集成蓄热装置的火电机组调峰特性分析

【目的】随着新能源的大规模发展,新能源出力不确定性和波动性问题展现出来,而为了弥补新能源出力缺点,火电机组承担起了调峰作用。为了提升火电机组的调峰能力,对其调峰特性进行了研究。【方法】首先,以某350 MW供热机组作为分析对象,应用仿真软件搭建热力系统模型,并验证该模型的精确性。其次,以蓄热系统为辅助系统,研究机组在满足供热需求情况下的机组调峰能力,并分析蓄热等储能单元对机组调峰能力的影响。最后,采用启发式粒子群算法对蓄热水罐运行策略进行优化,得到随热负荷变化的储热罐最优运行模式。【结果】通过蓄热水罐与火电机组耦合的方法有效提升了机组的调峰和供热能力,并提出可以根据实际热负荷数据确定最大化收益的运行模式。【结论】该方法对机组的运行策略具有指导意义。

面向电网调峰的盘管式冰蓄冷空调技术研究

储能是助力实现碳达峰碳中和战略目标的关键技术。当前电力供需关系的矛盾随着可再生能源高比例接入和电力需求快速增长日益尖锐,该问题在夏季用电高峰期间尤为突出。冰蓄冷空调系统在夜间利用谷电制冰储存冷量,在白天用电高峰时融冰供冷,有助于电网调峰和改善用能经济性。该文总结分析盘管式冰蓄冷空调关键技术的研究现状和发展方向。系统控制层面:对比分析冰蓄冷空调系统的各种优化控制策略;蓄冰融冰方式层面:详细阐述内融冰、外融冰和内外融冰结合3种方式特点,并对能量模型进行归纳;结构层面:分析典型强化传热方式对传热性能的影响关系。最后,归纳不同材质盘管的研究结果与应用前景。

热网蓄热特性及其对机组调峰能力的影响研究

为了提高热电联产机组调峰能力,利用热网蓄热实现机组的“热电解耦”。建立了某350 MW热电联产机组及其热网系统的动态仿真模型,研究了热网及其热用户在蓄/放热阶段的动态特性及环境温度对机组调峰能力的影响规律。结果表明:热用户滞后时间随着热用户与换热首站的距离的增加而增加,同时也受自身热负荷的直接影响和其余热用户热负荷的间接影响;热网相对蓄/放热功率在改变抽汽质量流量后先迅速变化再缓慢变化;热用户温度近似呈线性变化,其变化速率随着抽汽质量流量变化幅度的增大而增大,且开始变化时间也随之提前;机组最大调峰能力随着环境温度降低而略有增加,环境温度从0℃下降至-15℃时,机组调峰能力从23.8 MW增加至29.7 MW;增加蓄热时长,提高蓄热温度,降低放热温度均有利于提高机组调峰能力。

亚临界循环流化床机组近零深度调峰蓄释热计算及实践

随着可再生能源的快速发展,对火电机组深度调峰提出了更高的要求。以亚临界循环流化床锅炉(CFB)焖炉压火方式参与近零深度调峰为基础,建立一套近零深度调峰蓄释热量的计算方法,为后续多次进行近零深度调峰提供指导。基于对亚临界CFB机组在近零深度调峰过程中锅炉各有蓄热能力部分的具体分析,提出了一套针对CFB近零深度调峰过程中蓄释热量的计算方法,并将此方法应用于山西省某300 MW亚临界CFB机组的近零深度调峰运行实践。应用计算方法得出,锅炉视在蓄热总量为415.5 GJ,其中浇注层、金属壁、床料载体、汽水、烟气视在蓄热量分别为205.6、140.4、32.7、11.1、36.8 GJ。汽轮机做有效功的总热耗量为65.2 GJ,锅炉本体散热为6.1 GJ,数据展示了各蓄热部分随近零深度调峰过程的下降趋势。该计算方法实现了对亚临界循环流化床蓄释热量的量化计算,为后续预测指导近零深度调峰时长,研究锅炉的严密性和传热特性,以及为获得更多蓄热量提升蓄热效率和改善锅炉性能提供了数据支持。

