双碳目标的挑战与电力结构调整趋势展望

  目的  “碳中和·碳达峰”是促进中国能源经济转型,构建人类命运共同体的重要战略决策。中国是能源消费大国,双碳目标下全社会面临着巨大的挑战,实现双碳目标需要正确理论方法的指导和科学的部署。  方法  为此,文章基于中国能源发展形势,剖析了双碳目标的本质,从宏观层面给出了双碳目标的根本出路,并从能源供给侧的角度对双碳目标下零碳能源发电负荷构成和负荷需求指标等电力负荷发展趋势进行了预测,提出了“等效电力能源替代”新概念。  结果  基于核能、水能、风能、太阳能等资源禀赋给出了双碳目标下电力结构调整的方案,分析了电力结构调整带来的系统运行特性问题,提供了解决问题的措施。  结论  双碳目标或将掀起新一代能源革命和全面的工业革命,水、风、光、核四种主要的零碳能源资源能够满足中国的社会经济持续发展需求,新能源将迎来高速发展时代。文章从多方面论述了未来能源的发展趋势,给出了电力结构调整的建设性意见,对双碳目标的实现具有重要的理论指导意义。     

源网荷侧新型储能商业模式及成本回收机制研究

  目的  在“双碳”目标下,以新能源为主体的新型电力系统在“源网荷”侧均赋予了储能重要战略地位,在灵活电力市场机制下,挖掘储能商业模式及成本回收机制,完善储能相关市场规则和支撑政策机制,对促进储能可持续发展,推进新型电力系统的建设和双碳目标的实现有着重要意义。  方法  基于国内外储能收益定价经验,采用经营期定价法、成本+合理收益、电力失负荷价值等多种方法对储能收益来源及成本回收机制进行了测算。  结果  基于现有政策路径,全面梳理了“源网荷”侧新型储能应用场景、商业模式及成本回收机制,总结了现存问题及政策建议。  结论  研究成果具备较好的可操作性和参考性,可为储能大规模发展和政策制定提供有益参考。     

CPR1000机组RGL系统双夹持故障分析

  目的  棒位和棒控系统RGL（Rod Position Indication and Rod Control System）是核电机组重要的控制系统之一,其性能好坏直接关系到核电机组的可用性。当该系统出现双夹持故障时会将整个控制棒组闭锁,在机组进行瞬态试验、升降负荷或甩负荷期间控制棒组不能及时动作,可能导致反应堆停堆。  方法  结合某CPR1000核电机组出现的RGL系统双夹持故障经验反馈案例,从设计原理的角度对双夹持故障出现的原因进行了分析研究。  结果  分析结果指出控制器软件中的时刻控制器误判MG机架状态,从而输出错误信号导致了双夹持故障触发。  结论  软件缺陷是造成RGL系统双夹持故障的重要因素。     

双碳目标下燃煤热电联产机组储能技术应用分析

  目的  “碳达峰、碳中和”目标要求现有能源结构进行深刻变革。提高原有燃煤热电联产机组灵活调节能力是保障新能源电力安全并网的重要内容之一。  方法  分别从燃煤热电联产系统灵活调节需求、潜在储能应用现状以及耦合储能技术的发展方向等方面进行了评述。  结果  分析认为深度“热电解耦”仍是提高燃煤热电联产系统的关键内容。其次,为满足“源–荷”匹配性,储能技术将在燃煤热电联产系统中发挥重要作用,其中具有应用潜力的储能技术主要包括储热、蓄电以及飞轮储能。  结论  最后根据燃煤热电联产机组耦合储能技术的应用特点,提出了储能性能老化、新能源消纳、扩容区域热电负荷中长期变更、初投资与回收期的经济性分析四个方面的建议以及需要注意的相关问题。     

新能源系统中双储能耦合燃煤机组的应用策略研究

  目的  随着新能源电力消费比例不断提高,燃煤机组耦合双储能技术的能源系统发展受到广泛关注。  方法  文章基于能源系统组成、储能技术特性、项目示范情况以及技术瓶颈等方面的分析,针对风电、光伏嵌入下双储能技术耦合燃煤机组参与电力系统调峰应用开展了运行控制策略研究。  结果  双储能技术耦合燃煤机组可通过不同的结构组成、运行策略优化有效解决新能源系统运行稳定性、能源高效利用以及技术经济性等问题,但目前尚未到实现大规模商业化应用阶段。  结论  双储能耦合燃煤机组在新能源系统中的推广应用,需要对双储能技术的策略优化及储能技术本身的发展突破方面不断开展工作。     

