考虑P2G及碳捕集的热电联产虚拟电厂低碳优化调度

在碳达峰碳中和的政策方针背景下,北方地区的冬季由于需要供热,使得热电联产机组(combined heat and power,CHP)强迫出力,限制了新能源的消纳与碳减排的能力。利用碳捕集与封存(carbon capture and storage,CCS)技术将热电联产机组产生的CO_(2)捕捉并封存,将新能源发电通过电转气(power to gas,P2G)产生氢能并与捕集到的CO_(2)反应生成CH_(4),热电联产的燃气轮机使用合成的CH_(4)并掺入一定比例的H_(2)进行燃烧,循环使用CO_(2),减少碳排放并增加收益,进一步提高虚拟电厂参与电力市场的经济性与低碳性,促进新能源消纳,并保障北方冬季的供热量。建立了考虑P2G及碳捕集的热电联产虚拟电厂的数学模型,并通过MATLAB调用CPLEX求解器进行求解,仿真结果验证了所建模型的有效性。

生物质发电厂热电联产碳减排效益分析

通过热电联产焚烧生活垃圾,可以提高能源利用效率,提升发电厂经济效益,减少环境污染,同时对于减轻垃圾填埋场的负担、提高城市供热的可靠性、促进循环经济发展又有着重要作用。因此,以一城市生物质(生活垃圾)焚烧发电厂为例,对热电联产的碳减排效益进行深入分析与研究,发现相较于传统的垃圾填埋处理,该焚烧发电厂在无供热条件下的碳减排量为0.23 t(CO_(2)当量,下同)。当对外供热量为15 t/h时,碳减排量为0.25 t;当对外供热量为25 t/h时,碳减排量为0.28 t。验证了热电联产下生活垃圾焚烧发电厂的碳减排效益十分显著。同时,垃圾热值的提高和蒸汽品质的提高,有助于提升生物质焚烧发电厂热效益和碳减排效益。

考虑碳市场风险的热电联产虚拟电厂低碳调度

燃煤热电机组“以热定电”的运行模式会导致新能源消纳能力不足,且运行过程中会产生过高碳排放。为此,建立了考虑地源热泵、电转气(P2G)和碳捕集与封存(CCS)的热电联产虚拟电厂模型,并提出了基于碳市场风险的虚拟电厂低碳调度策略。利用自回归滑动平均模型及广义自回归条件异方差模型预测碳市场的次日碳价,并用条件风险价值模型衡量其波动风险;引入电制热设备地源热泵,协同P2G-CCS解耦热电联产“以热定电”运行约束;提出以各设备的运行成本、弃风弃光惩罚成本、碳交易及碳市场风险成本之和最小为目标函数的优化调度策略。算例结果表明:所提调度策略不仅能促进新能源消纳,提高经济效益,还可以降低系统碳排放。

多市场参与下热电联产虚拟电厂低碳经济协同调度方法

热电联产(combined heat and power,CHP)机组与虚拟电厂(virtual power plant,VPP)结合,可以有效提高能源利用效率,增强电力系统运行的可靠性及稳定性。为保证CHP-VPP灵活、低碳、经济运行,文中提出一种聚合风电、光伏、CHP机组、锅炉、碳捕集设备、燃气轮机、燃料电池、储能及电、热负荷的综合能源VPP,并在参与电-热-旋转备用-碳等多市场下,研究其低碳经济协同调度问题。首先,以各时刻VPP在多市场下整体净收益最大为目标,建立其CHP-VPP两阶段鲁棒优化调度模型;然后,考虑新能源出力、市场价格及负荷的不确定性,利用蒙特卡洛法进行场景削减,从而降低系统风险,增强其鲁棒性;最后,采用列与约束生成算法对模型进行求解,得到最恶劣场景下系统运行的经济性最优调度方案。仿真结果表明:所提综合能源VPP结构合理,可通过动态调整碳捕集设备及储能电池,达到平抑新能源出力波动的效果,从而实现碳排放的大幅降低;所提调度策略可有效保证源-荷-储多侧电、热资源的协同优化运行,提高VPP的灵活性、经济性和低碳性。

