火-储耦合系统深度调峰综合经济性分析

火电机组耦合储热技术,可提高机组的热电解耦能力,减少深度调峰对系统安全性和经济性的影响。本工作提出了火电机组与填充床储热的耦合系统,在考虑了机组变工况、填充床储/释热过程动态时间序列基础上,通过EBSILON建立了耦合系统变工况仿真模型;分析深度调峰对耦合系统热力性和碳排放量的影响,通过汽水分离器筒体应力变化分析深调对锅炉寿命损耗的影响,通过转子寿命损耗率曲线分析深调对汽轮机寿命的影响,最终建立耦合系统调度运行经济性模型,开展综合经济性分析。结果表明:火-储耦合系统比自身变工况减小碳排放量7418 t/a(仅配置风电)~9216 t/a(仅配置光伏);深度调峰对锅炉寿命损耗的影响大于汽轮机,火-储耦合系统可提高系统运行寿命,深度调峰318次/年,相比于机组自身变工况(30%~20%额定负荷)可提高13.3%~15.3%;火-储耦合系统深度调峰收益高于火电机组自身变工况,当填充床释热量用于发电或供热时,耦合系统比自身变工况收益分别增加40万元/年、72万元/年。

基于风电-碳捕集电力系统的灵活性调峰策略

高比例风电并网增大了电力系统调峰负担,因此亟需提高电力系统调峰灵活性,助力新型电力系统低碳-零碳化的发展。分析碳捕集电厂优良的调峰性能及其用于调峰辅助服务的必要性,并论证碳捕集电厂低碳特性在碳交易中发挥的积极作用,由此提出碳捕集电厂灵活性调峰的运行策略,并阐述所提策略的低碳性与经济性。构建以电力系统综合成本最优为目标的风电-碳捕集调度模型,并基于此模型对比不同灵活运行方式下碳捕集电厂的低碳性能与经济效益。最后,在改进的IEEE 39节点系统中进行仿真,结果验证了所提模型可有效协调调峰资源,在满足电力系统调峰需求的同时降低系统的碳排水平与运行成本。

基于分时电价的风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定及其调度产生的影响,提出一种基于分时电价的风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度策略。利用含储热光热电站良好的可调度性与可控性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风电-光伏-光热联合出力转变为稳定且可调度的电源,且具备削峰填谷功能,与火电机组共同参与电网调度。为提高风电-光伏-光热系统并网经济效益,实现火电机组经济平稳运行,建立了风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度模型,包含风电-光伏-光热系统联合“削峰”模型和火电机组经济调度模型,分别对应第一阶段优化和第二阶段优化,采用智能算法对其进行求解。最后通过改进的IEEE-30节点算例系统仿真验证所提调度策略的正确性和有效性。

混合式抽水蓄能电站群容量计算研究Ⅰ:短期调峰特征与梯级开发增益

依托常规梯级水电站修建混合式抽水蓄能电站(简称混蓄电站)成为提升电力系统调峰能力的重要途径。混蓄电站即可抽水又可发电的典型运行方式增加了水电基地的灵活性调节能力,为此亟需研究其运行方式以及与原有梯级水电站运行方式间的互馈关系。研究以黄河上游待开发龙羊峡-拉西瓦、拉西瓦-尼那混蓄电站为对象,建立含混蓄电站的梯级水电站短期联合调峰优化模型,分析混蓄电站对原有梯级水电站运行方式的影响,基于理论推导与数值计算两种方法揭示混蓄电站调峰效果的变化特征。主要结论如下:(1)混蓄电站抽水水量经由原有梯级水电站机组下泄,使得非填谷时段原有水电站出力增加,水电站上旋备容量降低;(2)龙羊峡水电站满发流量相对较小、拉西瓦水库调节库容较小以及日综合利用供水流量过大是制约混蓄电站调峰效果的主要因素,发现了综合利用流量影响混蓄电站调峰效果的临界特性,并提出了临界综合利用流量的计算公式;(3)发现并量化了混蓄电站梯级开发模式较单一开发模式所带来的梯级抽水调峰增益现象,并揭示了梯级抽水调峰增益背后所蕴含的“河流梯级反向再造”内在机理。

