集中在熱電解耦的問題，涉及圖1右側(cè)的兩個(gè)子系統(tǒng)：汽輪機(jī)系統(tǒng)，蒸汽、水循環(huán)及儲熱系統(tǒng)。改造技術(shù)包括兩類：一類是汽輪機(jī)本體改造，包括高背壓技術(shù)、光軸改造技術(shù)和低壓缸零出力技術(shù)；另一類是增加電鍋爐、儲熱罐等熱電解耦設(shè)備，增加熱電機(jī)組的調(diào)峰能力。

因此，由于功能定位、技術(shù)要求和現(xiàn)場條件不同，一臺機(jī)組可能有多種可行性改造方案，且方案間的投資成本和改造效果存在差異。

本文編自《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，原文標(biāo)題為“考慮多主體博弈的火電機(jī)組靈活性改造規(guī)劃”，作者為郭通、李永剛、徐姍姍、高亞靜、劉教民。