含碳捕集机组的虚拟电厂热电联合随机优化调度

为应对“三北”地区风光发电的随机性、间歇性、不确定性以及在风电大发期,燃煤热电联产机组“以热定电”的运行方式使其灵活调节能力不足的问题,该文运用拉丁超立方采样法模拟次日风光出力场景,基于一定置信水平预留旋转备用,通过碳捕集设备提供电量备用优化虚拟电厂旋转备用容量,建立含碳捕集热电机组的虚拟电厂热电联合日前随机优化调度模型,采用二次插值法与自适应遗传算法求解模型。仿真表明,通过碳捕集设备辅助电量备用,可权衡虚拟电厂的旋转备用预留和低碳运行,减少弃风弃光,降低旋转备用成本,实现电力系统的安全低碳经济运行。

考虑高维不确定性的热电联产虚拟电厂优化调度

基于狄利克雷过程混合模型和变分推断算法建立了风电出力-光伏出力-电负荷-热负荷高维数据驱动不确定模糊集,在此基础上提出了考虑高维不确定性的热电联产虚拟电厂(CHP-VPP)两阶段随机鲁棒优化调度策略。两阶段中第1和第2阶段分别以日前和实时市场收益最大为目标函数,考虑各机组运行、功率平衡、市场交易和网络结构等多种约束,开发了加速列与约束生成(AC&CG)算法来对此优化调度问题进行求解。结果表明:所提出的随机鲁棒优化方法实现了CHP-VPP经济性和鲁棒性的均衡;模糊集中不确定边界值与CHP-VPP总收益呈负相关,随着不确定边界值的增大,系统的总收益降低,鲁棒性增加。

考虑氢负荷需求的风光氢热联产型虚拟电厂日前调度优化运行策略

含氢储能的热电联产型虚拟电厂通过结合聚合资源的热电联产特性,为氢储能参与电网调度、消纳新能源等提供了新的路径。首先,充分考虑氢储能的热电联产特性,在满足热、电负荷需求的条件下,建立虚拟电厂综合运行成本最小的日前调度优化模型,决策聚合资源的日前出力计划。其次,考虑负荷侧用氢需求,包括氢能公交车、氢能汽车氢燃料需求,建立日前用氢需求预测模型。然后,将用氢需求作为约束条件嵌入虚拟电厂日前调度优化模型中,得到考虑氢负荷需求下虚拟电厂的优化运行策略。最后,某园区的仿真分析结果表明,考虑售氢收益的虚拟电厂优化调度策略相较于传统的只考虑氢储能热电联产特性的虚拟电厂调度策略,运行成本降低了24.6%。

热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度

热电联产虚拟电厂(combined heat and power virtual power plant,CHP-VPP)聚合了各类电热出力单元,可兼顾风光出力不确定性、动态电价、用户热舒适度等影响,实现整体出力的优化调度。提出了两阶段分布鲁棒优化调度方法,第一阶段考虑计划调度,旨在保证CHP-VPP的收益最大;第二阶段基于矩不确定分布鲁棒方法,构建风光出力的不确定性模糊集,引入用户热舒适度HOMIE模型,降低电热净负荷波动幅度,实现对CHP-VPP内部各单元实时出力的优化调整。针对IEEE14节点模型进行算例研究,分析了不确定参数、不同优化方法以及动态电价对调度结果的影响,结果表明:所提出的两阶段调度方法能够有效进行电热调度,实现系统的收益最大化和波动最小化。

计及热惯性的热电联产虚拟电厂韧性提升策略

日益频繁的极端天气给电热耦合系统造成的影响愈发严重。韧性是衡量系统抵御极端事件、减少故障影响并快速恢复的核心指标。为提升电热耦合系统抵御极端灾害的能力,提出一种考虑热惯性的热电联产虚拟电厂(combined heat and power-virtual power plant,CHP-VPP)两阶段三层韧性提升策略。第一阶段以联络开关成本最小为目标,基于最小生成树理论对系统进行重构;第二阶段以运行成本最小为目标,基于分布鲁棒优化理论制定最恶劣的故障场景下的最优决策。采用列与约束生成算法进行迭代求解。基于IEEE 33节点电力系统+6节点供热系统构建CHP-VPP测试系统,仿真结果表明,所提出的方法可有效提升CHP-VPP应对极端灾害的韧性。

