考虑含HRD的光热电站和综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

在“双碳”的背景下,为进一步提升综合能源系统(Integrated Energy System, IES)的经济性和环境效益,文中提出一种在奖惩阶梯型碳交易机制下考虑含热回收装置(Heat Recycling Device, HRD)的光热电站和综合需求响应的IES系统低碳经济调度方法。首先,在源侧构建含热回收装置的光热电站与加装碳捕集的热电联产机组联合运行的IES架构,并分析电转气两阶段的运行原理,建立计及余热回收的电转气设备模型。其次,考虑到负荷侧电、热、气三种负荷的柔性特性,在负荷侧建立电热气综合需求响应模型。最后,引入奖惩阶梯型碳交易机制,进一步减小系统碳排放量,构建调度周期内以含购能成本、运维成本、碳交易成本等系统总运行成本最小为目标的综合能源系统低碳优化调度模型。通过算例分析结果表明,所提方法不仅能提高机组的运行潜力,而且有效降低了系统总运行成本与碳排放量。

计及需求响应的光热电站参与深度调峰的分层优化调度策略

从源、荷两侧挖掘系统调峰潜力,建立计及需求响应的光热电站参与深度调峰的分层优化调度模型。上层从负荷侧出发,提出一种基于负荷分类的价格需求响应模型,可有效缓解系统调峰压力;中层从电源侧出发,利用光热电站灵活的调节特性在深度调峰时段协调火电机组参与辅助调峰,构建以运行总成本最小为目标函数的日前调度模型;下层提出一种基于模型预测控制的日内动态调整模型,在滚动优化的同时,通过状态反馈环节实时调整光热电站储热装置充放热修正日前调度计划。仿真结果表明,所提调度策略在降低系统调峰成本的同时能有效抑制风光以及负荷的短时功率波动,在保证系统安全稳定运行的前提下提升风光消纳率。

市场环境下运行的光热电站子系统容量优化配比研究

依托于聚光型太阳能发电技术的光热电站(concentrating solar power,CSP)可充分应对新能源发电的不确定性,为“双碳”愿景下新型电力系统的转型与建设提供有力保障。然而,CSP电站如何摆脱高昂建设成本的制约,为自身赢得更多可持续发展的机会是亟需解决的关键难题。因此,该文提出了一种考虑电力市场机制的CSP电站子系统容量优化规划方法。首先,围绕借助CSP电站灵活调控特性在运行时间尺度下提升CSP电站自身经济收益这一问题,提出CSP电站以价格制定者这一角色参与电力市场的竞价策略。然后,构建以经济效益最大为目标的CSP电站聚光、储热、发电容量配比双层随机规划模型,并采用离散线性化转换方法将规划模型转化为混合整数线性模型,解决模型重构后非线性模型带来的求解难问题。最后,基于我国西北某地区实际历史数据的算例仿真验证所提优化配比方法的有效性,并分析说明与价格接受者相比电力市场中的议价权能使CSP电站获得更好的市场经济效益。

光热电站太阳能典型气象年的气象要素权重取值分析

影响光热电站(CSP)性能的各气象要素主要有水平面总辐射(GHI)、法向直接辐射(DNI)、温度及风速,各气象要素的权重因子赋值不同会导致典型气象年(TMY)结果的差异。本文以西北某地区多年实测辐射数据以及长系列卫星辐射数据为研究基础数据,分别采用Sandia、SolarGIS及CSWD的分析方法,采用随机赋值法,得出我国西北某地区光热电站典型年太阳能资源分析DNI、GHI、风速、温度的权重取值如下:采用Sandia方法时,分别为0.6、0.2、0.1及0.1;采用SolarGIS方法时,分别为0.7、0.1、0.1及0.1;采用CSWD方法时,分别为0.6、0.1、0.2及0.1。本文的研究结果将为太阳能光热电站的高效利用及推广提供一定的借鉴。

基于BIM技术的塔式光热电站建设过程应用

光热电站凭借其可储热、可调峰、可连续发电的优点,逐渐成为可再生能源领域的研究热点,但其建设过程涉及专业庞杂,建设内容多,项目实施过程存在时间紧,施工过程要求高,项目安全管理风险大等问题。基于此,基于BIM技术,以青海共和塔式光热发电项目为例,从BIM模型建设、碰撞检查、三维会审、工作量统计、4D进度管理、物料可视化管理、安全管控以及全过程数字化移交等方面对BIM技术在塔式光热电站建设过程进行了应用探索。结果表明:通过BIM多平台建模设计,打破了不同模型数据互通壁垒,实现了模型轻量化总装,提高了项目质量,可为光热电站项目高质量施工提供借鉴。

