基于新能源-负荷相似性的源荷储协调调峰优化调度

合理利用可调节负荷的响应特性来实现源荷储的协调调度,可有效缓解新能源、负荷的不确定性所带来的调峰压力。基于新能源-负荷(NER-L)相似性,建立可调节负荷响应目标。基于相关系数,建立能准确刻画负荷对新能源出力跟踪匹配程度的NER-L相似性指标,并将指标引入所建源荷储协调调峰的双阶段优化调度模型。第一阶段模型以NER-L相关系数最大为目标,确定可调节负荷在各时段的响应功率并获得最优电网负荷;第二阶段模型以弃风弃光量最小、调峰运行成本最低为目标,优化火电机组及储能出力。以IEEE 30节点系统为例,对NER-L相似性、净负荷峰谷差、系统调峰运行经济性及新能源弃电功率进行计算分析,结果验证了所提模型的有效性。

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。

适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型

随着可再生能源大规模并网,传统火电机组作为调配能源的地位显著增强,这对锅炉灵活调峰运行的安全稳定性提出了更高要求。本文耦合烟气侧与工质侧传热,结合管壁温计算,形成水冷壁壁温分布耦合计算方法。同时,建立了用于确定还原性气氛下的燃料硫释放以及含硫组分的相互转化过程的SO_(x)生成模型。综合炉膛数值模拟、水冷壁壁温耦合计算以及包含时间维度的管壁高温腐蚀模型,提出了一种适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型并基于Matlab GUI开发了对应软件。选取一台超临界600MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,结果表明:采用壁温耦合计算模型和SO_(x)生成模型得到水冷壁的壁温分布和近壁面H_(2)S浓度分布准确度高,为水冷壁高温腐蚀的准确预测提供了良好基础。不同负荷下水冷壁高温腐蚀特征存在差异,壁面腐蚀程度整体上随负荷降低而降低。100%BMCR与75%THA负荷下前墙水冷壁燃烧器与SOFA之间的区域腐蚀最为严重,最大年腐蚀深度分别为276μm和233μm;50%THA与35%BMCR负荷下高温腐蚀深度在燃烧器区域的上部迅速增加至最大值,分别为224μm和256μm。多工况运行水冷壁高温腐蚀状态表现为各工况腐蚀状态的时空叠加。运用水冷壁高温腐蚀预测模型可实现通过锅炉运行参数和运行时间预测多工况下水冷壁高温腐蚀状态程度的时空分布。

计及深度调峰的风-光-水-火-抽蓄多能源联网系统优化调度研究

多种能源联网运行逐步成为未来电力系统发展的方向,多能源联网系统的优化调度是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。文中建立了计及火电机组深度调峰成本的风-光-水-火-抽蓄联网系统成本模型和考虑调峰主动性的风-光-水-火-抽蓄联网系统日前优化调度模型。针对多能源耦合系统结构复杂的情况,提出了分层优化调度的模型求解策略。上层模型以净负荷波动最小为优化目标,得到等效负荷曲线;下层模型根据上层模型的调度结果,以调峰运行的经济性最优和新能源弃电率最低为目标函数,计及调峰主动性,求解考虑火电机组深度调峰煤耗特性的含新能源系统的经济调度问题。仿真算例表明所建模型实现了多能源联网系统的互补运行,提升了火电机组的深度调峰能力,降低新能源弃电率和系统运行成本。

碳达峰碳中和视域下我国生态安全的现状、难点及进路

实现碳达峰碳中和、保障生态安全是生态文明建设的重要内容。目前,我国适应碳达峰碳中和的生态安全保障体系已基本形成,但在理念融合、治理体系、发展模式、法治保障等方面仍存在难点。为此,应以整体主义为基本立场,以协同治理为进路,完善生态安全保障体系。在理念层面,生态安全观与低碳发展理念的融合基础在于主体的生态理性实践。在治理层面,政府、企业和公众在现代环境治理体系中承担不同的角色和功能,应结合碳达峰碳中和的特点,注重实现主体之间的协同。在发展方式层面,应将生态安全作为发展与转型的底线,实现减污降碳协同增效。在法治层面,应从立法、执法、司法三个方面完善以碳达峰碳中和为导向的生态安全法治保障体系,实现碳达峰碳中和与生态安全的协同共进。

太阳能辅助热电联产机组供热、发电及调峰性能分析

针对新能源存在不稳定性导致电网调峰问题日益严重的现状,结合较为成熟的光煤互补发电技术及多热源联合供热调峰系统,设计光煤混合供热发电系统,使热电联产机组具有一定的调峰能力。以某300 MW热电联产机组为研究对象,利用Ebsilon Professional软件搭建发电、供热可灵活调节的太阳能辅助热电联产系统,基于供热机组实际双机运行工况,在保证供热负荷前提下,分析太阳能辅助双机热电联产机组耦合方式,比较耦合前后双机调峰性能。结果表明:凝汽器出口与太阳能集热系统换热器间的管道上设置动态节流阀,改变太阳能集热系统辅助供热机组的运行模式,能够实现发电、供热、调峰一体系统的灵活运行;其中,以太阳能集热系统仅用于补充供暖的运行方式调峰能力最强,太阳能辅助单机供热前后调峰容量比值为0.76,太阳能辅助双机供热前后调峰容量比值为0.55,太阳能辅助承担最大供热负荷的1号机组在调峰容量及调峰补偿上效果最佳。

