原位煤气化化学链燃烧发电系统的过程模拟

运用Aspen Plus软件构建了以Fe_(2)O_(3)/FeO为氧载体的600 MW原位煤气化化学链燃烧发电系统。基于系统的仿真结果,分别进行了能量、[火用]和[火用]成本分析。结果表明:原位煤气化化学链燃烧发电系统的净热效率为35.38%;系统中内部[火用]损失最大的组件为空气反应器,占原位煤气化化学链燃烧子系统组件总内部[火用]损失的28.39%;水汽系统总内部[火用]损失在整个系统中占比较小,仅为化学链燃烧子系统的14%;原位煤气化化学链燃烧发电系统中单位[火用]成本最大的组件为空气预热器,其值为3.88,再热器、省煤器和过热器的产品单位[火用]成本也较大。

光储联合发电系统不对称故障穿越控制策略

针对电网不对称故障下光伏发电系统输出功率与直流侧电压二倍频波动问题,提出了一种光储联合发电系统低电压穿越控制策略。在低电压穿越期间,充分利用光伏并网逆变器和储能变流器容量向电网输送有功和无功功率;在此基础上令储能变流器采取基于负序虚拟电导的负序电压补偿控制策略;同时,分析了单台以及多台储能变流器参与负序电压补偿的原理,并对负序虚拟电导进行了自适应优化设计。仿真结果表明,所提控制策略能够有效削弱光伏发电系统输出功率与直流侧电压的二倍频波动。

基于混合储能的风光储联合发电系统优化调度策略及评价

针对用户用电需求和可再生能源发电情况,建立以系统总运行成本最小为优化目标的并网型风-光-蓄电池-废弃矿井抽蓄联合发电系统优化调度模型,以等效负荷方差、联络线波动率、供电损失率为评价指标衡量优化调度结果,利用CPLEX求解器对调度模型进行最优求解。对3种不同储能形式的优化调度模型进行仿真对比,结果显示:储能形式为蓄电池和废弃矿井抽蓄的混合储能时的总成本相比蓄电池与废弃矿井抽蓄分别减少了62.21%与49.18%;利用组合熵权秩和比法对优化结果进行排序评价,风-光-蓄电池-废弃矿井抽蓄联合发电系统加权秩和比值为0.833,评分排序最优。所提模型在提升系统运行经济性的同时,提高了系统供电的可靠性,验证了所提模型的合理性与有效性。

基于传递函数分析的双馈风力发电系统动态建模方法研究

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零极点位置、稳定性与系统参数及系统运行工作点相关。该传递函数可进一步分解为扭转分量和非扭转分量。传动链参数仅对扭转分量造成影响。在此基础上,建立了考虑动力传动、电机、变流器、控制等环节的风力发电系统传递函数模型。模型综合了各环节参数,可直观反映系统参数对系统响应的影响,有助于深入了解系统动态行为。算例及时域仿真结果证明了所提出传递函数模型的准确性和高效性,可为系统参数设计研究提供理论依据。

含抽水蓄能电站的高比例新能源发电系统多时间尺度调度模型

针对高比例新能源接入电网的消纳问题,提出一种含抽水蓄能电站的高比例新能源发电系统多时间尺度协调调度模型.依据风电、光伏、负荷功率预测精度随时间尺度缩短逐级提高的特点,以系统总运行成本最小为目标构建日前24 h、日内1 h、实时15 min三阶段协调调度模型.通过多时间尺度的协调配合,逐级修正发电计划,实现抽蓄、风电、光伏、火电出力良好跟踪负荷.基于CPLEX商业优化软件,利用混合整数线性规划法对含6台抽蓄机组的风光火抽蓄互补发电系统展开仿真分析.结果表明:抽水蓄能机组可发挥其负荷响应时间短、功率调节速度快的优势,减轻火电机组调节负担,有效缓解火电机组调节压力.通过多时间尺度的协调配合,可减少弃风弃光,提高新能源消纳水平.

