Optimization of Minimum Power Output for Combined Heat and Power Units Considering Peak Load Regulation Ability

Northern China has rich wind power and photovoltaic renewable resources. Combined Heat and Power (CHP) Units to meet the load demand and limit its peaking capacity in winter, to a certain extent, it results in structural problems of wind-solar power and thermoelectric. To solve these problems, this paper proposes a plurality of units together to ensure supply of heat load on the premise, by building a thermoelectric power peaking considering thermal load unit group dynamic scheduling model, to achieve the potential of different thermoelectric properties peaking units of the excavation. Simulation examples show, if the unit group exists obvious relationship thermoelectric individual differences, the thermal load dynamic scheduling can be more significantly improved overall performance peaking unit group, effectively increase clean energy consumptive.

300 MW供热机组低压缸零出力热力性能、调峰性能和经济性能分析

供热机组低压缸零出力运行可有效提升机组供热能力和调峰深度。该文基于Ebsilon软件,建立300 MW供热机组抽凝工况和低压缸零出力工况的数学模型,从热力性能、调峰性能和经济性能三个维度对常规抽凝模式和低压缸零出力模式进行分析。结果表明,低压缸零出力模式能够有效增加机组的供热能力,并降低发电标准煤耗率,当主蒸汽量为957.6 t/h时,供热量比常规抽凝供热模式提高16.25%,发电标准煤耗率下降27.2 g/kWh。低压缸零出力模式下,虽然供热机组的电负荷不具备调节能力,但其最小电负荷低于常规抽凝供热模式,适宜参与电网的深度调峰。从净收益最大化的角度,当热负荷在162~310 MW时,应采用低压缸零出力模式进行供热;当热负荷在310~375 MW时,应采用抽凝模式进行供热。

地下车站供冷季用能特征分析与基于需求响应的调峰潜力评估

聚焦地铁车站小时尺度用能特征,以长江中下游地区某典型屏蔽门地下车站为例,分析了车站逐时能耗构成及通风空调系统能耗的影响因素。研究结果表明,通风空调能耗为地铁车站动力照明能耗的最大占比项,占比可达83%,室外空气参数、客流量与发车密度均与通风空调能耗呈现显著相关关系。面向需求响应,建立了混合整数规划模型,评估蓄能参与下的地铁车站调峰潜力。模拟结果表明,蓄能装置参与下,车站全年累计高峰时段用电量可大幅削减,48.2%的高峰时段用电量可转移至平时段和低谷时段。

新型等离子体点火技术在火电灵活性中的应用分析

近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的消纳能力。针对传统等离子体技术在火电灵活性应用中存在的问题,提出一种新型等离子体点火技术。该技术可使发生器阴极寿命提升至500 h以上,阳极寿命提升至1000 h以上;提高了煤质适应性,可适用于大部分燃用烟煤的电厂;而且点火过程中对燃烧器内燃强度有较好的控制,不易发生超温结焦现象。

针对温控负载变化的虚拟电厂控制策略研究

温控负载是一种变化剧烈、波动频繁、高峰负荷比例较高的负载,对电网的安全产生了极大的影响。为了应对这一问题,系统的输出功率往往会超过90%负荷最大值的调峰限制。针对虚拟电厂(VPP)系统内的超限过程进行了研究,并提出了2种控制策略,以降低超限总电量或者利用超限电量的同时获取收益。在验证策略的控制效果时,选取了2种由温控负载引起的功率需求的典型变化。研究结果表明,温控负载引起的功率需求峰值的变化对策略具有重要影响。在安全模式下,超限比例与峰值的增加呈反比,而与平均功率的增加呈正比;在收益模式下,峰值变化会影响储能放电过程,平均功率变化则会影响储能充电过程。随着功率需求的增加,收益逐渐减小,收益范围为3.62万~3.25万元。

深度调峰背景下火电机组热电解耦技术路径对比分析

新能源发电在出力和发电负荷上具有波动大、不稳定的特点,为解决新能源机组上网后带来的上述问题,利用多种热电解耦方式对火电机组进行改造,并对不同技术路径进行对比分析,探究火电机组解耦潜力与调峰能力。采用EBSILON Professional软件进行模拟仿真,对不同热电解耦方案下调峰负荷空间进行评估和对比分析。计算结果表明,低压缸零出力热电解耦改造方案可以使机组的调峰能力得到最大的改善。在原最大供热负荷304.60 MW下,最小发电量下降172.21 MW,最低电负荷率下降32.70%。火电机组经过热电解耦改造可显著提高热电机组与新能源机组的协调调峰能力,提高发电单元整体发电的稳定性。