2023年中国天然气调峰特性及2024年市场供需展望

为了助推天然气在中国新型能源体系建设中发挥更大的作用,回顾了2023年中国天然气市场调峰需求的主要特点,展望了2024年中国天然气市场的发展趋势。研究结果表明:(1)2023年,中国天然气供需总体宽松,天然气季节性调峰量为212×10^(8)m^(3),占该年全国天然气消费总量的5.4%,较2022年有所下滑;(2)2023年中国高月天然气不均匀系数为1.34,低月不均匀系数为0.85,月峰谷比为1.57,消费量月度波动幅度在年初市场异常和淡季需求量增长的影响下有所收窄;(3)2023年中国高峰天然气日消费量在历史性寒潮的刺激下直线攀升,峰值达到15.7×10^(8)m^(3)/d,同比增长18.9%;(4)城市燃气和发电用气成为2023年中国天然气调峰需求的主力,工业燃料和化工原料用气在一定程度上平抑了天然气消费量的季节性波动;(5)2023年中国储气设施顶峰能力再上新台阶,经营品种更加丰富;(6)在诸多有利条件叠加的情景下,预计2024年中国天然气需求量将有望达到4264×10^(8)m^(3),同比增长8.8%,新增需求量以工业燃料和发电用气为主;(7)2024年中国天然气调峰需求量预计为227×10^(8)m^(3),同比增长7.0%;(8)预计2024年中国天然气供应能力增长将超过需求量增长,整体上继续保持供应宽松的格局,并且在积极情景下LNG现货需求将保持旺盛;(9)建议国内天然气进口企业高度关注国际市场供应侧风险,销售企业提前做好冬季资源储备,城市燃气企业利用改革红利及时补齐相关短板,设施经营企业积极拓展市场化经营模式。

深度调峰对汽轮机转子寿命损耗的影响及运行优化研究

电力市场对汽轮机组深度调峰和灵活性运行的要求不断提高。本文对某660 MW汽轮机高压转子在深度调峰工况下的瞬态温度场、应力和寿命损耗进行了计算,对比分析了改变负荷变化率、温度变化率、最低调峰负荷、主蒸汽温度降低幅度等措施对转子峰值应力的影响。基于上述分析结果,在保证转子安全性的前提下,提出了适应深度调峰和灵活性机组的优化运行方案。

碳达峰碳中和目标下固体废物治理的法律因应

我国在联合国大会上提出了“2030年碳达峰2060年碳中和”的目标。为达成此目标,固体废物治理领域也需要积极作出响应。固体废物治理体系的核心是固体废物的处置。不同的固体废物处置方式有着不同的碳排放结果,填埋或焚烧方式处置所排放的温室气体量都远大于循环利用的方式。应以固体废物领域碳排放统一核算制度为基石,从推进政策实施和立法修改等的多个层面上去因应。立法面向上,《固体废物污染环境防治法》《清洁生产促进法》《循环经济促进法》乃至编纂中的“环境法典”都应当围绕减碳模式的固体废物处置方式改进和制定相关法律规范;制度建设面向上,以固体废物碳排放强制核算法律制度建设为主,通过碳排放强制核算制度规范相关主体及其权利义务关系并深度挖掘固体废物处置的碳减排潜力。

基于SOEC-OEC双工艺耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术研究

现有火电灵活性改造方案难以消除频繁快速变负荷所带来的热力系统寿命折损与机组安全运行风险,为保障火电机组参与电网调峰的安全性、经济性与健康性,提出并构建了基于固体氧化物电解槽(SOEC)制氢技术与燃烧器局部富氧燃烧(OEC)技术相耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术方案。以某超超临界1 000 MW二次再热机组为计算示例,对SOEC-OEC系统参与70%~100%的电网深度调峰进行了能效计算,并与常规碱性水电解制氢(ALK)系统进行了比较。计算结果表明,SOEC-OEC技术方案中抽汽电解制氢系统的能效高达49.86%,相比ALK系统提高约26.40%;富氧助燃系统最大可减少锅炉排烟量达23.7%,降低机组供电煤耗2.83 g/(kW·h),减少碳排放约2.82 t/h。此外,SOEC-OEC系统还可为机组带来超额的调峰补贴收益、氢气售卖收益、富氧节煤降碳收益以及设备延寿延保收益等,充分保障了火电调峰过程的经济高效、安全环保。

