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。

飞轮储能辅助火电机组一次调频及其性能评价

为促进太阳能、风能等新能源消纳,进一步拓宽火电储能技术升级和灵活性改造渠道,助力双碳目标和新型电力系统建设,提出增设储能系统辅助火电机组调频以解决火电机组爬坡慢、机组振荡不稳定等问题。基于国内外研究现状,提出机组以及储能系统荷电状态出力控制策略模型,通过Matlab/Simulink搭建两区域电网进行模拟仿真。结果表明,在阶跃扰动下区域1机组耦合1 MW飞轮储能系统后,峰值降至1.93×10^(-3)pu,降低4×10^(-4) pu,占原频率波动率的9.39%,机组实际出力从2.45×10^(-2)pu降至1.61×10^(-2)pu,降低34%。结果表明,在外界相同扰动条件下,采用飞轮储能辅助火电机组调频可有效减小系统频率波动量,减少汽轮机输出功率波动,提升调频性能。

新型电力系统下燃煤火电机组一次调频面临的挑战与展望

频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频领域所面临的挑战、研究现状和关键科学问题。首先,总结了新型电力系统发展背景下火电一次调频的4个重要趋势,分析了下一步调频在电网和火电厂运行中的不足,提炼出提高一次调频能力和快速准确模拟调频的关键挑战。其次,从电网和火电厂运行的双向视角,综述了调频能力提升和调频动态仿真的研究现状和存在的问题。最后,结合上述挑战和瓶颈,展望了未来新型电力系统火电一次调频的关键技术问题。

火电机组大中径管道焊接施工工艺

介绍了某电厂2×66万千瓦机组焊接施工过程,严格执行DL/T 869-2021中国发电厂的焊接工艺规程以及电力建设工程施工及验收规范,阐述了千瓦机组大中径管道焊接施工的前期准备、施工工艺流程、焊接生产工艺和焊接质量控制措施,总结出合理的、保证质量的焊接施工经验,为广大电建企业焊接施工借鉴采用。

兼顾碳减排和新能源消纳的火电机组深度调峰与复合储能协调规划

火电机组深度调峰、化学储能以及抽水蓄能是电网灵活性资源的重要组成部分,对三者进行协调规划能在保障电网安全低碳运行的同时,提升新能源的接纳能力。从经济性、碳减排量、弃风弃光量3个方面,构建了火电机组深度调峰和复合储能协调的多目标规划模型;提出了基于熵权的改进非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解多目标规划模型,获得Pareto最优解集,并进一步根据模糊隶属度得到综合最优解。以某省级电网2025年、2030年的预测数据为例进行仿真验证,结果表明:采用改进NSGA-Ⅱ可提升多目标优化的求解速度与精度;火电机组深度调峰协同储能配置可显著减小弃风弃光率,有利于电力系统的低碳经济运行。

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。

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。

耦合相变储能的火电机组集成系统控制策略优化及效果分析

提升火电机组调峰调频能力是构建新型电力系统的重要举措。该文从锅炉-汽轮机能流解耦角度出发,设计抽取部分中压缸排汽进行储热的相变储能系统,与火电机组耦合后形成机-炉-储集成系统,提出重构机-炉-储三主体负荷指令的控制策略,并以某660 MW(P_(e0)=660 MW)超超临界机组为例进行效果评估。考虑中压缸排汽参数后,选取融化温度为117.7℃的赤藓糖醇为储能材料,研究抽汽比例对机组降负荷性能的影响。结果表明:当中压缸排汽的抽汽比例由0.00变为0.85时,机组等效降负荷速率由2.00%P_(e0)/min提升至5.13%P_(e0)/min,柔性明显增强;储能系统中储热量最大为118.73 GJ,储(火用)量最大为28.97 GJ;负荷指令重构后,系统瞬态过程中热效率增加,最大增加了1.85%,(火用)效率降低,最大降低了2.23%。

火电机组深度调峰工况下炉侧蓄热系数对一次调频能力的影响分析

为研究火电机组深度调峰工况下炉侧蒸发段、过热段蓄热系数对机组一次调频能力的影响,以暂态稳定程序PSD-BPA中的典型模型为基础,同时考虑火电机组实际以炉跟机协调方式下的控制逻辑,搭建适用于火电深度调峰工况下的精细化仿真模型。通过某额定功率Pe为1 000 MW直流炉在35%Pe工况点的实际一次调频数据,验证了模型的正确性。以仿真模型为基础,定性分析深度调峰工况下炉侧蒸发段及过热段蓄热系数对机组一次调频能力的影响,结果发现:炉侧蒸发段蓄热系数越小,机组的一次调频响应能力越强;炉侧过热段蓄热系数越大,对机组一次调频越友好,通过增、减蒸发段和过热段蓄热系数可以提高机组的调频能力。另外,建立的一次调频精细化模型可以为电力生产、监管部门提供火电机组一次调频裕度分析,有利于新型电力系统的安全运行。