超临界对冲燃烧锅炉低负荷运行及环保性能的模拟研究

为获得某电厂超临界对冲燃烧锅炉低负荷工况下的运行及环保性能,基于锅炉设计参数与现场试验数据,采用ANSYS Fluent软件对低负荷运行状态进行数值模拟研究,根据现场实际试验的情况控制燃烧器的投运方式、风速和风量等边界条件,模拟结果直观反映炉膛内的燃烧状态,并进一步对比25%和30%负荷工况的计算情况。结果表明,在25%负荷工况下,温度场及速度场表现均匀对称,整体稳燃性能优于30%负荷工况;30%负荷工况供风量大,O_(2)充足,CO浓度低于25%工况,但由于30%负荷工况多投运后墙中层燃烧器,对冲性能差,不仅容易造成前墙水冷壁超温,还会产生更多的NO_(x)堆积于前墙,出口的NO_(x)排放浓度为531.69 mg/m^(3),约为25%负荷工况的1.35倍。

烟气再循环对350 MW CFB锅炉深调运行特性影响

为解决超临界CFB锅炉超低负荷时流化安全性及NO_(x)超低排放,引入烟气再循环技术,以某电厂超临界350 MW CFB锅炉为研究对象,搭建了循环半干法脱硫后烟气的再循环辅助调峰系统,基于运行实测数据,研究该锅炉在30%~60%负荷率下烟气再循环对平均床温、分离器入口温度、排烟温度、炉膛出口烟气NO_(x)、CO质量浓度、飞灰及底渣可燃物含量、汽水参数等运行参数的影响,试验结果表明:烟气再循环协同下,30%~60%负荷SNCR脱硝后NO_(x)最终排放小于50 mg/m^(3),30%负荷实现锅炉原始NO_(x)超低排放;床温降低15~22℃,炉膛出口烟温提高10~13℃,主再热汽温在558℃以上;随锅炉负荷降低,飞灰及底渣含碳量升高,CO质量浓度未见大幅增加;40%负荷炉膛二次风SNCR脱硝NO_(x)降幅约15 mg/m^(3);负荷上升/下降变化最小速率1.23%Pe;30%负荷及以上保持干态运行,水冷壁壁温最大偏差55℃,屏过及屏再最大壁温差分别55、47℃,均未出现壁温超温。

高比例可再生能源电力系统源荷储联合调峰分层优化运行

高比例可再生能源接入电网给电力系统调峰经济性运行带来巨大的压力。为此,提出一种计及需求响应的源荷储联合调峰分层优化运行模型,优化电力系统调峰的经济性运行。首先,以需求响应的净负荷优化曲线与新能源发电预测曲线拟合程度为上层目标函数,以各机组联合调峰运行总成本最小作为下层目标函数。其次,考虑影响系统运行安全与调峰相关的约束条件,以供给某区域电源系统为例,对比分析传统调峰与电源侧联合调峰方案,以及在负荷侧加入需求响应后的联合调峰的优化结果。最后通过仿真后的数据对比发现,电源侧联合调峰的成本比传统调峰的成本要少的多,加入需求响应后的联合调峰能实现风、光发电的完全消纳。所提出的联合调峰方案能够降低高比例可再生能源并网的弃风弃光率,提高系统运行的经济性。

多目标优化的高渗透率电动汽车有序充电策略

电动汽车作为一种新型负载,其大量无序充电行为给电网造成了压力,影响了电网的稳定和经济性,因此提出了一种基于分时电价的电动汽车有序充电策略。以电动汽车为研究主体,分析充电模式因素对电动汽车充电负荷的影响,并引用蒙特卡洛法对预测充电负荷进行计算。在此基础上,结合分时电价建立一个以负荷峰谷差最小和用户充电费用最低为目标的多目标模型,采用改进非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法对目标函数进行求解,对比不同渗透率下的优化结果。结果表明,该控制策略降低了充电成本、减小了峰谷差,实现了负荷曲线的“削峰填谷”,且随渗透率的增加,优化效果更为显著。