火电机组耦合熔盐储热系统调峰性能研究

为提高火电机组的调峰性能及其灵活性,在某1000MW火电机组中引入了熔盐储热系统,并提出了多种火电机组耦合熔盐储热系统方案。建立了火电机组热力学系统模型,并分析了火电机组在不同耦合方案下调峰容量、调峰深度、耦合系统热效率等,提出了最优的火电机组耦合熔盐储热系统方案。研究表明:储热阶段电锅炉加热熔盐的耦合系统热效率最高,其调峰深度可达到14.45%,与调峰深度最高的抽取主蒸汽联合电锅炉加热熔盐的方案仅相差0.34%;释热阶段取水点从除氧器至1号高加,其耦合系统热效率依次降低,在4号高加入口处取水耦合系统效率最高可达到45.86%;在不同机组负荷下,释热阶段耦合系统热效率随着机组负荷的升高呈上升趋势,耦合系统热效率最高差值为4.45%,机组负荷对调峰系统的耦合系统热效率影响不大。研究结果对火电机组耦合熔盐储热系统调峰具有指导意义。

液态压缩二氧化碳储能与火电机组耦合方案研究

火电机组实现灵活性转型是构建新型电力系统、实现“碳达峰”“碳中和”目标的关键。为提升火电机组的灵活性,提出了小汽轮机驱动和电动机驱动液态压缩二氧化碳储能系统与火电机组耦合的方案,并建立了其热力学系统模型,采用热耗率和能量利用系数对系统进行评价,开展系统热力学性能对比分析,确立了最佳储能耦合方案。研究表明:储能阶段从凝结水泵出口抽取凝结水,吸收压缩热后返回7号低压加热器出口,释能阶段从中压缸排汽抽取蒸汽,加热膨胀后的CO_(2)后返回5号低压加热器疏水冷却器时,耦合系统性能最佳,热耗率比原系统降低了48.308 k J/(k W·h),能量利用系数提升了0.52百分点;改变CO_(2)膨胀机入口温度和质量流量可实现快速变负荷,耦合储能系统后,机组调峰能力增加了17.1%;配置热水罐并最大放热时,机组调峰能力增加了37.4%,提升了火电机组灵活性。

含储热型热电联产机组的电力系统源荷联合优化调峰方法

随着风电等清洁能源接入电网比例不断升高,系统调峰压力逐渐提升。为促进风电消纳,提出一种考虑含储热的热电联产(CHP)机组与火电深调相结合的源荷侧联合优化调峰方法。在源侧,CHP机组加装储热装置,结合火电机组深度调峰技术,为风电消纳提供空间;在荷侧,考虑用户侧响应,通过动态分时电价引导用户主动优化用电曲线,改善风电反调峰现象。联合优化模型以系统总运行调度成本最小为目标,综合考虑源侧储热约束、火电机组寿命损失成本及荷侧用户响应满意度约束等。算例结果表明该模型能够在保证用户用电满意度的同时,以最低的调度运行成本最大化优化系统调峰效果,有效减少新能源弃电。

300MW深度调峰循环流化床机组负荷响应特性研究

当下循环流化床(CFB)机组需参与深度调峰、快速变负荷运行,机组变负荷初期的负荷响应速率主要由其汽水侧蓄热特性决定,因此提出了一种亚临界CFB机组汽水侧蓄热定量计算方法。以某电厂300 MW深度调峰CFB机组为例,根据工质特性对该锅炉汽水流程进行分段,结合锅炉设计数据与实际运行参数,分别计算了不同负荷(30%~100%)工况下各段的工质蓄热系数和金属蓄热系数,并考虑汽轮机热效率变化的影响,分析了CFB锅炉汽水侧蓄热利用可持续时间与机组负荷响应特性。结果表明:该机组汽水侧蓄热系数随着负荷的降低而增大,在50%负荷以下的变化较大;考虑机组运行稳定裕度差异后,汽水侧蓄热利用可持续时间随着负荷的降低而减小,机组负荷响应能力显著降低。