双碳背景下IGCC系统的发展趋势及研究方法

  目的  在“双碳”背景下,IGCC技术耦合低成本燃烧前CO₂捕集技术具有较大的应用潜力。  方法  文章首先综述了近年来IGCC发电系统的研究现状以及开拓研究的重点方向,其次分别从燃料多样性、系统形式的优化设计以及系统仿真软件应用等三个方面评述了现有研究的特点以及相关优化建议,最后着重介绍了结合“双碳”背景下IGCC发电系统进行深度优化的潜在优势,进而对IGCC发电系统进行了展望,重点分析了多能耦合及储能技术的应用前景与数值模拟在IGCC系统优化方面的优势。  结果  结果表明:通过多能耦合系统、多联产系统等方式,新型IGCC发电系统在低碳领域发展潜力巨大。  结论  研究结果将对IGCC发电系统的进一步研究研究提供了参考。     

双碳目标下我国碳市场发展分析及建议

  目的  碳排放权交易（碳交易）在全球范围内正日益成为有效促进温室气体减排的市场机制或政策工具。面向“双碳”发展目标,适时开展碳排放权交易市场（碳市场）分析研究,对推动我国碳市场健康有序发展具有重要意义。  方法  梳理了欧美相对成熟碳市场的发展情况,总结了国内试点碳市场的建设经验,并对全国碳市场第一个履约期内的运行状况进行了分析。  结果  我国碳市场目前主要存在制度体系建设尚不健全、覆盖行业与交易结构较为单一、碳配额分配科学性及公平性有待提升、多市场联动效应较弱等不足。  结论  建议立足我国基本国情,未来重点围绕顶层设计、市场体系、调控机制、国际合作等方面开展工作。     

燃煤电厂锅炉最低稳燃负荷估算方法

  目的  项目实施前需要预评价燃煤电厂灵活性运行的性能，其中包括锅炉最低稳燃负荷技术指标的预测。原有的经验和算法不能满足电厂灵活性评价需求，需结合目前设备能达到的性能指标，拟定新的锅炉最低稳燃负荷的半经验计算曲线。  方法  结合文献资料与工程经验，选取与稳燃指标关联性强的参数，采用统计和回归的方法，拟合出半经验计算曲线。  结果  以煤的挥发分V_daf、燃烧器总出力裕量系数φ作为自变量，并结合最小点火能量的统计分析值，可得到锅炉最低稳燃负荷的理论指标。  结论  新的计算曲线以工程资料可获得的已知参数作为输入，可相对精确地测算出不同条件下锅炉最低稳燃负荷的理论值，与实际运行试验数据吻合，可作为工程设计的工具。     

基于全负荷开关组网多种运行模式的电力网络系统

  [目的]  针对现有技术中全负荷开关馈线故障处理的缺陷,提出一种基于全负荷开关组网多种运行模式的电力网络系统。分析了现有配电网故障处理技术的特点,详细阐述了系统的组成,包括:进线、智能终端单元、负荷、联络线和主干线路。  [方法]  通过两个相邻智能终端单元之间的就近通信,取消了系统的保信子站,逻辑判据只需要知道自己和相邻开关之间的状态;定值统一设置,整定简单,全线故障处理无级差配合;只要线路物理结构不发生变化,自适应于各种网络的连接结构和系统的运行方式,无需重设。  [结果]  试验检测结果表明:每个配电智能终端可以控制一个负荷开关,也可以控制多个负荷开关,增加“负荷预判功能”,可根据现场情况选配。  [结论]  该系统在多种运行模式下处理故障的快速性与可靠性,可在实际配电网中推广应用。     

燃煤发电机组灵活性改造的研究进展综述

  目的  “碳达峰、碳中和”战略目标的提出增加了对新能源电力并网的需求,因此有必要提高燃煤发电机组的灵活性运行能力。  方法  文章详细介绍了现有燃煤机组灵活改造技术及常见的评价指标。灵活性改造主要包括:凝结水节流技术、燃煤机组耦合生物质混烧改造技术、燃煤机组制粉系统灵活性技术等;燃煤发电机组灵活性常用评价指标包括:发电机组厂用电率、锅炉热效率、机组发电标准煤耗率等。在此基础上,对灵活性改造技术以及评价指标进行总结和分析。  结果  文章提出了燃煤发电机组灵活性技术改造的7个发展方向及相关建议。  结论  原有机组的结构改进、新能源多形式的嵌入以及多储能协同提高燃煤机组灵活性是后续发展的主要方向,为后续燃煤发电机组适应“双碳”能源规划提供参考。     