公路隧道风光水储互补发电系统容量配置研究

为降低公路隧道的电力运营成本,探究可再生能源互补发电系统在公路隧道的应用前景,研究合适的容量配置求解方法。建立利用风、光、水和储能设备的互补发电系统为公路隧道提供电力资源。以特长公路隧道(总长7.1 km)为估算模型,采用改进后的粒子群优化算法,即离散型自适应粒子群优化算法,以全生命周期的建设成本和设备维护成本最小为目标函数,以缺电负荷率(LPSP)和储能电池的状态为约束,对风力发电设备、光伏发电设备、水力发电设备和储能设备的最优容量配置进行求解。结果表明:1)对比标准粒子群算法,离散型自适应粒子群优化算法的总投入成本更少,寻优能力更强;2)对比该隧道1年的用电成本,前期投入将在5年内回本;3)在风光水储互补发电系统的设备全生命使用周期的20年内,该隧道可节省1 920.39万元电费。

风电—光伏—光热发电系统联合优化运行研究

“风光热储”是近几年多种新能源互补发电的新模式,以有效解决用电高峰期和低谷期存在的电力输出不平衡问题,并提高能源利用率,实现清洁发展。为此研究了光热电站的运行机理和工作模式。建立了风电—光伏—光热发电系统联合优化运行模型,以高优先级优化匹配调度曲线的程度,以低优先级优化联合系统的可再生能源消纳能力。为提高风力发电、光伏发电并网的可靠性,采用预测误差描述二者出力存在的不确定性,并采用样本均值近似法对其进行了确定化处理。然后对优化模型中的非线性因素进行了线性化处理,最后调用Cplex求解器得出联合系统最佳调度方案。结果表明,光热电站可以调节联合发电系统的上网功率,使其尽可能满足调度曲线的需求;另外,采用样本均值近似法处理不确定变量,并且将优化模型线性化后,可以更加快速地求出最优解。

光伏发电系统容配比与功率限值整定方法

为在保证系统可靠运行的前提下实现光伏发电系统发电量最大化,提出一种以光伏发电系统度电成本为目标的容配比与变功率限值整定方法,分析容配比和变功率限值对光伏逆变器可靠性以及系统发电量的影响规律,建立考虑功率器件寿命的光伏发电系统容配比与功率限值参数优化整定模型,并利用启发式算法进行模型求解。最后,不同纬度地区的算例分析结果验证所提整定方法的有效性。

计及劣化状态和随机故障的光伏发电系统视情维修模型以及最优检修策略

针对现有光伏发电系统维修策略研究中通常仅考虑劣化状态导致维修决策不合理等问题,提出了一种计及劣化状态和随机故障的光伏发电系统视情维修模型及最优检修策略。首先,以离散状态下的Markov过程为基础,将随机故障对维修策略的影响引入到光伏发电系统视情维修建模中,建立光伏发电系统计及劣化状态和随机故障状态的视情维修模型,定期检测光伏发电系统的状态。当系统状态超过预防性维修阈值时进行不完全维修;出现随机故障时进行最小维修;达到故障状态时进行更换。然后,以光伏发电系统长期稳定运行的最小总成本率为目标,采用一种改进的黏菌优化算法求取光伏发电系统最佳检测周期和预防性维修阈值。最后,以某光伏发电系统为例,通过对模型参数的灵敏度分析和传统不考虑随机故障维修模型的对比研究,验证了所提模型及策略的有效性和可行性。

汽车尾气温差发电系统瞬态回收性能分析

为了预测温差发电(thermoelectric generator, TEG)系统的动态特性,基于COMSOL Multiphy-sics建立了用于求解温差发电系统温度场分布的瞬态计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模型和用于研究温差发电模块瞬态响应特性的分析模型,提出了混合瞬态CFD-分析模型,并经过瞬态试验验证.结果表明:由于热惯性的影响,TEG系统的转化效率会出现一个瞬时的较高值;相较于尾气温度和质量流量的瞬态波动,热电半导体的热端温度和冷端温度会存在时滞;在美国环保局的高速公路燃油经济性测试(highway fuel economy test, HWFET)模式循环工况下,瞬态模型求解得到整个温差发电系统的平均输出功率、平均转化效率分别为35.63 W和3.40%,瞬态模型的输出电压平均误差为6.41%;该模型能够以较高的精度及较短的计算时间预测温差发电系统在瞬态热源激励下的瞬态响应特性.

