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動力電力行業是推進碳減排的主要領域，鼎力發展以風光為主的新動力已成為國內外動力低碳轉型發展共識。在中國提出“雙碳”目標與構建新型電力系統發展標的目的以來，國家和處所當局陸續發布“十四五”風光發展規劃，新動力裝機正迎來爆發式增長。由于新動力出力固有的隨機性和波動性特點，年夜規模新動力并網對系統調節才能提出了更高請求。此外，隨著產業結構深刻調整，三產及居平易近負荷占比持續晉陞，電力負荷尖峰化趨勢愈加明顯，也對系統調峰提出了更多請求。
（來源：中國電力 作者：李虎軍, 張棟, 呂夢璇, 鄧方釗，楊萌，元博）
摘要
“雙碳”目標下，隨著新動力并網裝機規模加快增長，系統調峰需求疾速增長，新動力與系統調峰資源協同優化發展成為高質量構建新型電力系統的重點之一。本文引進碳排放約束，構建了綜合考慮新增機組投資與系統運行本錢的新動力與調峰資源優化設置裝備擺設模子，針對分歧新動力應用率目標，設置多個發展場景，研討了分歧場景下的電力系統運行經濟性。考慮未來以省（市）為單位進行碳減排評估與考察，以中部地區的省級電網為研討算例，驗證了所提模子方式的有用性。
01
系統調峰需求剖析
1）負荷峰谷差變包養妹化。近年來，中國產業結構持續優化。第二產業轉型升級穩步推進，高耗能增長放緩，裝備制造業加速發展，新興產業和第三產業包養網對經濟支撐更顯著，現代服務業不斷壯年夜。2023年，第二產業和第三產業增添值占國內生產總值的比重分別為38.3%和54.6%，預計“十四五”和包養甜心網中遠期，第二產業增添值占比將持續降落，第三產業增添值占比持續上升。受產業結構優化調整影響，用電曲線平穩的傳統重工業比重持續降落，第三產業及居平易近生涯用電成為拉動負荷增長的重要動力，空調和采熱負荷規模不斷上升，導致系統負荷峰谷差加年夜。作為全國的縮影，中部地區某省近年來的典範日負荷曲線如圖1所示。
圖1 典包養女人範日負荷特徵變化
Fig.1 包養Typical daily load curves and changing trends
年負荷曲線呈現夏冬年夜、年齡小的特點，呈典範的“W”形。年最年夜負荷多出現在夏日7月、8月或夏季12月、1月，春季4月、5月和春季9月、10月凡是包養網為年負荷曲線的低谷。從近幾年的變化包養情婦趨勢來看，隨著夏季空調采熱負荷的疾速增長，夏季（1月、12月）最年夜負荷程度越來越接近夏日（7月、8月）。年負荷特徵變化如圖2所示。
圖2 年負荷變化情況
Fig.2 Annual load curves and changing trends
2）風光發電出力特徵。風電日內出力整體呈現午間低于晚間的特點，季節出力整體包養合約呈現春、春季高于夏、夏季的特點。光伏春、春季出力較高，夏季出力較低。各月風電日出力曲線如圖3所示，各月光伏日出力曲線如圖4所包養網示。
圖3 各月風電日出力曲線
Fig.3 Daily outputs of wind power in different months
圖4 光伏日出力曲線
Fig.4 Daily outputs of PV power in different months
總體來看，春、春季為風光年夜發季節，但用電負荷相對較低。在腰荷時段，負荷降落較快、負荷程度較低，風光年夜發將進一個步驟拉年夜凈負荷峰谷差，需求當地火電機組降出力共同調峰。“十四五”和中遠期，隨著風光裝機規模及出力的年夜幅增長，系統調峰壓力逐漸減輕。
3）跨省區送受電。近年來，中部地區某省接收區外電力規模不斷加年夜。盡管在調峰困難時期，區外來電會根據受端電網調峰均衡情況調整運行方法，減輕受端電網調峰壓力，但可供給的調峰才能遠低于省網調峰需求。在春、春季午間小負荷時段，區外來電凡是呈現反調峰特徵，受端電網調峰壓力進一個步驟加年夜。
02
調峰資源技術經濟性比較
系統調峰資源重要來自發電側、電網側和負荷側。本文重要聚焦于煤電靈活性改革、抽水宋微被裁員後回到家鄉，親戚立刻給她介紹了一個蓄能、電化學儲能和負荷側調節資源等。
1）煤電靈活性改革。煤電靈活性改革可充足應用存量宏大的煤電機組，是今朝最成熟、最經濟、最便捷的增添系統調峰才能的途徑。根據中電聯統計，煤電靈活性改革本錢約為500~1500元/kW，改革后可晉陞機組調峰深度10%~20%。煤電機組在實際運行中可供給的調峰才能與其開機規模及運行狀態直接相關，在春、包養網車馬費春季煤電機組小開機方法下能夠釋放的調節才能無限。