能量和旋转备用市场下虚拟电厂热电联合调度鲁棒优化模型

以虚拟电厂(virtual power plant,VPP)形式聚合热电联产(combined heat and power,CHP)机组,并参与能量市场(energy market,EM)和旋转备用市场(spinning reservemarket,SRM)可提高决策灵活性,进而获得更大收益。建立EM和SRM下VPP日前热电联合调度优化模型,该模型聚合单元包括微型燃气轮机、燃料电池、风电机组、光伏机组、CHP机组、锅炉、电储能、热储能、电负荷和热负荷,并考虑CHP机组参与SRM情景。针对VPP面临的不确定性问题和由此带来的风险,采用鲁棒优化(robust optimization,RO)处理EM电价、SRM电价、风电出力、光伏出力、电负荷和热负荷的不确定性,降低了系统风险,并建立风险量化指标,平衡RO模型的鲁棒性和经济性,为决策者提供有效参考。仿真算例验证了所构模型的有效性。

含碳捕集热电机组的虚拟电厂热电联合优化调度

燃煤热电机组特有的以热定电工作模式,会导致系统缺乏新能源消纳能力与调峰能力,且在运行过程中排放大量二氧化碳。为了促进新能源消纳和减少系统碳排放,同时提升热电机组的调峰能力,引入风电供热设备与碳捕集技术,将一定供热区域内的碳捕集热电厂、风电供热设备、风电场与光伏电站组成虚拟电厂。论文根据虚拟电厂的电源构成及其运行机理,建立了虚拟电厂热电联合优化调度模型,使用自适应免疫遗传算法对其寻优求解,并对3种运行策略进行比较研究。由算例仿真结果可知,虚拟电厂引入碳捕集技术与风电供热设备,不但可以有效地提升热电联产机组的调峰能力,提高系统经济效益,促进新能源消纳,还可以降低系统二氧化碳排放量。

考虑热电联合调度的虚拟电厂交易策略研究

为优化能源配置和用能效率,采用虚拟电厂模式聚合热电联产(Combined Heat and Power,CHP)机组等分布式能源作为整体参与市场交易,考虑CHP机组热电比可调运行模式突破传统以热定电的限制,实现CHP机组的热电解耦,提升机组调度的灵活性。此外针对虚拟电厂面临的风电不确定性,采用鲁棒优化进行处理,构建min-maxmin两阶段鲁棒优化模型,寻找不确定变量在不确定集合内朝着最恶劣场景变化时经济性最优的交易方案,并通过列约束生成算法对主子问题进行交替迭代求解。算例结果表明,采用CHP热电比可调运行模式并合理考虑风电出力不确定性能够提升系统调峰能力、降低出力偏差,对促进清洁能源消纳具有积极作用;也验证了通过虚拟电厂实现热电联合优化调度,作为整体参与市场运行具有较强的经济性优势。

虚拟电厂源荷双侧热电联合随机优化调度

"三北"地区作为新能源发电基地,因风光发电具有随机、间歇、不确定、难预测的特点,同时该地区冬季在风电大发期,占主体地位的燃煤热电联产机组"以热定电"的运行方式使其灵活调节能力不足,为系统调度计划制定以及旋转备用决策带来难题。为此将热电厂、风电场、光伏电站、电锅炉和柔性负荷聚合为虚拟电厂(virtualpowerplant,VPP),运用基于拉丁超立方采样的场景法处理风光出力的不确定性,提出了一种基于实时电价的VPP运行策略。基于一定置信水平满足系统可靠性要求与优先利用新能源的同时,以最大化VPP期望经济效益为目标,通过电源侧的多源互补协调优化各发电单元的出力,以及通过源荷协同优化预留旋转备用容量,建立了基于实时电价的VPP随机优化调度模型,并采用两层优化的思想,通过黄金分割法与自适应遗传算法求解模型。仿真结果表明,提出的调度策略可有效应对风光出力的不确定性,优先利用新能源发电,并获得很好的经济效益,实现了电力系统绿色、低碳、安全、经济运行。