基于高温熔盐储热的火电机组灵活性改造技术及其应用前景分析

  目的  在分析常规火电机组灵活性改造方案存在问题的基础上,提出了一种新型的灵活性改造技术方案,即在传统的“锅炉-汽机”热力系统中嵌入大容量高温熔盐储热系统,削弱原本刚性联系的“炉机耦合”,实现火电机组深度调峰和灵活运行。  方法  根据汽、水和熔盐的不同热力特性,利用热力平衡原理,建立了“锅炉-高温储热-汽机”一体化热力系统。  结果  研究表明:火电机组进行高温熔盐储热改造,将极大地提高其深度调峰能力,且能解决常规改造方案存在的问题;同时,机组改造后对外提供高参数工业供汽的能力将得到大幅度提高,这将有效提高电厂经济效益,弥补调峰补偿机制的不足;高温熔盐储热技术也可以应用于火电机组延寿改造,不仅增加系统灵活调峰电源,还可以使老旧电厂企业资产继续发挥效益。  结论  在系统中选择一批火电机组进行大规模高温储热技术改造,可以在不增加煤炭总消费量的基础上,为系统提供大量灵活调峰电源,有效缓解新能源电力消纳问题;同时汽轮发电机组的容量被保留,可为电力系统提供备用容量和转动惯量,保障电力供应和系统安全稳定。该技术的推广,将有力促进火电厂转型升级,助力实现“碳达峰、碳中和”目标。     

一种电动汽车光伏充电站的分时段有序充电策略

  目的  针对电动汽车光伏充电站的有序充电问题,提出一种分时段有序充电策略。  方法  研究了光伏充电站的结构体系及工作原理,构造了电动汽车充电时间、储能电池荷电状态（SOC）范围等约束条件。负荷高峰时段,在满足车辆充电需求的同时,减少向电网的购电量,降低购电费用,并辅助电网“消峰”。负荷低谷时段,在满足车辆充电需求的同时,增加向电网的购电量,辅助电网“填谷”。  结果  通过仿真事例验证了所建模型的有效性,并与即时充电方案进行比较,说明了所建模型在减小充电站的购电费用,降低电网峰谷差方面的优势。  结论  所提电动汽车光伏充电站的充电策略是正确并有效的,可为实际应用提供参考。     

楼宇型天然气分布式能源系统的典型案例分析

  目的  以各类建筑全年典型日冷、热、电负荷需求作为计算基础,得出分布式能源系统优化配置和运行策略。  方法  能源站配置了内燃机、烟气-热水型溴化锂机组、离心式电制冷（热泵）机组、地源热泵、天然气热水锅炉及水蓄冷（热）罐等多种节能节资装置,实现了能源的梯级利用,更好地匹配用户端负荷需求。  结果  研究结果表明,在技术、经济上具有一定的可行性。  结论  能源站合理配置机组可节省投资,环保节能。利用峰谷电价差,降低运行费用,提高系统效益。     

可再生能源等比补贴系数及投资估值模型研究

  目的  随着我国“碳中和、碳达峰”目标的提出,可再生能源发电企业面临着快速扩大装机规模,大力发展投资并购的诉求,在我国存量补贴资金缺口逐步增大的背景下,如何确定可再生能源项目的补贴收入,并采用合理方法对项目估值,一直是并购决策的难点。  方法  重点关注了2020年发布的补贴新政,测算了可再生能源存量补贴的兑付系数,基于多情景假设补贴现金流入的规模及时间。  结果  通过等比补贴系数测算及投资估值模型,明确了我国补贴缺口的收口时间及各年度的等比补贴系数,并基于可再生能源项目特点,研究选定最佳估值方法。  结论  通过估值模型对部分地区的海上风电和陆上风电项目进行了估值,为企业投资及并购提供了重要决策支撑。     

区域供冷与蓄冷技术发展动态

  目的  空调能耗渐趋增加,是电网峰谷电量差的主要原因之一,分析区域供冷及蓄冷技术的特点及在主动调节空调制冷系统的用电量分布,减小用电高峰负荷的作用,为区域供冷的规划、设计及运行提供参考。  方法  采用蓄冷工程调研文献综述及实际案例分析相结合的方法。分析了水蓄冷、盘管外融冰蓄冷技术的特点,区域供冷的资源秉性以及应遵循的原则。  结果  研究表明:区域供冷及蓄冷技术在中国发展大有可为,水蓄冷系统灵活方便,宜利用电价机制鼓励用户自己投资建设。盘管外融冰蓄冷系统的单位蓄冷规模初投资和生命周期总费用均随着蓄冷系统规模增加呈现下降趋势,但变化趋势渐趋平缓。区域供冷项目应规划先行,且视为本区域全部成员资源利益最大化的项目,须全员参与,才可获得最大利益,并全员共享。  结论  所提区域供冷与蓄冷技术可为实际应用提供指导。