含混合式抽蓄的梯级水电站短期临界调峰模式

利用梯级水库电站建设混合式抽蓄电站,在提高新型电力系统清洁灵活性调峰能力的同时,也使得原梯级电站的运行方式变得更为复杂,亟需开展梯级电站与混合式抽蓄电站的联合调度模式研究。本文首先剖析了混合式抽蓄电站与梯级水电站日内联合调峰运行特点,建立了短期含混合式抽蓄的梯级水电站调峰优化模型;其次,发现了日内联合调峰的临界特性,并从临界调峰方式、临界调峰流量、临界调峰能力三方面定量刻画了该临界调峰特性,推导了梯级水电站临界调峰流量、混合式抽蓄电站临界抽发流量等计算公式,提出了混合式抽蓄电站与梯级水电站的临界调峰模式;最后,将上述理论成果应用至依托安康与旬阳梯级水库修建的安康混合式抽蓄电站。结果表明:安康水电站额定水头下临界调峰流量为892 m^(3)/s,小于892 m^(3)/s时,抽蓄电站日内满抽满发,以最大化调峰方式运行;大于892 m^(3)/s后,混合式抽蓄电站可转为与常规水电站同抽同发运行模式以及部分抽蓄机组转常规水电站机组运行模式等;长系列计算结果表明,与常规水电站同抽同发运行模式提高了抽蓄电站运行小时数,但降低了联合调度主体调峰能力,部分抽蓄机组转常规水电站机组运行模式耗用了安康水电站的可用发电水量,但提高了联合调度主体调峰能力,实际调度过程中应根据电网运行情况、电站运营主体等灵活选择抽蓄电站运行模式。

乌东德水电站日调峰对下游裂腹鱼类栖息地的影响

日调峰是乌东德水电站日常运行的主要出力约束和调度目标。为了探讨电站调度引起的出库流量大幅涨落对下游生态环境的不利影响,采用河道内流量增量法,通过构建二维水动力模型,研究了乌东德水电站日调峰引起的下游河段水文水动力条件波动对裂腹鱼类繁殖期栖息地适宜性的影响,并分析了2023年电站基荷发电生态调度试验效果。结果表明,乌东德电站下泄流量低于1160 m^(3)/s,坝下江段裂腹鱼类潜在产卵场面积相对较大;流量高于2000 m^(3)/s,裂腹鱼类潜在的产卵场面积显著减少。电站日调峰结束时,出库流量降幅越大,裂腹鱼类潜在产卵场脱水面积及鱼卵脱水风险越大。乌东德电站基荷发电生态调度期间,坝下江段裂腹鱼类潜在产卵场的加权面积有所减少,但潜在产卵场和鱼卵早期的脱水风险显著降低。为提高繁殖期裂腹鱼类生境适宜性和持续性,有必要进一步减少电站日调峰频率,降低出库流量至适宜区间。

煤电机组耦合储热系统的灵活性调峰特性研究及其性能评价

“双碳目标”背景下,煤电机组将长期作为主力调峰电源,保障电网安全稳定。储热是提升煤电机组灵活性的重要手段,但煤电耦合储热系统的运行特性尚不明确,不同储热技术与煤电机组耦合适应性亟待研究。为此,该文构建600 MW煤电-90 MW显热/潜热/热化学储热3种耦合系统,详细考察系统储/释热过程调峰能力及热力学性能,并基于优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)综合评价,明确最优耦合方案。研究发现,储热过程,Ca(OH)_(2)/CaO热化学储热的调峰容量、调峰深度及?效率均优于热水及熔融盐储热,而释热过程熔融盐储热性能最优;通过TOPSIS综合评价法确定热储热方案均为抽取主蒸汽作为热源,最佳释热方案均为以#2高加进水为冷源,同时确定煤电耦合熔融盐储热为最佳系统耦合方案。相关研究结论可为构建煤电耦合储热调峰系统提供一定的理论和数据支撑。

碳捕集技术应用对燃煤机组调峰能力的影响

【目的】分析碳捕集技术对燃煤电厂调峰能力的影响机制,量化碳捕集技术对燃煤电厂发电效率的影响。【方法】以国内某典型燃煤电厂为例,选取燃烧后碳捕集方案,通过ENSILON软件构建常规燃煤火电机组和碳捕集电厂的模拟模型,得出碳捕集电厂的运行区间,对比分析了碳捕集电厂与常规燃煤电厂的运行结果,对机组的调峰性能的变化展开了研究。【结果】与常规燃煤电厂相比,碳捕集电厂等效输出功率下降了1%~2%,净输出功率下降了20%~30%,全场净效率下降了8%~10%。【结论】碳捕集系统的加入会使电厂在效率降低的同时获得更大的下调峰深度和更快的调峰响应速度。