基于光热电站储热特性提高系统调峰能力优化研究

目前我国三北地区热电机组受到“以热定电”运行约束,严重限制其调峰能力,尤其冬季供热期弃风现象更为严重。为解决高比例可再生能源电力系统供热期调峰能力不足问题,提出利用光热电站联合供热提升热电机组调峰能力的协调调度方法。在分析了光热电站与热电机组的运行特性基础上,研究了光热电站和热电机组联合调峰的电热特性和调峰能力,并根据负荷时段制定了联合系统的调峰运行策略;其次以机组与光热电站综合成本作为目标函数,建立光热联合系统优化模型;最后用CPLEX求解模型,并验证了文中所提调峰运行策略的有效性。结果表明,通过光热电站和热电机组联合运行,使得热电机组“以热定电”的运行约束大大缓解,提高了调节能力,促进系统接纳更多的风电。

熔盐储热技术的应用现状与研究进展

熔盐是一种理想的储热介质,具有黏度低、蒸汽压低、热稳定性高、储热密度高等优点,因此熔盐储热技术可以广泛应用于太阳能光热发电、火力发电机组的调峰调频、供暖与余热回收利用等领域。目前对熔盐储热关键技术的研究普遍以太阳能光热发电为中心展开,针对其他场景的研究与应用不够充分。在不同的应用场景下,熔盐的工作温度区间、加热方式、关键部件的选择和系统流程的布置都有区别。概述了熔盐储热技术的优势特点与技术关键,总结了在不同场景下的研究现状和最新的应用示范,分析了目前熔盐储热技术需要加强研究的关键方面,并提出了未来的发展趋势与目标。

利用跨季节储热水体余热调峰供热技术经济分析

在“双碳”背景下,供热行业逐渐从煤炭供暖向清洁采暖转型。但短时间内煤炭仍为供热主力,本文以清洁能源作为调峰热源,对比了几种清洁采暖调峰系统的经济性。提出了一种集成吸收式热泵的余热跨季节储热调峰供热系统。相对于燃汽调峰供热系统,投资回收期可降至3.59年。研究结果为发展余热供热提供了参考。

多能互补系统中光热电站调峰储热时长优化配置研究

在国家“双碳”战略背景下,中国风能、光能将迎来更大规模开发,对电力系统调节能力需求日益增加,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研究的热点。针对含光热电站的多能互补基地,提出一种衡量光热电站参与调峰对度电成本影响的分析方法,在此基础上以光热电站参与调峰后度电成本最低来优化储热时长配置。通过西北某多能互补运行发电基地的实际算例,分析了光热电站参与调峰后新能源弃电减少量,并按上网电价折算成光热等效上网电量,计算了光热电站参与调峰的度电成本,同时对光热电站调峰前后度电成本曲线进行了对比,提出设计阶段储热时长选择的建议。

太阳能和烟气余热发电及蓄电调峰耦合的陶瓷工业节能系统设计与分析

为了挖掘陶瓷工业园区闲置的房顶太阳能和低温烟气余热发电潜能及利用低谷电价优势蓄电调峰,提出了一种多能互补型陶瓷工业新型节能系统,并对其工作性能和经济效应展开了系统分析。研究表明:该系统引入陶瓷基地每年可节约电网用电7195.69万千瓦时,低谷蓄电调峰1046.90万千瓦时,降低用电成本6443.98万元,投资回报周期小于4年,碳排放量减少2.30万吨。它巧妙地解决了现有陶瓷工业用电峰谷不平衡问题并降低了生产过程中的能耗和碳排量,对推进陶瓷工业低碳绿色生产具有重要的理论和实践指导意义。

配置储热的热电厂与风电场的调峰定价机制

在风火替代交易机制下,热电厂通过配置储热装置可将其有功出力降低到电网核定的"以热定电"出力水平以下,参与弃风电力消纳。针对热电厂与风电场的调峰交易问题,分析了调峰合作的成本效益、投资模式以及整体和个体角度的发电权可行价格边界;针对投资风险问题,提出了分回收期内和回收期外二阶段进行发电权定价的方式;采用风险价值(Va R)方法描述了调峰合作所面临的未来消纳弃风电量不确定风险。算例分析验证了理论分析的正确性。