考虑碳捕集与光热电站的综合能源系统优化调度

为高效处理综合能源系统IES(integrated energy system)中因热电供需矛盾导致的弃风及碳排放问题,构建了考虑碳捕集与封存CCS(carbon capture and storage)技术以及光热CSP(concentrating solar power)电站的优化调度模型。首先,利用CCS技术对热电联产CHP(combined heat and power)机组进行低碳化改造,建立碳捕集热电联产机组的数学模型;然后,在此基础上引入CSP电站,构成CSP-CHP-CCS协同框架,并建立含CSP-CHPCCS的IES低碳经济调度模型;接着,针对系统中的源、荷不确定性,采用信息间隙决策理论进行模拟分析,构建风险规避鲁棒模型;最后,通过算例仿真对比,验证了所提模型在促进新能源消纳和降低碳排放方面的有效性。

计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置

传统新能源电站之间联合形式单一且未考虑风光出力不确定性,弃风、弃光现象严重。为此,提出了一种考虑风光不确定性的风-光-光热联合系统的光热电站储热容量优化配置策略,利用电转热技术使风光电站和光热电站有效耦合,明确联合系统框架与原理;采用改进拉丁超立方抽样方法抑制风光出力的不确定性。最后,构建基于风光出力典型场景的光热电站储热容量双层优化配置模型,并进行算例求解,结果表明所提方法显著降低了系统总投资与运行成本,提高了清洁能源消纳能力。

考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行

为解决现有综合能源系统运行灵活性差及风、光消纳难的问题,同时充分利用氢能实现碳减排目标,本文提出一种考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法。首先,基于光热电站和含电转氢余热利用的氢能系统模型构建电氢热综合能源系统。其次,考虑需求侧电氢热柔性负荷的特征和调节价值,构建含可平移、可转移、可削减负荷的电氢热柔性负荷模型。然后,进一步构建考虑电氢热柔性负荷调节特性的电氢热综合能源系统联合优化运行模型。最后,通过算例仿真验证所提方法能够兼顾经济运行与低碳效果,不仅可以提高光热电站与氢能系统的联合运行能力,而且能够有效提升系统运行的经济性和低碳性,电、氢、热负荷峰谷差分别降低6.68%、11.95%、8.35%,系统运行总成本降低24.4%。

太阳能光热电站熔融盐管道支吊架应力分析

在工程设计领域开展管道设计工作时,为研判管道布置是否安全、合理,支吊架设计是否正确,需对管道进行应力分析。管道应力分析有多种方法,如图表法、目测法、计算机分析法和模型分析法等,方法的选择应结合管道的操作压力、公称直径、操作温度和连接的设备类型等确定。以国内某光热电站为例,使用ANSYS Workbench软件计算分析站内管道支吊架的应力情况,通过搭建管道支吊架的三维有限元模型,选取多种工况对管道支吊架进行应力分析,结合数据结果进行结构优化,提升管道支吊架的可靠性,以供参考。

光热电站熔盐储罐热应力分析

基于光热电站熔盐储罐结构建立了储罐的三维计算模型,通过载荷施加及边界条件设置进行热应力耦合分析,得到不同斜温层位置储罐的热应力及位移分布情况。根据不同斜温层厚度、位置获得储罐罐壁热应力变化趋势。斜温层厚度越大,储罐罐壁热应力越小。斜温层位置由罐底上升到罐顶,罐壁热应力先增大后减小。这些结果不仅有助于深入了解储罐的工作性能和安全性,还为储罐的优化设计和改进提供了重要的理论依据和实践指导。

考虑置信容量和调峰能力的新能源基地光热电站配置方法

光热电站具有清洁低碳、长时间储能的友好并网特性,能有效平抑新能源出力波动。相比于传统火电机组,光热电站的调节能力依然存在不足,可能会降低新能源基地外送能力。为此,基于光热电站接入前后外送可靠性不变原则,建立针对光热电站置信容量及调峰能力的评估方法和模型。在此基础上,以新能源基地综合发电经济性为目标,考虑机组约束、外送约束、光热电站置信容量和调峰能力约束建立模型。通过算例仿真,采用时序模拟技术,对光热电站的储热时长和容量优化配置模型进行求解,给出典型场景下的光热电站配置方案,得到风光容量配比最优的容量配置方案,并分析不同风光容量配比下的经济性情况。所提的光热电站储热时长和容量配置方法能够有效提升新能源基地的低碳性,优化光热电站的投资收益。

计及碳交易机制的含光热电站海岛微网能量管理策略

针对海岛能源供给低碳经济性和热电联产机组“以热定电”稳定运行问题,文中提出计及碳交易机制的含光热电站海岛微网能量管理策略。基于光热电站、热泵、风电、微型燃气轮机组、海水淡化设备等集电、热、水一体化的多能源海岛微网系统,通过热泵配合光热电站实现电-热能量双向转化,提高光热电站的发电能力并满足部分热负荷需求。引入碳交易机制来限制碳排放,建立海岛微网低碳经济性模型,研究在光热电站参与下海岛微网不同运行方式的经济性。多场景对比实验证明了海岛微网低碳经济调度可以较好地兼顾经济性与环保性,在以较低经济成本运行的同时碳排放较少。