关于热电联产电厂热电单耗分摊的讨论

热电联产是节约能源、保护环境的一种重要供热方式 ,热电单耗分摊的重要性不容置疑。用建立在“现代节能理论”基础上的单耗分析理论对热电单耗进行分析 ,并与传统方法进行比较 ,得出了合理的结论。

考虑碳捕集及需求响应的虚拟电厂热电联合优化调度

燃煤热电机组独特的以热定电工作方式与风电反调峰特性,导致虚拟电厂存在调峰能力不足的问题,且碳排放量居高不下。目前,通过碳捕集技术辅之合理的需求响应机制是实现虚拟电厂灵活低碳运行的重要手段。研究的虚拟电厂在包含热电厂、风电场、光伏电站的基础上加入碳捕集设备与电锅炉并考虑需求响应机制。基于虚拟电厂的源荷结构与工作原理,建立了考虑碳捕集及需求响应的虚拟电厂优化调度模型,并应用自适应免疫遗传算法对模型进行求解,分析了4种不同策略的调度情况。仿真结果表明,规划的虚拟电厂结构合理,提出的调度策略能通过协调源荷两侧资源,在提高系统新能源消纳能力与总收益的同时达到减少碳排放量的目的。

考虑多重不确定性的垃圾焚烧热电联产电厂日前鲁棒申报策略

垃圾焚烧电厂是处理固体废弃物的主要方式之一,并且越来越多的垃圾焚烧电厂具有热电联产模式,既可以在电力市场出售电能,又能为相邻区域供热。基于此,在考虑日前电力市场价格和固体废弃物来量不确定性的前提下,构建了垃圾焚烧热电联产电厂的两阶段鲁棒申报模型。该模型可以在最坏场景下保证垃圾焚烧热电联产电厂的预期收益最大化。为了对模型进行求解,引入Benders分解将该模型分解为易求解的主问题和子问题。最后,算例仿真结果表明,该模型可以帮助运营商制定经济合理的电能申报策略。并通过对比分析和敏感性分析验证了该模型的优越性与适用性。

AIJ试点项目评估方法研究——商丘热电厂热电联产试点项目

在 AIJ评估中 ,主要的问题包括项目边界 ,基准线的选择 ,温室气体减排量的计算 ,减排增量成本的计算等。本文主要结合商丘热电厂 AIJ项目的具体案例对 AIJ项目评估中存在的这些问题进行研究。该项目的供热基准线是分散式小锅炉 ,供电基准线是河南省电网。商丘热电厂的供热和供电煤耗明显比基准线低 ,从而具有明显的节能和温室气体减排效应。但同时此项目的供热供电成本比基准线高 。

热电联产煤粉炉电厂除灰渣系统方案选择探讨

神华准格尔能源有限责任公司拟建设的2×300MW机组热电联产煤粉炉电厂需进行除灰渣系统方案选择,文章根据锅炉、辅机型号及其燃煤量、灰渣量,制订了适合该电厂除灰渣系统的两个方案,并通过方案分析及技术经济比较,确定了除灰渣系统最佳方案。该方案具有系统简单,运行环节少,技术可靠等优点,在我国半干旱地区露天煤矿坑口电厂具有重要的推广应用价值。

天津市地方热电厂热电联产机组的经济运行探讨

热电联产机组的运行由于受热、电两种负荷的制约,给电网调度和机组的经济运行带来一定难度,文章针对天津市地方热电厂热电联产机组的调度及经济运行方式进行了探讨。

涉及长输供热管网的热电联产改造研究

文章以呼和浩特市托克托电厂为例,从电厂的供热潜力、长输供热管网的敷设方案等角度详细分析了涉及长输供热管网的热电联产改造。结果表明:托克托电厂能满足城市的远期供热负荷;传统供热方式与大温差供热方式相结合的综合供热方式更适合该项目;相比于DN1400管道,采用DN1600的输送管道,不仅能节约输送能耗,而且在供热年限内经济性更高;包裹110 mm厚的保温层后,整个管道热损失仅占3%。