2）抽水蓄能。抽水蓄能技術成熟，單個項目裝機規模年夜，理論上調峰才能可達額定容量的200%，凡是可連續運行6 h擺佈，且退役年限可達40多年。但抽水蓄能電站建設周期較長，從開工到投產至多需求6~7年時間。且隨著優質站址資源逐漸開發完畢及征地移平易近價格增添，剩余站址資源開發本錢呈上升趨勢。預計未來單位造價將達到7000元/kW以上。
3）電化學儲能。電化學儲能具有建葉的回覆？ “一個人長得漂亮，唱歌也好聽。”設周期短、設置裝備擺設規模與地位靈活等優勢，在電源側、電網側、負荷側均可布置，但今朝技術經濟性還有待進一個步驟晉陞。綜合考慮單位造價降落趨勢、退役年限、置換本錢，預計2030年前后的全壽命周期度電本錢將低于抽水蓄能。
4）負荷側靈活調節資源。今朝，部門省份已建成了電力需求響應業務平臺，并初步樹立了可調節負荷資源庫。根據“十四五”及中遠期（2030、2035年）發展規劃，需求響應業務平臺、可調節負荷資源庫建設將擴年夜負荷側削峰填谷的才能，保證夏日年夜負荷削峰才能在年最年夜負荷的5%以上，春、春季小負荷時段重要通過年夜工業調整生產來承擔削峰填谷感化。
03
調峰資源優化設置裝備擺設研討方式
“雙碳”目標下的新動力與調峰資源設置裝備擺設協同優化包括2個階段，1）研討新動力發展規模和各類型調峰資源設置裝備擺設規模；2）研討各類調節資源的優化運行本錢。
3.1 新動力應用率目標設置
當前中國風、光發電應用率目標為95%及以上，未來隨著風、光發電裝機及電量占比晉陞，分歧的應用率目標將對系統運行經濟性產生主要影響。對未來新動力應用率設置3個目標場景：場景1，新動力應用率91%~93%；場景2，新動力應用率95%；場景3，新動力應用率96%~98%。
3.2 目標函數
3.3 重要約束條件
本文重要考慮系統約束和機組約束。系統約束包含碳排放約束、新動力應用率目標約束、電力電量及調峰均衡約束等。機組約束包含啟停約束、調包養網節深度包養條件約束等。
3.4 求解流程
第1階段根據風光發展規劃、系統均衡約束、可用的常規電源與調節資源，設定系統發展的初始設置裝備擺設計劃。
第2階段對調峰資源初始設置裝備擺設計劃進行8760 包養網心得h生產模擬校核，確保所提調峰資源設置裝備擺設計劃能夠滿足分歧發展場景下的新動力應用率目標。當存在調峰才能富饒時，前往第1階段，下降調峰資源富饒量以晉陞系統經濟性；當存在調峰才能缺乏時，前往第1階段，增年夜調峰資源規模或下降風光應用率。通過第1階段與第2階段的迭代聯合，慢慢迫近滿足系統調峰需求與運行包養網經濟性的常規電源與調節資源優化設置裝備擺設計劃。
需求側響應重要用于打消晚岑嶺和午岑嶺時段的尖峰負荷；電化學儲能重要用于短時爬坡調節需求；抽水蓄能電站重要用于晉陞負荷低谷時段的風光消納才能及在負荷岑嶺時段供給電力容量支撐；煤電重要供給電力供應與基礎調節才能。求解流程如圖5所示。
圖5 研討求解流程
Fig.5 Flowchart of the solution process
04
邊界條件
以省包養故事級電力系統為基礎，先對系統負荷、風光出力的歷史統計數據進行特征剖析；然后對源荷特徵進行聚類和加權均勻，并對基準年特徵曲線進行優化調整。
1）構建負荷曲線。通過剖析“十三五”以來省級電網每日24 h用電數據，年最年夜負荷普通出現在夏日（多包養數出現在7月中下旬或8月中上旬），夏季岑嶺負荷（多數出現在12月中下旬或1月中上旬包養管道）普通為夏日岑嶺負荷的75%~95%，春、春季最年夜負荷基礎包養相當，約為年最年夜負荷的60%~65%。在峰谷差方面，考慮未來隨著產業結構調整，新興用電負荷發展，全省負荷峰谷差將持續拉年夜。起首選取過往幾年間的全年8760 h負荷數據，剖析峰谷差年均變化量；其次依照年均遞增的方法，對規劃年負荷樣本的峰谷差量進行拉年夜，獲得規劃年典範日的負荷特征曲線如圖6所示。
圖6 對規劃年典範日負荷曲線調整後果
Fig.6 Typical load curve after adjustment
2）構建新動力出力曲線。對2015—2022年風電、光伏的特徵進行聚類和加權均勻獲得未來全省新動力出力曲線。同時，為了準確反應年夜負荷時刻新動力的有用供應才能，分夏日年夜負荷（午岑嶺、晚岑嶺）、夏季年夜負荷（午岑嶺、晚岑嶺）4種典範場景對95%概率下，新動力保證出力系數進行校核和修改。此中，風電、光伏在包養網推薦夏日年夜負荷午岑嶺時段對應的保證出力系數分別為1.0%、35%；夏日年夜負荷晚岑嶺時段分別為10.6%、0；夏季年夜負荷午岑嶺時段分別為1.9%、3.0%；夏季年夜負荷晚岑嶺時段分別為2.5%、0。年夜負荷日風電、光伏的保證出力系數如表1所示。包養網
表1 年夜負荷日風電、光伏的概率出力系數
