为解决日益严重的弃风、弃光问题,当前我国正在进行热电机组灵活性改造,已有方案包括:储热、电制热、旁路改造、低压缸切除改造等。其本质是将传统热电厂“以热定电”运行方式改变为“以电定热”运行方式,即优先接纳可再生能源,再根据机组剩余发电空间进行联产供热,若因发电空间不足导致联产供热不足,再采用其他方式进行补偿。随着热电厂运行方式的转变,那么在优先接纳可再生能源的情况下,热电厂的联产供热能力有多大,如何挖掘热电厂的供热能力,热电厂是否有足够的供热能力以满足供热规划的要求,等一系列问题均有待于量化研究。本文工作针对上述问题展开,研究总结如下:(1)以当前主流抽凝式热电机组为研究对象,分析了热电机组“电热耦合”特性对系统消纳可再生能源产生的影响;建立了“以电定热”运行模式下热电机组的联产供热能力模型,分析了低压缸切除改造、电锅炉提升热电机组供热能力的作用机理,并建立了灵活性改造后热电机组的供热能力模型。(2)从整个电热综合能源系统角度,以电力系统侧电力平衡为约束,以供热系统侧供热能力最大为目标,建立了电热综合能源系统供热能力计算模型;基于系统供热能力与供热负荷的匹配机理,建立了相应的系统供热面积模型;分析了储热提升系统可承担供热面积的作用机理,并建立了相应的系统供热面积模型。(3)基于东北某省网实际电源结构和负荷预测数据,依据所建立的电热综合能源系统供热能力模型,模拟计算出了系统在供暖期各时段的最大供热功率时序曲线,基于该曲线,构建了表征系统供热能力的各项指标;分析了新能源预测偏差、纯凝机组最小出力、可再生能源穿透比例等因素对系统供热能力的影响。研究结果表明,新能源的大规模接入和消纳会显著降低热电厂的联产供热能力;低压缸灵活切除改造可充分利用热电机组最小凝汽工况下的低压缸余热进行联产供热,但其无法解决电负荷降低导致的联产供热不足问题;电锅炉供热的本质是利用发电机组燃煤锅炉剩余容量进行供热,因此电负荷越低,供热能力越大,能够很好地解决电力系统侧新能源消纳带来的联产供热不足问题;要充分利用热电机组供热能力,可以配置储热平抑供热波动匹配热负荷从而提升供热面积。到2021年,在优先消纳可再生能源的条件下,该省直调热电厂的最大可承担供热面积可由改造前的3.8亿平方米增加到改造后的8亿平方米,达到该省供热规划中所提出供热面积的1.6倍,此时所有热电机组均需进行低压缸灵活切除改造,并配置6230MW电锅炉,配置容量67030MWh、最大放热功率10210MW的储热。提高可再生能源上网发电的预测能力、降低纯凝机组的最小出力率均可一定程度上提高各种灵活性改造方案下系统在供暖期的供热能力;随着可再生能源穿透比例的逐渐增大,系统在未改造或仅进行低压缸切除改造下的系统供热能力逐渐减小,而配置电锅炉后系统在供暖期的供热能力随可再生能源穿透比例的增大而增大。上述方法及相关结论可为制定系统供热规划和热电厂改造规划提供参考。