化学链氧解耦燃煤发电系统过程模拟

当前煤的化学链燃烧中煤主要通过以下3步进行转化:煤的热解、煤焦的气化以及煤热解和气化产物与氧载体的反应。由于煤焦的气化反应速率较低,燃烧转化全过程受限于较慢速的煤焦气化过程,导致燃烧效率和CO_(2)捕集效率的下降。化学链氧解耦燃烧采用具有吸释氧能力的氧载体,煤焦可以与氧载体释放的气态氧直接反应而转化,避免较慢速的煤焦气化过程,显著提高燃料的转化速率。运用Aspen Plus软件构建了以CuO/Cu_(2)O为氧载体的600 MW化学链氧解耦燃煤发电系统。基于系统仿真结果,分别进行了能量、[火用]和[火用]成本分析。结果表明:化学链氧解耦燃煤发电系统的净热效率为37.66%;系统中内部[火用]损失最大的组件为燃烧反应器,占子系统总内部[火用]损失的44.23%。仅以发电量为产品时,化学链氧解耦燃煤发电系统的[火用]效率为36.27%;如果将高浓度CO_(2)也作为产品,系统的[火用]效率为40.47%;化学链氧解耦燃煤发电系统中单位[火用]成本最大的组件为第7台给水加热器,其次为第5个低压汽轮机、凝汽器、第1个高压汽轮机和空气预热器。

光伏发电系统的改进型快速GMPPT算法

为提高局部阴影条件下光伏发电的能量利用率,提出一种改进型快速全局最大功率点跟踪(global maximum power point tracking,GMPPT)算法.首先,研究局部阴影条件下光伏阵列的输出特性,并根据光伏阵列输出曲线中膝点与开路电压的关系,将其划分为恒流区和恒压区;其次,分析传统的最大功率梯形(maximum power trapezium,MPT)算法和以MPT算法为基础的改进型快速GMPPT算法的工作原理,改进型快速GMPPT算法利用电压的动态上、下限来限定搜索区间,并跳过调整时间较长的恒流区,以提高跟踪速度;最后,通过仿真与实验验证算法的有效性.实验结果表明:改进型快速GMPPT算法的最短跟踪时间为4.0 s,扫描电压与能量损失分别为17.34 V和98.19 J;与传统全局扫描算法相比,跟踪时间缩短68.25%,扫描电压降低74.86%,能量损失减少58.19%;与MPT算法相比,跟踪时间缩短68.00%,扫描电压降低75.63%,能量损失减少62.31%.

考虑避振条件的水风光互补发电系统运行经济性评估

为更加全面、准确评估水电机组在风光水互补发电系统中的经济性表现,本文将水电机组寿命损耗成本纳入机组运行成本,建立以机组运行成本最小、发电量最大、功率负荷偏差最小为目标的风光水互补发电系统经济性评估模型,充分考虑水电机组运行策略的区别,对比机组避振与不避振运行时的系统经济性特征与机组运行特点。基于NSGA-Ⅱ智能优化算法对模型求解,以国内某清洁能源基地为例分析了风光典型出力场景下系统运行经济性。研究结果表明,相比水电机组不避振运行,采用避振运行方式的水风光互补系统虽然发电量和功率与负荷偏差均值分别降低了0.09%(0.02 GWh)和2.10%(1.89 MW),但运行成本均值下降了0.24%(1.71万元)。综合来看,在发电量未有明显提升的情况下,虽然功率与负荷偏差方面不避振运行方式表现较为优越,但由于机组疲劳损耗导致的运行成本显著增加、机组安全问题突出,其综合经济性表现不如避振运行方式。该研究对于优化水风光互补系统中水电机组的运行方式,提高互补发电系统整体经济效益有一定指导意义。

