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。

Time-Series Characteristics of Wind Power and Its Impact on Jilin Power Grid

With the rapid development of wind power, the large-scale wind power integration brings a new range of issues in dispatching operation. In order to gain a better grasp of the influence caused by wind power combined to the grid, the paper first establishes the impact characteristic indexes, and then analyzes the regularity of wind power time series in different spatial and temporal scales. At last, according to the analysis results, this paper assesses the impact of time-series characteristics of wind power on power grid, such as the frequency regulation, peak load regulation, which can provide the reference for wind power optimal dispatching of Jilin Power Grid.

基于电池储能SOC的调峰、调频混合控制策略

电池储能系统被认为是解决可再生能源的不确定性和不平衡性导致的功率不足和频率波动的有效途径。基于此,文中提出了一种基于电池的荷电状态SOC(state of charge)的电池储能系统混合控制策略。首先,文中将电池的SOC、调频和调峰需求划分为不同的区域,并对调频和调峰提出相应的控制策略,提出SOC自恢复控制策略。之后提出储能的混合控制策略,基于电池储能的SOC,将储能的调频与调峰功能与SOC自恢复策略相结合,实现储能对电力系统的优化。最后通过仿真分析验证该控制策略的合理性与应对可再生能源波动的能力。

计及深度调峰与一次调频的风火负荷优化分配

针对传统机组已经不能满足因新能源渗透率提高而导致的电网调峰和调频需求的大幅增加的问题,文中提出了一种考虑深度调峰与一次调频的风火联合负荷优化分配模型。分析了火电机组的深度调峰能力、一次调频能力与两者之间的关系。在三种运行场景下分析了风电机组对一次调频的贡献,分析了风电机组一次调频备用与反调峰特性的联系。建立了风火联合参与调频下最优负荷分配模型以满足经济最优,并引入鲁棒优化模型以考虑风速与负荷的不确定性。仿真中以相同装机容量下30%与50%风电渗透率为例验证模型的有效性,结果表明该负荷分配模型在保证电网的一次调频备用的情况下,一定程度上缓解了电力系统的调峰压力。

火储联合调峰调频供热系统协同控制研究

为提升火电机组的调峰调频能力,同时满足机组所承担的供热需求,提出一种基于熔融盐储能技术的火电机组灵活性改造方案。在分析火储系统联合运行特性的基础上,首先针对机组和储能的响应时间尺度差异,设计基于负荷指令分解的火储系统调峰调频控制策略;其次在供热端考虑机组调峰调频的影响,设计基于抽汽流量前馈的火储系统供热控制策略。仿真研究结果表明,相较传统协调控制策略,所提出调峰调频控制策略绝对误差积分指标降低7.7%,单次调频性能指标提升3.3倍;供热控制策略能够快速跟踪热负荷指令并保证供热温度稳定,相较无控制时温度误差指标降低了68%。所提出的火电机组与熔融盐储能相协同的控制策略取得了良好效果。

采样点卡尔曼滤波算法的调频磷酸铁锂电池SOC估算

针对目前应用于电力系统调峰调频最广泛的磷酸铁锂电池,采用采样点卡尔曼滤波算法对电池荷电状态SOC(StateofCharge)进行估算,再通过Matlab/Simulink平台进行估算模型的搭建,在几种充放电状态下进行了验证,仿真结果表明:利用采样点卡尔曼滤波算法的估算模型,其估算误差在研究的充放电状态下都在1%以内,可为储能电池的安全经济运行管理提供理论估算依据。

煤电机组灵活性改造典型方案经济性分析研究

近年来,水电、风电和太阳能发电的装机规模增长迅速,随之而来的新能源消纳问题也变的严峻。提升电力系统灵活性,进行煤电的灵活性改造是提升新能源消纳能力的有利措施。本文介绍三种典型火电灵活性改造技术路径:机组技术改造、熔盐储能技术以及电极蒸汽锅炉方案,并梳理江苏省电力市场的相关政策,在此基础上进行三种方案的技术经济分析。结果表明,三种方案都具有一定的经济效益,其中电极锅炉方案效益最优,机组技术改造经济效益次之,熔盐储能方案效益弱于前两种方案,并介绍不同方案的优缺点。