槽式光热电站汽轮机大修问题分析及对策

中广核太阳能德令哈有限公司50 MW槽式光热示范电站汽轮机在首次大修中发现双轴系转子找中心测量误差超限、汽轮机高低压缸末级动静叶片水蚀及汽水疏水管道弯头频繁泄漏等典型问题,对其进行原因分析,确定双轴系转子找中心测量误差超限原因为减速机高速轴中间过渡轴因自重牵引减速机高速轴下沉引起测量误差;汽轮机高低压缸末级动静叶片水蚀严重原因为高压中温机组高压缸排汽存在蒸汽带水情况,机组低负荷、低背压长时间运行,导致高低压缸末级蒸汽湿度增大,加剧了水蚀作用;汽水疏水管道弯头泄漏原因为机组疏水使用频繁,蒸汽湿度升高及安装时吹管不彻底,汽水管道内存有焊渣等杂质,导致浮球式疏水器无法形成凝结水,管道弯头长期经受汽水混合物冲蚀,使管壁减薄、泄漏。后经处理后,以上问题得到解决。

考虑需求响应的光热电站热电联供型微网分层优化调度

针对光热电站热电联供微电网的优化调度问题,提出考虑需求响应、光热电站和电加热器相互协调配合的分层优化调度模型。在上层模型中,使用移动边界法对负荷曲线进行划分,以可再生能源与负荷之间的差异最小化为目标来求解不同时段电价;下层模型以微网调度成本最小为目标进行调度优化。考虑到仅靠风电和光伏不能满足负荷需求等情况,还需对光热电站和可控电源进行调节调度,建立一个基于混合整数线性规划的经济调度优化模型,该模型包含了光热电站、需求响应和电加热器之间的相互协调调度。通过实际案例分析,验证了所提方法的有效性和合理性。

槽式光热电站大规模单回路管道施工技术

以某100MW槽式光热电站为背景,改进施工工序、研制安装工艺,进行管道组装、焊接和试压吹扫。采取化整为零,分环节批量作业的方式,有效保证了单回路管道安装的速度和质量;过程中通过各类创新与发明,以保证各最小单元焊接质量为基础,最终完成全部单回路管道安装。该技术为单回路管道安装创造了条件,大幅降低了光热电站建设的工期成本。

熔融盐储热电站接入虚拟电厂的分析

分析熔融盐储热(间接熔融盐储热和直接熔融盐储热)技术主要设备功能和工作原理。通过国内外典型储热电站项目对比,指出塔式储热电站单位装机容量造价随时间呈下降趋势,我国项目单位装机容量造价下降明显。提出熔融盐储热电站与虚拟电厂技术结合的新型技术方案,分析其工作过程。熔融盐储热电站接入虚拟电厂具有提高能源利用效率、缓解电力供需矛盾、提升系统稳定性、降低环境污染、增强系统灵活性和经济效益等益处。

槽式光热电站集热场施工难点与对策解析

槽式光热电站集热场施工具有一定的特殊性,为确保集热场施工的质量与安全,应全面掌握与了解施工过程存在的重点、难点,再通过技术或管理措施加以解决。通过对现有槽式光热项目集热场施工的分析,全面复盘施工过程存在的问题,并为如何改进施工提出对策,确保电站整体建设质量可控。

国外水泥生产线12MW余热电站发电机中性点接地设备的选型设计

巴基斯坦6500tpd水泥熟料生产线12MW余热电站与生产线132kV总降压站配电网并网运行,余热电站发电机中性点接地方式须满足当发电机内部发生单相接地故障时能瞬时切机。依据规范对于发电机单相接地故障电容电流最高允许值的要求,发电机中性点选择高电阻接地方式,进而通过计算确定中性点接地电阻的型号和参数。

光热电站主机直接空冷系统优化探讨

光热发电是一种比较有发展前景的可再生能源发电形式,具有良好的储能和调峰能力。受制于水资源条件,目前我国光热电站的主机冷却系统多采用直接空冷系统。直接空冷系统配置对机组经济性和盈利能力均会产生较大影响。在总结和分析光热电站投资构成及运行特点的前提下,依托某案例工程进行直接空冷系统优化计算和分析。对光热电站直接空冷系统气象数据选取与处理、以及电价敏感性分析进行初步探讨。由于上网电价及成本电价普遍较高,与常规火电厂直接空冷系统相比较,光热电站直接空冷系统配置倾向于初始温差(ITD)值较低、风速较小、空冷凝汽器面积较大的方案。

综合直流联络与光热电站的新能源电力外送系统的优化运行

在综合考虑“双碳”目标的背景下,我国光伏、风电等各种新能源电力系统迅速建设,现阶段新能源电力系统仍然表现出供热期弃电严重的情况。本研究根据新能源电力外送的实际特点,提出了综合直流联络与光热电站的新能源电力外送系统优化运行策略,首先分析了光热电站的工作原理,构建起了运行模型;其次,明确了直流联络线调峰灵活性分析及实现方法;最后构建起调度模型,并进行实践验证,肯定了优化运行策略的有效性和可操作性。