计及参与调峰辅助服务的智慧基站光储系统优化运行策略研究

随着5G基站建设不断推广,基站能耗大、成本高的问题备受关注。通过光储系统的配置和优化运行,并进一步参与调峰辅助服务,可有效提升5G基站用能的经济性,同时实现绿色能源在5G基站中的规模应用。因此,针对5G基站光储系统参与电网调峰辅助服务的经济性开展了研究。首先,根据基站负荷特性和不同调峰时段建立了考虑光储系统参与调峰辅助服务的优化目标模型;然后,采用CPLEX优化求解工具进行优化模型的求解,获取储能的最优容量和运行策略;最后,构建了储能单独参与调峰、光储联合参与调峰等场景,通过算例分析了不同调峰模式对储能的优化配置容量和5G基站用能成本有较大的影响,可为5G智慧基站光储系统参与调峰辅助服务的优化运行提供了参考。

考虑需求响应与火蓄调峰的优化调度模型研究

为了应对风电等可再生能源接入引起的系统调峰压力增大且影响系统经济运行的问题,进一步挖掘新型调节电源、传统调节电源和负荷侧协同调峰的潜力,综合利用负荷侧的需求响应和电源侧的抽水蓄能、火电三种调峰措施联合调峰,构建考虑需求响应和火蓄参与深度调峰的电力系统两阶段优化调度模型。第一阶段优化模型中引入负荷侧的需求响应,以最小化负荷与风电差值的平方之和为目标,优化负荷曲线,降低系统峰谷差;第二阶段优化模型利用电源侧的抽水蓄能和火电深度调峰,计及火电深度调峰电量损失成本、抽蓄调峰成本和弃风成本,以系统总运行成本最小为目标,在第一阶段模型的基础上优化各机组出力,增加风电上网空间。以改进的IEEE30节点系统进行算例分析和两阶段优化模型有效性验证,结果表明,所建模型可提高调峰能力,促进风电消纳,并降低系统总运行成本。火电机组进一步降低出力,积极参与深度调峰,能够有效促进系统风电消纳。三种调峰方式有机结合联合参与调峰,降低了负荷的峰谷差,不仅有效降低了弃风率,还减轻了系统的调峰压力,缩短了火电深调时段。

计及用户参与和调峰需求的储能配置优化研究

为了对分布式储能潜力进行充分挖掘以提升电网调控水平,提出一种全面考虑储能用户行为及调峰需求的聚合商侧储能配置优化模型。首先,对储能用户参与聚合的自身参与度与从众行为进行研究,建立储能容量模型。其次,综合考虑聚合商参与调峰收益、储能聚合成本、储能成本、储能充电成本,构建聚合商侧储能优化配置模型,并采用白鲸优化(BWO)算法对模型进行求解。最后,以修改后的IEEE33节点系统为例,验证了配置优化模型的有效性和算法的优越性。该模型不仅能得到储能优化配置容量,还能够充分考虑储能用户综合不确定性与电网调峰需求。该模型在国家鼓励多主体参与电力现货交易的背景下,具有广泛的适用性。

多类型储能参与的调峰模型及其优化调度策略

为了实现“碳达峰”和“碳中和”战略目标,中国电网将逐步建设成为一个以新能源为主、多类型电源共存的绿色智慧电网。然而,传统常规电源有限的调峰能力难以满足未来电力系统接入高比例新能源后的调峰需求,制约了新能源的消纳能力,并降低了系统运行的安全性与经济性。因此,需要构建抽水蓄能、电化学储能、电动汽车(electricvehicle,EV)虚拟储能等多类型储能模型,并结合某省级电力系统4种典型场景和极端场景,在现有储能调峰辅助服务补偿机制基础上提出站在调度机构角度下的最优调峰效益模型。通过对某省级电网历史数据进行仿真验证,证明该模型在减少火电机组频繁启停、提升调峰经济性方面发挥着积极作用,促进未来新型电力系统的经济性和安全性运行。

660MW锅炉低负荷下燃烧特性的数值模拟研究

针对某电厂660 MW锅炉开展了低负荷下的炉内燃烧过程数值模拟研究,对比锅炉在30%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)负荷和100%BMCR负荷下运行时炉内的燃烧特性,分析低负荷对炉内燃烧过程的影响。结果表明:低负荷工况下,炉膛内能保持较好的流场充满度,流场和温度场分布均匀,燃烧组织合理,可保证煤粉颗粒的着火和燃烧;30%BMCR负荷相较于100%BMCR负荷,锅炉中心纵截面平均温度降低了35.88%,燃尽区温度差距变大;低负荷工况能减弱火焰贴壁对炉膛热负荷的影响,改善壁面热负荷的分布情况,使煤粉更易着火、燃烧更充分。