面向虚拟电厂的电力调峰市场隐私保护交易策略

为解决虚拟电厂参与的集中式电力调峰辅助服务市场中因交易关键信息、敏感数据泄露而引发恶意竞价、扰乱市场秩序等问题,设计了一种基于“服务提供商-区块链-电力调度控制中心”的集中式市场隐私保护交易策略,实现了隐私保护和网络安全双约束下的电力调峰市场可信交易。首先,设计了基于价格混淆随机预言机和改进Shamir秘密共享网络的竞标信息隐私保护方案,对提交到区块链上的量价信息进行严格保护;其次,基于同态加密技术,以价格、信用值、时间依次优先的原则设计了区块链智能合约,实现了竞标量的隐私排序和可信自动出清;然后,为了实用价值,在区块链上部署安全性校验合约实现了交易结果的网络安全约束校验,保证了配电网的运行安全和服务提供商的结算安全;最后,通过算例分析和评估,验证了该隐私保护交易策略的有效性和优越性,表明了该策略可以在保护参与方隐私的同时,提高电力系统的灵活性和可靠性。

多类型小容量火电机组热电解耦潜力与经济性对比评估

【目的】新能源发电存在输出功率和发电负荷的大幅波动和不稳定性问题,对电力系统稳定运行造成一定挑战。小容量火电机组热电解耦后参与电力系统整体运行,可提高电网调度效率与系统安全性,为此,采取多种热电解耦技术对3台小容量火电机组进行改造,并对各种技术路线进行了比较研究。【方法】通过使用EBSILON Professional软件进行模拟实验,对各种热电解耦方案在调峰负荷方面的潜力进行了评估和对比分析,并对改造后的经济性进行分析。【结果】水冷背压式机组热电解耦潜力空间较大,较其他机组有着明显优势,热泵改造机组最大供热下日利润提高217.18万元。随着抽汽热负荷变化,水冷凝汽式机组热电解耦潜力变化整体趋势平缓,最易控制,热泵改造机组最大供热下日利润提高202.25万元。空冷凝汽式机组热泵改造最大供热下日利润提高26.13万元。【结论】经过热电解耦升级的火电机组,能够大幅增强其调峰效果,热泵改造能有效提高日利润,从而提升整个发电系统的稳定性和发电效率。

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。

基于智能控制的燃煤锅炉灵活调峰技术

[目的]随着对火电机组灵活调峰的需求骤增及信息技术的飞速发展,火电企业正由传统运行及管理模式,向更加清洁、高效、可靠的数字化及智能化方向发展,如何提高燃煤机组灵活调峰过程中的智能化、精准化及可靠性,已成为行业内人员所关注的重点问题。[方法]文章针对深度调峰的背景需求,对燃煤锅炉灵活调峰中的典型问题进行总结,分析了应用于锅炉的控制理论整体发展状况。基于此,分别从锅炉燃烧性能优化控制、宽负荷脱硝精准控制、锅炉运行能效控制、主辅机设备监测及诊断等4个方面对基于智能控制的燃煤锅炉灵活调峰算法模型及应用进行了综合分析。[结果]在此基础上,详细探讨了智能控制理论及模型在燃煤锅炉灵活调峰中的研究进展及应用效果。[结论]目前,基于燃煤锅炉灵活调峰过程中的常见问题,需要在燃烧组织方式稳燃能力深度提升的基础上,提高基础数据获取准确性,促进数据及知识的互补融合,加强多目标优化控制及DCS控制系统优化等,同时兼顾调峰经济性与机组寿命之间的辩证优化关系,从而为提高燃煤锅炉灵活调峰能力提供智能化及精准化解决方案。

煤电厂调峰收益优化算法与实践探究

近年来,由于能源战略的持续改革,低碳和无碳等清洁能源发展迅猛。传统发电厂为适应降低碳排放的要求,发电机组的深度调峰成为新常态。针对某省份的电力辅助服务交易条例进行了阐释,并构建了数据模型库。通过对多级发电单元参与深度调频市场的成交数据进行大规模数据研究,最终推出了一种计算火力发电单元投入电力调频辅助服务所涉及的成本及利润的数学模型,期望为行业人士提供决策依据。

基于人工鱼群算法的水风光联合调峰优化模型

本文提出基于多Agent人工鱼群算法(MAAFAS)的,以剩余负荷均方差最小为目标函数的梯级水风光短期调峰优化调度模型。该模型充分结合了Agent算法的自主性和人工鱼群算法的全局寻优性,降低了约束的复杂性,易于获得复杂问题求解下的最优解。并以我国南方地区某流域的6座水电站,11座风电场,4座光伏电站组成的风光水电源互补系统为研究对象,从不同来水场景下(汛期、枯期)进行实例分析。结果表明:该模型可以有效地利用水电能源的调峰能力,平均提高负荷峰谷差降幅率到44.65%,缩小原始负荷峰谷差3300 MW,剩余负荷趋于平稳,便于风光能源的更好消纳,是一种实用性较强的水风光短期调峰优化方法。

