摘要：冬季供暖期内，因热电冲突带来的供热机组调峰能力受限是中国“三北”地区出现大量弃风现象的主要原因。为促进新能源规模化消纳，以锡林浩特600 MW太阳能-燃煤热电联产系统为研究对象，建立了太阳能集热场、热电联产机组等关键设备数学模型，在实际气象条件及负荷需求下，研究太阳能-燃煤热电联产系统与100 MW风电场的多能协同运行特性及年综合性能。结果表明，相比于原机组，太阳能-燃煤热电联产机组调峰下限可下降150 MW，从而促进风电规模化并网；在配置有51万m2槽式集热场、3 h蓄热罐的情况下，年弃风量从0.21 亿kW·h减少至0.07 亿kW·h，弃风率从7.91%下降至2.70%，下降幅度为62.2%；同时，太阳能集热发电量为1.5 亿kW·h，共可节煤4.9万t/年，减少二氧化碳排放13.2万t/年，效益显著。
引言
新能源的规模化利用是中国实施节能减排及碳中和战略，构建清洁低碳、安全高效能源体系的重大需求。2020年，中国弃风弃光限电问题依然严峻，全国弃风电量为166 亿kW·h，90%以上发生在三北地区[1]。风资源的波动性、风力机调峰能力弱、风电出力的季节性和时域性反调峰特性[2]，以及冬季供暖期因热电冲突带来的供热机组调峰能力受限是造成中国三北地区出现严重弃风问题的主要原因[3-4]。为提高供热机组调峰能力，当前主要采取2种技术路径[5]：扩大机组热电比或配置蓄热装置实现热电解耦。然而在扩大机组热电比技术路径中，高低旁路改造[6]、高背压供热改造[7]降低了机组发电效率；光轴改造方案[8]、低压缸切缸运行[9]、汽汽引射技术[10]等灵活性欠佳。在配置蓄热等额外热源的技术路径中，电锅炉等“弃电”热用热经济性差[11]；常规蓄热投资成本高而且易闲置[12]，太阳能跨季节蓄热供能成本较高[13-14]。三北地区是中国太阳能资源较为丰富的地区[15]，利用聚光集热技术获得的太阳能热量，其温度可在较大范围内调整，因而既可用于供热也可用于发电[16]。因此，本文借鉴太阳能与燃煤互补发电系统的集成思路[17]，将太阳能与供热机组集成形成太阳能-燃煤热电联产系统以提高机组的灵活性，并建立系统关键设备数学模型，通过仿真实验，研究太阳能-燃煤热电联产系统的运行特性，揭示太阳能-燃煤热电联产系统耦合机理，为解决新能源规模化利用与供热机组调峰能力不足之间的矛盾提供新的思路。