电动汽车虚拟储能支撑的多元调峰辅助服务优化

可再生能源出力的波动性加剧了电网调峰需求,大规模电动汽车(electric vehicle,EV)聚合为虚拟储能可大幅提升系统调峰能力。然而,调峰需求方(风电､光伏等可再生能源运行商)与调峰供应方(火电站､储能系统等)之间的交易机制尚未完善,如何调动EV作为调峰供应方的积极性,在多元主体间合理分摊调峰辅助服务费用,成为亟需解决的问题。提出EV虚拟储能支撑的多元调峰优化调度及辅助服务费用分摊机制:首先,构建多元调峰辅助服务市场主体,包括风电、光伏、火电及EV虚拟储能等。其次,设计EV虚拟储能参与辅助服务费用分摊机制,风电、光伏等调峰需求方按各自发电容量比例,分摊火电及EV虚拟储能等调峰供应方所需的辅助服务费用。特别地,每辆EV根据其调峰的具体贡献给予补偿,充分体现EV车主作为储能自主参与电力市场的价值,并调动其参与调峰的积极性。然后,以系统运行总成本最低为目标构建日前调峰调度模型。最后,以湖北省某区域为例进行算例仿真,分析表明所提模型中EV虚拟储能的加入可有效降低系统运行总成本8.5%,同时提高系统调峰裕度,促进EV虚拟储能等灵活资源可持续发展。

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。

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。

三维非均匀磁场分布下低场峰产生时的波传播和能量沉积特性分析

考虑粒子碰撞、化学反应和热效应,本文建立了右旋螺旋天线与柱状等离子体相互作用的三维模型,采用有限元法研究了3种三维非均匀磁场分布下右旋螺旋天线放电时的低场峰现象,并分析了密度峰产生时的波传播和功率沉积特性。主要模拟结果表明:在一定磁场大小范围内,随着最大磁场强度增加均存在密度峰现象,低于某阈值(B_(max)<120 G),低场峰产生时多普勒回旋阻尼和异常多普勒回旋阻尼致使的功率沉积占主导地位,且功率沉积峰值分布在螺旋波驻波附近;高于阈值时(B_(max)≥120 G),低场峰产生时碰撞阻尼致使的功率沉积占主导地位。螺旋波左、右旋极化电场同时在等离子体中传播,控制磁场分布,可控制低场峰产生时螺旋波极化电场的幅值、传播性质(行波、驻波、半驻波半行波)、功率沉积、密度和电子温度分布,螺旋波产生的驻波和功率沉积主要分布在磁场强度大的区域。相关研究结果对揭示螺旋波等离子体低场峰机制有一定指导意义。

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。

咳嗽峰流量在临床中的应用现状及未来研究方向展望

咳嗽是一种正常的保护机制,用于清除气管或支气管中的分泌物和吸入的异物,有效的咳嗽可有效预防肺部感染和肺不张,然而目前临床较少有指标可用以客观评价病人的咳嗽能力。咳嗽峰流量凭借测量的可重复性、经济性和易用性已经在多个领域展现了它的应用价值,主要综述咳嗽峰流量在临床的应用现状,并对其未来的研究方向做出展望。

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。

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。

某660 MW超临界锅炉深度调峰过程中分隔屏超温计算分析及改造方案研究

针对660 MW超临界褐煤锅炉分隔屏实炉数据分析发现,在175 MW负荷下,分隔屏的超温报警主要发生在屏3、屏4靠近炉内的管子。为解决分隔屏超温报警问题,采用流动网络系统法,结合质量、能量和动量守恒方程建立了分隔屏水动力计算数学模型,提出添加节流圈以及升级管子材料两种改造方案。对分隔屏进行回路及管段划分,采用175 MW负荷实炉测量数据反推计算得到炉内实际热偏差,对低、中、高负荷下添加节流圈与升级材料为Super304H的分隔屏出口汽温进行计算。计算结果表明:添加节流圈后分隔屏出口汽温偏差变小,且屏3、屏4出口汽温降低至材料TP347H报警温度以下;升级材料为Super304H后分隔屏出口汽温均小于材料的报警温度,分隔屏可安全运行。对添加节流圈以及将材料升级为Super304H两种方案进行壁温计算及强度校核,结果显示两种改造方案在各个负荷下,壁温以及强度均是安全的。为给锅炉运行留出更大的安全裕度,建议在分隔屏最后一片屏上添加节流圈的同时将材料由TP347H升级为Super304H。

风光对水电调峰能力的影响初探:基于调峰幅度的角度

水风光互补是当前能源行业的研究潮流和方向,但风光出力的不稳定性和不可控性势必会影响水电站调峰能力的发挥。本研究旨在从调峰幅度角度为水电调峰能力评估及风光并入后对其的影响量化提供一种参考思路。首先提出了周期调节幅度、最大时段调节幅度、时段累计调节幅度以及水电站综合调峰幅度4个指标来评估水电站调峰状况,其次构建了水风光互补运行模型,并通过有无风光工况下4个指标的变化率来量化风光对水电调峰幅度的影响。通过某电网调峰梯级水电及其周边风光资源的多场景模拟计算得出,相比无风光场景,风电和光伏对单个指标的影响趋势不同,但无论是风电还是光伏,接入系统后,梯级水电都须发挥更大的综合调峰幅度才能调节消纳风光。结果表明,风光接入会给水电调峰带来不利影响,并且该影响具有累积效应。