【精彩论文】基于时序运行模拟的新能源配置储能替代火电规划模型-北极星火力发电网

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摘要：随着风电、光伏自身成本不断下降，经济性上逐步具有替代火电的条件，同时，随着风电、光伏替代火电规模的增加，系统需要引入储能来应对系统不断增强的净负荷波动。为更加科学地量化评估新能源配置储能替代火电的经济性和规模，首先建立计及电力系统灵活性需求、基于精细化时序曲线运行模拟的电源和储能联合优化规划模型，以系统总成本最低为优化目标，考虑投资决策约束和运行约束，统筹优化不同成本情景下的电源和储能容量，提出新能源配置储能替代火电的经济性分析流程。其次，基于以上模型方法，优化计算某区域电网高、中、低3种成本情景下的电源和储能容量，并分析不同成本情景下新能源配置储能替代火电的演变过程。最后，提出新能源配置储能不同程度替代火电的条件。

（来源：中国电力）

结论：本文建立了基于精细化时序曲线运行模拟的电源和储能联合规划模型，以系统总成本最低为优化目标，考虑投资决策约束和运行约束，可统筹优化不同成本情景下的电源和储能容量。详细计算了某区域电网高、中、低3种成本情景下的电源和储能容量，分析了不同成本情景下新能源配置储能替代火电的演变过程。得出结论如下：

（1）新能源配置储能替代火电，需要从装机容量、发电量、调节能力3个方面来综合考虑。装机容量方面，1 kW光伏和1 kW储能相当于1 kW火电；发电量方面，火电、光伏年利用小时数分别按照4500、1500 h考虑，3 kW光伏和1.0 kW储能相当于1 kW火电；调节能力方面，如上分析，需要结合装机结构、负荷特性、成本等边界条件具体分析，如情景2中，替代1.0 万kW火电，需要2.1万kW光伏和2.2万kW储能；情景6中，替代1.0 万kW火电，需要4.6万kW光伏和2.1万kW储能。

（2）当新能源配置储能度电成本低于火电度电成本后，逐渐具备替代火电的经济性。当新能源配置储能度电成本低于火电可变运行成本（燃料成本），可大规模替代火电。当新能源和储能成本下降至2050年成本水平后，从整个系统来看，无论是新增火电机组还是提高存量火电机组的利用率，新能源配置储能都将极具经济性，可大规模替代火电机组，但也存在边际效应。

（3）随着新能源配置储能替代火电比例的提高，同样装机容量的火电需要更多容量的新能源和储能来替代，才能为系统提供足够的调节能力，因此新能源配置储能度电成本又会逐渐提高，达到一定比例后，新能源+储能相比火电不再具有经济性，即新能源配置储能替代火电将越来越难。

引文信息

任大伟, 金晨, 侯金鸣, 等. 基于时序运行模拟的新能源配置储能替代火电规划模型[J]. 中国电力, 2021, 54(7): 18-26.REN Dawei, JIN Chen, HOU Jinming, et al. Planning model for renewable energy with energy storage replacing thermal power based on time series operation simulation[J]. Electric Power, 2021, 54(7): 18-26.

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