考虑送端资源与受端调峰模式匹配的多能互补清洁直流外送研究

为实现我国二氧化碳排放“2030年碳达峰、2060年碳中和”以及“构建以新能源为主体的新型电力系统”的目标,能源行业发展态势发生深刻转变,新能源渗透率需进一步提升。以金沙江流域为代表的西南清洁水电群是我国清洁电力外送的重要基地,利用大型梯级水电的调蓄能力,打捆近区风电、光伏电站外送,实现整体多能互补发电,可以为送端省份提供稳定、持续的清洁电力支撑。本文选取以西南水电多能互补基地为研究对象,按照区域内清洁能源弃电率最小为目标构建优化模型,提出一种基于模式匹配算法的兼顾送端资源匹配、受端负荷与调峰需求直流外送曲线优化方法。研究结果表明,利用大型水电的调节能力与外送通道,可以实现水风光多能互补,合理优化水电站风光配比,改善新能源外送的电力品质,提升新能源消纳水平以及外送通道的利用效率。

350 MW超临界机组深度调峰工况下旁路供热蓄能调频研究与应用

某350 MW超临界火电机组在开展高低压旁路供热改造后一次调频能力显著下降,在深度调峰工况下调频动作15 s时负荷变动量无法满足75%额定负荷的要求。通过对汽机高压调节阀流量变化、调频控制回路、汽机主控回路等影响调频的因素进行综合分析,得出高压旁路供热分流引起锅炉蓄热不足是造成调频能力下降的主要原因。为提高低负荷下的锅炉蓄热,一方面利用能量平衡定律建立机炉两侧新的能量需求模型,实现供热高旁蒸汽的持续性补充,同时对调频阀位前馈回路、汽机主控前馈回路进行了增强,以提高调频负荷的快速响应;另一方面设计了供热高旁调阀超驰控制回路以实现蓄能辅助调频,即在调频动作后根据动作方向和幅度来对供热高旁进行超驰控制。试验结果表明:所提方法有效改善了机组在深度调峰模式下的调频蓄热能力,在25%额定负荷下顺利完成一次调频试验。

330MW亚临界机组全负荷脱硝技术的应用

针对燃煤机组深度调峰工况下很难满足氮氧化物(NO_(x))超低排放的现状,对330 MW亚临界机组全负荷脱硝技术的应用进行了详细研究。结合技术路线原理,对某330 MW亚临界燃煤机组控制循环锅炉改造前后的脱硝效果进行对比分析。结果表明:通过省煤器热水再循环改造、汽轮机高压缸启动改为高、中压缸联合启动、机组启动过程中投运6号高压加热器、选择性催化还原(SCR)宽温脱硝催化剂改造4项技术的深度耦合,实现机组并网前脱硝,NO_(x)排放质量浓度小时均值始终低于35 mg/m^(3),满足超低排放(50 mg/m^(3))的要求。

基于网格搜索的建筑集群电力调峰调度策略研究

针对需求响应技术中存在的不确定性,尤其建筑集群用户的负荷调节潜力及各用户用电如何分摊,匹配电网调峰需求缺少量化进行研究。基于20栋建筑集群的实际用能数据,分析不同年份空调、照明用电情况,得出建筑集群全年用电特性曲线。按照响应电网侧5%的峰值负荷为调控目标,建立距离模型计算照明、空调的调节参数,利用网格搜索寻优计算耦合调节系数。结果表明,建筑集群各用户为实现全年5%调峰指标,照明与空调用电应耦合调节,各建筑全年照明负荷应调节为各家峰值负荷的80%~99%,在冬季空调用电几乎不用调节,夏季空调应调节为各家峰值负荷的70%~83%,仅通过调高设定温度难以实现调峰,需采用其他节能手段或用可再生能源调峰。最后量化需求响应时间内各家在不同时刻应减少的负荷指标,指导建筑集群各用户进行负荷管理,响应需求侧调峰信号。

350MW超临界循环流化床机组超低负荷控制技术研究与应用

为了实现“双碳”目标,降低二氧化碳排放量,进一步提高电网大规模消纳清洁能源的能力,需要充分挖掘火电机组的深度调峰潜力,在解决“弃水、弃风、弃光”难题的同时,保障火电机组超低负荷的安全稳定运行。以内蒙古某350MW超临界循环流化床机组为例,研究发现该机组在负荷低于120MW以下时协调自动退出,分散式控制系统原始设计及调试均以半负荷工况为基准,未考虑在低负荷情况下的调峰调频需求。通过对该机组协调控制系统逻辑优化改造,使其在维持锅炉不转态的前提下,能满足机组30%~100%负荷区间协调自动控制的持续运行,实现了深度调峰并且满足了电网调频要求。