燃煤电厂深度调峰下湿法脱硫石膏脱水困难分析与治理

某燃煤电厂2×350 MW机组脱硫石膏含水率高,影响脱硫石膏循环利用,造成脱硫系统二次污染。通过分析脱硫脱水系统设备状况、运行参数和石膏结晶情况,确定导致脱水困难的原因,在频繁深度调峰负荷下,脱硫系统不能快速适应机组负荷变化,脱硫浆液过饱和度较高,使石膏生成速率远大于其生长速率,生成大量小晶体难以脱水。采取添加石膏晶体、增加浆液固体停留时间及降低运行pH值等多种措施使石膏脱水恢复正常,为存在类似问题的燃煤电厂提供参考。

东北供热机组对新能源消纳的影响分析及热电解耦措施

"三北"地区冬季供热期新能源消纳矛盾突出,供热机组装机容量大、冬季受供热约束调峰能力差是造成弃风弃光的主要原因。基于东北地区的调研数据,第一次量化分析了供热机组装机发展和调峰运行对新能源消纳空间的影响,提出能够提高供热机组运行灵活性的4种热电解耦措施,在对不同热电解耦措施的风电消纳能力和煤耗水平分析对比的基础上,提出了目前可行性和推广性较高的热电解耦措施建议。措施的实施对释放系统灵活性、提高新能源消纳能力具有积极的意义。

水风光互补系统灵活性需求量化及协调优化模型

利用水电等灵活性调节电源平抑间歇性风光发电是解决新能源规模化并网消纳的重要途径。依托云南电网实际工程,提出灵活性需求量化方法,采用分位点确定了风光电站集群出力概率分布的取值变化区间,生成不同概率的出力场景集,以量化描述面临计划的灵活性需求;集成6种灵活性调节指标,构建了灵活性裕量期望最大和不足期望最小模型,能够动态适应不同场景的水风光互补调度需求。通过实际数据分析了灵活性需求量化的准确性,以及不同来水条件、新能源接入比例、风光装机比例、水电机组特性、调峰需求对灵活性的影响,与预留备用容量方法相比,本文模型能够根据灵活性需求变化给出多类型电源互补调度方案。

碳捕集电厂的运行机制研究与调峰效益分析

二氧化碳捕集和封存(carbon capture and storage,CCS)是实现电力低碳化发展的关键技术,具有光明的发展前景。作为未来重要的电源选择,碳捕集电厂的运行性能与调整能力将对电网运行的安全性与高效性产生重大影响。结合碳捕集技术的基本原理,深入研究了碳捕集电厂内部的能量流,量化分析了碳捕集电厂的运行区间,并揭示了碳捕集电厂的调峰性能。在此基础上,提出基于"电力系统调峰成本曲线"的分析方法,以直观、简明的方式实现了电力系统的调峰优化决策;并以具有复杂电源结构的电力系统为例进行调峰效果分析,特别测算了碳捕集电厂对电力系统容纳大规模风电接入的贡献率,评估了碳捕集电厂在提高电网运行安全裕度与降低系统调峰成本上的显著效益。

东北辅助服务市场下热电厂配置电锅炉调峰的经济性分析

热电机组配置直热式电锅炉进行电热解耦改造,是提高机组下调峰能力并消纳弃风的有效手段。为分析主流机组改造的经济性,以东北调峰辅助服务市场为背景,建立了热电机组和电锅炉协调运行模型、消纳弃风的节煤量模型、下调峰的运行成本与效益模型,以及以投资回收期为指标的投资经济性评价模型。以实际数据为基础,对当前东北电网典型热电机组在不同场景下的经济性进行了计算分析。结果表明,在当前调峰机制下,在供热中期热负荷较大时,对于中小规模弃风,热电厂没有启动电锅炉消纳的动力;而为在大规模弃风时获取正收益,机组需要配置较大容量电锅炉,这又给热电厂带来了很大的投资风险。通过分析表明,降低机组最小出力可减小电锅炉的配置容量,从而提高投资经济性以降低风险。

蓄能电站静动态综合效益评估

在作者已提出的蓄能电站静态效益和动态效益评估模型的基础上，阐述了进行静动态综合效益评估的必要性，并提出了相应的数学模型和算法，编制了计算机软件。对安徽响洪甸混合式抽水蓄能电站的初步分析表明，结果是合理的。