近年来，我国着力推进构建“清洁低碳、安全高效”的能源体系。对于“碳中和”的前景规划中，风电、光伏等清洁发电将逐渐代替化石能源发电，成为我国能源结构中的主力。我国风电发展较为成熟，装机容量稳步上升，但风电受地理、时间、气候等因素影响较大，且不具备煤电的调峰能力，随着风电装机比例的不断提高，电网的调峰能力成为限制风电发展的重要因素。
（来源：微信公众号“CHPLAZA清洁供热平台”ID：chplaza 作者：CHplaza）
以我国风力资源最为丰富的三北地区为例，电源结构以燃煤火电供热机组为主，冬季供暖期由于“以热定电”的缘故，火电机组的调峰能力严重不足，“保热调峰”加剧了大规模风电的并网消纳难度，“弃风光限电”的现象甚为严重。
蓄热电锅炉：风电消纳的优选项
为了促进风电消纳，缓解冬季供暖期的弃风问题，业界首先从电源侧着手，在火电机组的灵活性改造和多源协调优化两个方面做了大量的研究工作，其中最主要的手段就是利用储热等手段削峰填谷，加强火电灵活性调节能力，以此缓解风电消纳受阻问题。目前，我国北方地区“煤改电”工作中，蓄热电锅炉供暖发展迅速，为北方地区风电消纳做出了巨大贡献。然而，电锅炉用电成本的问题仍然使相关企业对这片市场态度谨慎，只有进一步降低蓄热电锅炉的用电成本，才能激励更多企业积极参与，进一步提升北方地区风电消纳水平。
今年7月，国家发改委印发《关于进一步完善分时电价机制的通知》，完善了峰谷电价政策，并提出了鼓励北方指定季节性采暖电价。这一政策对蓄热电锅炉行业无疑是重大利好：更加健全的峰谷电价政策将进一步降低冬季供暖的电价成本，吸引更多企业参与到北方地区风电消纳行动中。
源荷优化控制提升消纳能力
那么，在分时电价新政的加持下，如何进一步降低蓄热电锅炉的运行成本，提升风电消纳能力呢？近日，华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室李潇等人与国网甘肃省电力公司组建的研究团队，通过建模计算研究出了一个针对风电消纳的源荷优化控制方法，可以有效改善系统在冬季供暖期调峰能力不足的问题，提高风电的消纳水平。
李潇团队提出，风电具有“反调峰”的特性，在低谷段输出过剩电力，在高峰段反而加重电网负荷。蓄热电锅炉凭借储热容量，具有很大的灵活调整空间，可以最大程度地消纳风电，中和其“反调峰”特性。
▲风电“反调峰”特性与储热电锅炉性能对比
据此，李潇团队建立了一种蓄热电锅炉参与受阻风电消纳的源荷优化控制模型。该模型制定了系统功率平衡约束、风电出力约束和蓄热电锅炉的调节性能约束三个约束条件，并纳入了蓄热电锅炉用电成本、供热区域的热负荷需求等因素，进行了建模计算和仿真模拟。根据计算结果，该控制系统能有效地提高了蓄热电锅炉对风电的消纳能力。该团队计算了直用电、全天避峰用电、优化控制用电三种供暖运行模式，从计算结果可见，优化控制用电模式大幅提高了弃风消纳量，并显著降低了用电成本。
▲三种运行模式性能对比
李潇团队的研究成果出自2020年，其数值计算也是基于旧峰谷电价政策。在国家新政出台的现在，这套控制方法也将获得更好的数据，进一步降低采暖用电成本，吸引更多储热行业者进入北方清洁供暖市场。
原标题：北方清洁供暖：源荷优化控制助力蓄热电锅炉风电消纳