基于云-边-端协同控制的综合型虚拟电厂

新型电力系统的建设与发展对电网的安全稳定运行提出了更高的要求,虚拟电厂(VPP)作为一种高级能源组网形态,可有效增强电网的灵活调节能力。首先,提出基于云-边-端协同控制的综合型虚拟电厂架构,分为就地层、边缘层和集中控制层,分层分区对分布式能源(DER)进行整合与控制;其次,分析VPP参与调峰、调频和调压等电力辅助服务的运行模式,构建考虑调度成本和调节性能的数学模型;然后,剖析VPP参与电网紧急控制的可能性,并讨论VPP与稳控系统的交互逻辑;最后,指出VPP发展的重要意义及其未来的研究方向。

调频新能源渗入电力系统调峰的模拟仿真分析

传统方法调峰效果较差,节约电量较少,因此提出调频新能源渗入电力系统调峰的模拟仿真分析.根据电力系统的调峰需求,选择单晶硅调峰电池板作为调频电池组件和核心设备,采用并联的方式将调峰电池板、蓄电池以及逆变器电源线路连接在一起,并将其接入电力系统总线,根据实际情况确定调频电池板安装方向和倾角.采用并网调频发电形式,将调峰调频发电系统与电力供电系统组串在一起,为电力系统供电.经实验证明,应用设计方法节约的电量高于传统方法,调频新能源在电力系统调峰方面具有良好的应用前景.

火电机组深度调峰能力验证试验探讨

火电机组深度调峰是全面消纳新能源发电和构建新型电力系统的重要组成部分。火电机组深度调峰能力试验是验证机组是否具备相应调峰能力的重要手段。以630 MW超临界机组为例,从机组最小技术出力的安全性、CCS(Coordination Control System,协调控制系统)变负荷和一次调频性能三方面开展验证试验。试验结果表明,机组在30%额定负荷(Pe)下,锅炉、汽机及其辅机安全稳定运行且环保指标达标;30%Pe~40%Pe下,CCS升降负荷速率分别为每分钟1.04%Pe和每分钟0.53%Pe,AGC(Automatic Generation Control,自动发电控制)和一次调频性能均满足规定的要求。

京津唐电网风力发电并网调峰特性分析

京津唐电网是以火电为主的电网,电网调峰能力不足。近年来河北北部坝上地区风电资源的大规模集中开发,使电网在低谷负荷时段的调峰问题日益突出。文中从电网的负荷特性和电源构成着手,通过对2010年电网在不同月份、不同电源备用率下的调峰、调频特性进行分析,得出了2010年京津唐电网的调峰能力,为京津唐电网风电的合理开发提供了借鉴。

甘肃酒泉风电出力特性分析

甘肃酒泉风电基地是中国乃至世界规划建设的第1个10GW风电示范基地,开创了风电大规模集中开发、超远距离输送的先河。文中利用甘肃酒泉地区实际测风资料和调度能量管理系统(EMS)实际运行数据,全面分析了酒泉地区的风资源特性,研究了风电机组、风电场、风电场群和风电基地的出力特性,比较了不同时间尺度下风电出力特性的不同特点,得出如下大规模风电基地的出力特性:在长时间尺度下相关性明显,在短时间尺度下互补性明显。文中还根据大规模风电的出力特性分析了其对电网稳定和调频、调峰的影响。

甘肃酒泉风电功率调节方式的研究

酒泉风电基地(Jiuquan wind power base,JQWPB)是中国第一个千万千瓦级示范风电基地,它的建设给甘肃电网乃至西北电网带来调频调峰、电力电量消纳等技术难题,利用河西地区测风资料和近期调度能量管理系统(energy management system,EMS)实际运行数据,分析甘肃酒泉地区风资源特性和风电出力特性,研究风电并入电网的功率调节方式,根据国内技术发展水平和河西资源状况,比较了抽水蓄能、常规火电以及抽水蓄能和火电联合3种功率调节方式,得出了抽水蓄能电站不能用于风电功率调节、抽水蓄能和火电联合调节存在不确定性和一定规模的常规火电可以满足风电功率调节要求的结论。建设一定规模的火电基地,并在酒泉地区将其电能以特高压直流外送是解决酒泉风电调频调峰与电量消纳的有效途径。