适应新型电力系统的调峰火电机组空气预热器安全评估策略

[目的]“双碳”目标下新型电力系统建设要求存量火电转向调峰运行,因此火电机组灵活运行下的安全性成为提升电力系统整体稳定性不可或缺的一环。其中,空气预热器是影响火电机组宽负荷运行能力的关键辅机设备,针对其由烟温波动与过量喷氨诱发的堵塞与腐蚀问题,开发回转式空气预热器积灰堵塞实时评估及安全状态监测模型至关重要。[方法]依托中国中部地区某600 MW和350 MW机组宽负荷运行监测大数据,建立了一种基于阻力系数的不同时间尺度逼近的空预器堵塞评估模型;进一步,以空预器出口烟气温度及冷端工作温度为监测指标,统计其在机组多个负荷段的参数超限比例。[结果]结果表明,机组处于39%调峰负荷下监测温度约有20%的超限概率;独立计算两指标下的堵塞风险相较以联合分布计算会一定程度低估其折损率。此外,通过两台机组数据的验证,堵塞评估模型可实现量化机组在空预器吹灰周期内(短期)和中长期的堵塞状态演化趋势。[结论]所提评估策略可应用于SCR脱硝系统、磨煤机等其他火电机组设备及系统,可量化机组调峰运行安全风险,指导火电机组高效、稳定地配合新型电力系统调度。

新型电力系统下火电机组灵活性运行技术发展及挑战

“双碳”背景下,新能源开始大规模并网发电,但新能源发电的随机性与波动性对电网造成一定冲击,亟需构建新型电力系统。在这一过程中,作为电力系统的基石,传统火电将向提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础保障性和系统调节性电源转型,火电机组的灵活性改造成为必然选择。分析了构建新型电力系统的阶段性目标及面临的困难与挑战,探讨了现阶段火电机组灵活性改造遇到的问题,结合火电运行数据,分析火电机组配置储能设备的技术途径。研究认为:构建新型电力系统过程中存在着电力系统不稳定、传统火电转型困难、能耗大、环保压力大等问题;火电机组本体的灵活性改造面临调峰能力不足、运行成本较高、负荷响应慢、运行能耗大及安全性不高等问题;通过火电加储能的运行模式会带来较好的经济效益和环境效益。

大型火电机组风机性能在线智能监控和实时预警系统研究及应用

针对当前大型燃煤机组深度调峰背景下监测预警迟滞易导致风机失速的问题,本文从热力学角度出发,重点评估风机实时运行状态;结合风机热态性能修正实验数据;利用C#语言框架搭建了一套完善的信息采集和在线智能检测实时预警平台;并在某330 MW亚临界机组上完成现场试验验证。平台运行结果表明:改进后的多点矩阵式测量设备可实现宽截面非稳态含尘流场的精准可靠测量,误差低于10%;同时可通过显示实时开度、安全裕量、流量偏差及阻力曲线综合评判当前风机运行性能,实现及时预警,为现场运行人员提供准确的数据指导,具有推广价值。

耦合熔盐储热系统的火电机组调峰性能与热经济性研究

随着可再生能源发电的迅速发展,火电机组需要承担主要的调峰任务,熔盐储热技术作为主要的火电调峰方式之一,可以有效提高机组的调峰性能。采用Ebsilon软件对耦合熔盐储热系统亚临界300 MW机组进行建模,考虑机组对外供应工业蒸汽工况,对比研究了3种储/放热方案的储/放热热效率、负荷变化量和热电转化率等指标。结果表明:在储热过程中,当储热功率为80 MW时,储热方案3(储热热源为主蒸汽、再热蒸汽以及中压缸排汽,且放热后的中压缸排汽直接进入冷凝器)的负荷变化量最大,可达到102.63 MW;当储热功率为50 MW时,储热方案1(储热热源为主蒸汽和再热蒸汽)的储热热效率最高,为28.76%;在放热过程中,当放热效率为80 MW,放热方案2(高温熔盐的热量用于供应工业蒸汽和预热凝结水)的负荷变化量和放热热效率最大,分别为34.69 MW和46.14%;当放热效率为50 MW时,放热方案2的热电转化率最大,为59.07%。该研究可为耦合熔盐储热系统的火电机组调峰性能和热经济性研究提供理论指导。

考虑CCER收益共享激励火电机组深度调峰的电力系统低碳调度

在新能源大量接入电力系统的背景下,火电机组深度调峰可提高系统灵活性,但会导致火电机组运行成本增加,降低其积极性。基于现有的碳市场相关政策,引入动态收益共享因子,将新能源机组通过绿电上网而获得的国家核证自愿减排量(CCER)收益与火电机组共享以补偿火电机组深度调峰成本,并利用与预期风光出力关联的新能源机组满意度来表征它们在进行共享时的意愿变化情况,从而将CCER收益共享激励火电机组深度调峰融入电力系统调度模型。采用场景法表征风光出力的不确定性,并以系统运行成本最低、碳排放最低为多目标,构建电力系统低碳调度模型。通过改进的IEEE30节点系统进行算例分析,结果表明所提方法能鼓励火电机组深度调峰,降低系统碳排放。