Table 1 Guaranteed power coefficient of wind power and photovoltaic power during heavy load day
規劃期，研討采用的風電出力如圖7所示，光伏出力曲線如圖8所示。
圖7 規劃年全省風電出力曲線
Fig.7 Wind powe包養俱樂部r curve
圖8 規劃年全省光伏出力曲線
Fig.8 Photovoltaic power curve
3）電力需求預測。預計2025、2030、2035年某省的全社會用電量將分別達到4670億kW·h、5400億kW·h、6000億kW·h，“十四五”“十五包養網五”“十六五”增速分別為6.6%、2.9%、2.1%；2025、2030、2035年全社會最年夜負荷將分別達到9800萬kW、11500萬kW、12800萬kW，“十四五”“十五五”“十六五”增速分別為8.4%、3.3%、2.2%。
4）電源發展情況。“十四五”期間，核準在建和規劃新增煤包養妹電機組約800萬kW，無年夜型常規水電規劃。新動力方面，預計2025全省風電裝機達到2600萬kW，光伏裝機達到4500萬kW，2030、2035年，全省風電裝機達到3600萬kW和4700萬kW，光伏裝機達到5500萬kW和6000萬kW。未來程度年風光裝機規模如圖9所示。
圖9 新動力發展規劃規模
Fig.9 New energy development plan
5）電源聚類。在省級算例系統中，觸及機組眾多，本文將同類型機組進行等效聚合建模，將煤電分為供熱機組、30萬kW、60萬kW、100萬kW機組4類，風電和太陽能機組根據分歧地輿地位出力特徵的差異等效為2~4組。
05
算例剖析
采用所提方式，研討2025、2030和包養網VIP2035年3個程度年的省級新動力發展規劃與調峰電源優化設置裝備擺設。
1）靈活性資源設置裝備擺設計劃。
靈活性改革方面，考慮其改革周期短、見效快等優點和現階段對配套政策依賴水平高級缺乏，場景1規模最小，場景2、3規模分歧；抽水蓄能方面，綜合考慮其技術成熟度、運行靈活性、可作為變亂備用和黑啟動電源等優點以及投資本錢高、建設周期長等缺乏，場景1設置裝備擺設規模最小、場景2設置裝備擺設規模居中、場景3設置裝備擺設規模最年夜。電化學儲能方面，考慮其建設周期短、響應速率快等優點和充放電壽命無限、性價比高等缺乏，場景1規模最小、場景2、3開發規模慢慢擴年夜。需求側響應方面，考慮其發展潛力年夜、遠景好等優點和當前價格傳導機制不健全、響應後果難以精確計量等缺乏，場景1、2、3對應的響應規模分別為最年夜負荷的3%、4%、5%。未來程度年，分歧場景下的靈活性資源設置裝備擺設規模如表2所示。
表2 分歧場景靈活性資源設置裝備擺設容量
Table 2 Optimized flexible resource configuration scheme
2）靈活性資源經濟性。3個場景中，場景3系統投資最年夜，“十四五”“十五五”“十六五”分別較場景2增添系統投資本錢52、58、89億元。3個場景下的系統投資本錢如圖10所示。
圖10 分歧場景系統投資及運行本錢
Fig.10 Total system investments in different scenarios
3）碳排放情況。碳排放量曲線如圖11所示。2030年，3個場景下的省電力行業碳排放均實現碳達峰，排放量分別為23600、22600、21500萬t。“十六五”期間碳排放量呈穩步降落趨勢，2035年，3個場景排放量分別降至21800、20700、20300萬t。
圖11 分歧發展場景下包養情婦的碳排放曲線
Fig.11 宋微這才包養網開始填表。Carbon emissions in different scenarios
4）新動力應用率。
通過優化計算，各程度年場景1、2、3的新動力應用率分別在91%~93%之間、95%擺佈、96%~98%之間，煤電應用小時數分別為3450~3550 h、3350~3450 h、2850~3000 h，由此小姑娘把貓放在服務台上，一邊擦拭一邊問：「有帶可見，新動力應用率越高，煤電應用小時數越低，系統碳排包養網放量越小。依照當前中國風光消納應用率95%及以上目標，2025年，全省需煤電靈活性改革規模約2500萬kW，投運在建抽水蓄能電站180萬kW，新增電化學儲能400萬kW，時長不低于2 h，需求響應392萬kW。經生
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