互联电网的调峰调频和联络线调整

互联电网的调峰调频和联络线控制的协调配合,对于互联电网的安全稳定运行和保证联络线电力电量合同的履行十分必要,但也有相当大的难度。文章对上述问题进行了分析,并提出了调控策略:联络线两侧电网对于自身负荷的高位陡升问题,都应采取“自筹攀峰响应能力与接受外部支援相结合”的方针。

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。

压缩空气储能系统与火电机组的耦合方案研究

针对火电机组的灵活改造,提出一种压缩空气储能系统与火电机组的耦合方案,利用Ebsilon软件进行系统建模,将热耗率和能量利用系数作为评价参数。结果表明:最佳方案为储能阶段从凝结水泵出口抽取凝结水,其吸收压缩热后被送回至除氧器;释能阶段取少量5号抽汽,其加热高压空气后被送回至5号低加疏水冷却器;通过改变膨胀机入口空气温度和质量流量可以改变膨胀机的功率。

福建电网建设抽水蓄能电站的必要性论证

分析了福建电网电源结构的特点和调峰现状。根据典型日和典型周尖峰负荷需求与尖峰容量平衡分析了福建电网对抽水蓄能电站的需求;并详细分析了抽水蓄能电站在福建电网中的作用及经济性。结果表明,抽水蓄能电站在2010年福建电网中的替代作用比较显著,在电力平衡中可充分发挥作用;建设抽水蓄能电站可增加调峰和各用容量,改善福建水电的供电质量,提高水电电能的利用,还可作为电网的调频、调相、事故备用、黑启动电源,对电力市场的安全和电网经营起重要作用。因此,福建电网建设抽水蓄能电站是必要的。

含大规模风电系统的非AGC与AGC机组高峰协调控制策略

大规模风电接入使得电网在高峰运行时段可能面临较大的调峰与调频压力。提出了一种高峰运行时段非自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组、按期望运行点调整(base load off-regulated,BLO)型AGC和按区域控制偏差(area control error,ACE)自动调节(base load regulated,BLR)型AGC三类机组的协调控制策略。首先根据BLO和BLR型AGC机组在每个预调度时段末期机组总体调节容量情况,判断是否启动控制策略;若策略启动后,BLR型AGC机组根据负荷与风电功率预报偏差概率分布信息,整定其在下一个在线调度时段的基点功率值,使其具有合理概率意义上的正负调节能力;非AGC机组一般按经济计划点运行,在BLO型AGC机组正备用匮乏,或系统频率出现较大偏差时适度调整非AGC机组的出力,以增补BLO型AGC机组的正备用;BLO型AGC机组在每个在线调度时段及时恢复BLR型AGC机组的调节能力,在整个控制策略中起承上启下的作用。算例结果表明,该协调控制策略正确可行。

大功率机组一次调频参数优化研究

大功率机组一次调频参数是影响自身调频动态稳定与维持电网频率稳定的关键因素。建立以国家电网一次调频标准、电网稳定的必要能量平衡条件以及机组自身稳定的必要条件为约束,以总煤耗量以及总污染排放最低为目标函数的最优化模型,采用遗传算法求解各个机组实时最佳速度不等率。选取12台机组,并采用实际运行数据进行仿真测试,结果表明此算法可以保证机组快速完成一次调频任务,并且经济性最佳。对于深度调峰机组,需适当突破电网一次调频标准的约束进行设置。本方法对电网系统机组优化速度不等率以及保证电网调频的快速性和经济性具有重要参考价值。

电热水器负荷参与电力系统调频响应过程分析

为研究电热水器负荷参与电力系统一次、二次调频时的响应过程,探究电热水器负荷作为调频备用时与传统发电侧一次、二次调频备用的关系,提出电热水器负荷温度设定点随频率偏差成正比例变化的控制策略,在MATALABSimulink中构建包含电热水器聚合负荷的电力系统频率响应模型并进行仿真。仿真结果表明:电热水器负荷可在频率事故发生初期快速响应,有效降低频率偏差,缩短频率恢复时间,并能在发电侧一次、二次调频备用响应后恢复初始运行状态,展现出电热水器负荷作为负荷侧调频备用的优势。