火电机组碳排放量及碳敏感性通用矩阵模型

为实现火电机组碳排放量的简便准确计量及掌握运行因素对机组碳排放强度的影响,在排放因子法技术上,参考传统q-γ-τ矩阵结构形式,根据求解火电机组碳排放量的需要,并掌握运行参数对发电碳排放强度的影响,建立了火电机组碳排放量及碳敏感性通用矩阵模型,确定了矩阵填写规则。采用热平衡法结合物料衡算法验证了模型的准确性,并与排放因子法核算结果对比;核算了某火电机组24 h的碳排放量,分析了排烟氧量、主蒸汽温度和压力波动时的发电碳排放强度的扰动量ΔM CO_(2)。结果表明:相较于排放因子法,本文所提模型缩短了碳排放量核算的时间跨度,且能提高碳排放量核算的精度;该机组24 h的碳排放量为5780.644 t;当排烟氧量降低0.1%时,ΔM CO_(2)为1.7726 g/(kW·h);当主蒸汽温度升高0.5 K时,ΔM CO_(2)为3.0206 g/(kW·h);当主蒸汽压力增加0.2 MPa时,ΔM CO_(2)为0.3788 g/(kW·h)。

考虑天气影响的火电机组空冷系统性能预测方法

【目的】直接空冷机组是一部分缺水地区常用的火力发电形式,由于其采用空气作为冷却介质,因此运行受到诸多限制。为解决直接空冷机组受环境影响大和耗煤量高的问题,对空冷岛换热性能进行预测研究。【方法】基于河北省某超临界2×600 MW机组的历史运行数据,利用MATLAB软件计算历史空冷岛性能,将历史数据作为训练集和测试集,通过长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络机器学习算法,实现对未来一段时间内的空冷岛性能预测。在不改变模型参数的条件下,通过去除各项特征的方式确定特征重要性排名,基于此确定最佳特征选择策略,进一步优化模型。考虑到空冷岛性能受天气影响大,为提升模型在特殊天气下的预测能力,将原数据集结合历史天气预报数据,编写考虑天气因素的预测程序,以预测空冷岛未来一段时间性能,并对预测结果进行可视化分析。【结果】所采用的预测模型预测准确度明显高于传统自回归移动平均模型(autoregressive integrated moving average model,ARIMA),对未来1 h以内的直接空冷机组换热性能预测拟合优度均在0.90以上。【结论】模型所采用的数据特征及算法可以为直接空冷机组的稳定运行提供数据支撑,为智慧电厂的建设提供技术基础。

基于数据驱动的火电机组灵活性综合评价方法及应用

主动感知火电机组的灵活供给能力对于新能源消纳及电力灵活调度有着重要意义。提出了一种基于数据驱动的火电机组灵活性综合评价方法:首先,确立了以弹性、响应性、经济性和环保性为评价指标,并明确了各指标中的评价因素;其次,利用大量的机组运行数据,通过模糊c-均值聚类算法和多项式拟合获得机组在日常运行区间各评价因素的表征值,并采用加权积分均值法实现对各评价因素的量化;最后,将熵权法和主观赋值法相结合,据此确定各评价指标的权重,进而实现对火电机组灵活性的综合评价。通过应用实例对所提方法的有效性进行了验证。

深度调峰火电机组汽动给水系统及配汽系统优化

分析了火电机组汽轮机各系统在深度调峰工况下对经济性的主要影响因素,重点研究了汽动给水系统及配汽系统的运行经济性,使用EBSILON建模平台计算并分析了使用不同汽动给水泵汽源时机组运行经济性的差异,定量计算了不同主蒸汽压力下的机组运行经济性指标,分析了连通管蝶阀参与调节对经济性的影响。结果表明:四段抽汽作为汽源的经济性优于冷再热蒸汽;使用连通管蝶阀对给水泵汽轮机进汽进行调压时,汽轮机热耗率将升高123.7~146.5 kJ/(kW·h);深度调峰时适当降低主蒸汽压力有助于提升机组运行经济性。

火电机组AGC性能提升新方法

针对新型系统下需要快速提升火电机组自动发电控制AGC(automatic generation control)性能的问题,提出基于全域灵敏度分析及参数优化设置的火电机组AGC性能提升新方法。在概述火电机组完整控制系统及AGC指令执行过程的基础上,提出基于全域灵敏度分析的影响机组AGC性能的关键环节和参数辨识方法,通过比较其灵敏度的综合影响大小而确定关键参数;进而,提出基于关键参数优化设置的AGC性能提升新模型,并把模型转换为易解形式,采用进化算法结合仿真法进行求解。算例表明,相较于Z-N法和遗传算法,所提方法使机组AGC综合性能指标分别提升了14%和4.9%。

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。