基于INSHHO算法的多能源发电系统优化调度

为解决风-光-水-火-抽水蓄能多能源发电系统优化调度问题,建立以系统经济效益最高、污染排放最少和系统弃电量最少为目标的多能源发电系统优化调度模型;通过多目标非支配排序哈里斯鹰优化算法与多目标遗传算法的结合,并采用Skew Tent混沌映射进行种群初始化,从而提出改进的多目标非支配排序哈里斯鹰优化算法,对多能源发电系统优化调度模型进行求解;最后对真实算例进行仿真分析,验证了模型的合理性以及所提算法的优越性。

智能船风光互补布雷顿循环发电系统建模仿真及性能分析

提高新能源占比是我国当前能源发展的主趋势,风能与太阳能被认为是21世纪最具前景的可再生能源。本文提出了一种以燃气轮机为主,风能和太阳能为辅的船用风光互补-燃气轮机发电系统,为智能船动力与生活用电供应电能。采用Mworks系统建模软件对智能船风光互补燃气轮机发电系统进行建模并进行仿真分析,得到风光互补布雷顿循环发电系统运行特性。在阶跃风速下,系统总输出功率可以在5s内回归到8000kW的额定功率,意味着通过燃气轮机的调节,此系统能够快速应对恶劣且多变的环境条件;斜坡风速条件下系统总输出功率几乎保持8000kW额定功率不变,反映了系统能够稳定地输出有效功率,为船舶动力系统与日常用电供应电能。

基于用户负荷数据的离网型光伏发电系统优化设计

以云南某林区伐木厂的光伏发电系统为例,根据季节性变化的用电情况,详细统计用户的负荷数据,并利用PVsyst软件对光伏发电系统进行设计。论述了系统设计过程及其注意事项,剖析了设计仿真结果,系统基本能满足用户的用电需求,仅在夏季空调开启时有较低的亏电概率。

一种考虑光伏发电系统的广义综合模型

分布式光伏发电系统(photovoltaic generation systems,PVGS)深刻影响了配网侧综合负荷特性,研究考虑分布式光伏发电系统的配网侧广义综合负荷模型是解决分布式光伏发电系统参与电网仿真的有效途径。简述了光伏电池模型及PVGS的并网控制策略,基于MATLAB/Simulink搭建了PVGS仿真平台;通过仿真并分析PVGS动态特性,提出一种适合广义负荷建模的PVGS外特性等效模型——恒功率并联过阻尼状态的电阻、电感及电容(resistance-inductance-capacitance,RLC)串联电路,进行并通过了有效性检验;将PVGS等效模型并联经典综合负荷模型(classic load model,CLM),构建了考虑分布式PVGS的配网侧广义综合负荷模型。通过对比分析此广义综合负荷模型与已有广义综合负荷模型的描述性能,仿真表明本文模型的精确性更好,尤其是多场景下的描述能力;讨论了模型参数的稳定性,结果表明稳定性良好。

分布式光伏发电系统中的电池储能技术优化分析

电池储能技术的持续发展与完善,将极大地促进新能源技术的创新与推广。在此基础上,通过合理优化,实现清洁、可持续、自主的能源供给,为构建新一代能源体系打下坚实的基础。在新能源开发利用的背景下,分布式光伏发电是未来新能源发展的必然趋势,而采用电池储能技术的分布式光伏发电也备受关注。文章首先介绍分布式光伏发电系统的基本原理,然后对其进行详细的介绍,并对其应用进行分析,以供有关人员参考。

新型光煤互补发电系统热力性能及技术经济性研究

为了减弱太阳能波动对光煤互补发电系统性能的影响,提出了新型光煤互补发电系统,建立了关键设备模型及子系统模型并进行验证,对新型光煤互补发电系统的热力性能及技术经济性进行了研究。结果表明:系统热力性能随运行负荷的下降而下降,随太阳辐照强度增加而先升高后下降;系统年均输出功率为699 MW,年均节煤率为7.506 g/(kW·h),年均光电效率为10.82%;储热时长为10 h时系统技术经济性最优,此时全寿命周期内净现值为4.18×10^(4)万元,内部收益率为11.81%,动态投资回收期为12.6 a,平均度电成本为0.402元/(kW·h),盈利能力较强。

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。