补偿风电扰动的供热机组快速变负荷控制方法

电网消纳扰动性风电的能力是制约风电发展的瓶颈。传统火电机组负荷响应速率较低难以完成这一要求。供热机组热网中大量管道、换热器、散热器具有很大的蓄热能力,可以在短时间内利用其蓄热提高其负荷响应能力。在实验验证这一思路的基础上,通过对自动发电控制(AGC)负荷指令进行非线性多尺度分解,构造了供热机组负荷指令,针对典型供热机组简化非线性动态模型,设计了一种机组优化控制系统方案,可以在不影响热用户的前提下,充分利用供热热网蓄热,大幅度提高机组负荷响应速率,补偿风电随机性扰动。

基于热网及建筑物蓄热特性的大型供热机组深度调峰能力研究

针对我国北方区域电网风电并网后在冬季供暖期经常弃风情况,以及电网内存在高比例的大型供热机组的特点,提出了基于热网及建筑物蓄热特性的大型供热机组深度调峰的方法,并建立了深度调峰的数学模型;通过案例计算,在一定范围内大型供热产热量的变化不会影响供热质量。在采暖期间,热网配合电网低谷深度调峰适当降低热负荷运行,在电网调峰容量十分紧张情况下利用建筑物具有蓄热特点适当减少供热量,从而获得更加深度调峰容量空间协助电网度过低谷具有可行性和可操作性;建立的数学模型可计算出提前蓄热时间和放热时间以及机组的深度调峰能力,为电网调度进行供热机组深度调峰提供了科学的依据。

相变储能技术在电力调峰中的工程应用

介绍几种相变储能技术在电力调峰中的应用,进行相变蓄能电采暖装置应用的技术经济分析。认为电热相变蓄热装置体积小,寿命周期成本低,投资回收年限短,应为蓄热式电采暖的首选形式。实行谷期电价是峰期电价的1/4,对电力供求方都是有利的。

热电联产机组增设储热水罐容量配置研究

热电联产机组通过增设储热水罐可以实现热电解耦运行方式,大幅提升供暖季机组运行灵活性,提高新能源消纳能力。以2台机组分别为低压缸零出力供热和打孔抽汽供热项目为例,首先,对热网负荷变化时双机优化运行方式进行研究,发现机组热负荷率最低工况并非辅助服务收益最大工况;其次,对系统增设储热水罐时的最大容量选型依据、系统调峰能力改善特性进行研究,得到储水罐最大容量及调峰能力随热网负荷的变化规律;再次,研究了结构参数对储热水罐选型的影响,得到了储热罐个数与容量的推荐关系;最后,在给定热网负荷时进行储水罐容量的选型分析。结果表明,以中寒期最高热负荷作为选型上限依据较为合理,并且储热容量较小时投资收益比相对较高。

采用蓄热技术扩大供热机组调峰裕度的研究

本文介绍了国内外蓄热技术的利用情况,并且针对蓄热技术在热电厂供热方式转变中的应用进行了详细的研究。提出了增大供热机组冬季调峰能力的方法。通过该方法供热机组冬季能够大容量参与电网调峰,为更好地保证冬季稳定供电、节能降耗以及大量接纳风电提供了一种可行的措施。

基于热网与建筑物储热解耦的调峰能力提升方案

针对中国"三北"地区供热期热电联产机组"以热定电"运行模式所形成的电热耦合运行约束造成系统调峰能力不足进而导致大量弃风的问题,提出了利用热网与建筑物储热来解耦机组电热耦合运行约束的方案。通过对促进风电消纳的潜力估算以及与现有几种消纳弃风方案的投资对比,分析了所提方案的技术可行性,并通过构建热电联合调度模型给出了技术实现方法。以东北电力调峰辅助服务市场专项改革试点为背景,结合市场运营规则的归纳与抽象,分析了方案实施对市场各主体的出力和深度调峰辅助服务费用产生的影响,在此基础上阐述了实施该方案给各主体个体和系统整体所带来的效益。通过算例进行的验证表明,在个体层面热电联产机组有意愿利用所提方案主动参与调峰,进而能够在整体层面实现系统稀缺调峰资源的优化配置。