考虑冬季供暖的风电—CSP电站联合参与现货市场运行策略

随着“双碳”目标的提出,以风电为代表的可再生能源参与电力现货市场已是大势所趋。但由于具有不确定性和波动性,风电在市场中常处于不利地位。风电与具有灵活调节能力的光热电站(Concentrated Solar Power,CSP)联合能够减少实时出力偏差,进而降低不平衡成本。基于此,本文针对风电—CSP电站联合参与现货市场的运行策略开展研究。首先,对风电—CSP电站联合参与现货市场的机理进行分析,在此基础上,以经济性最优为目标,综合考虑供电收益、冬季供暖收益和不平衡惩罚等因素,提出了考虑冬季供暖的风电—CSP电站联合参与电力现货市场运行策略,并基于Shapley值法对联盟收益进行分配,最后分析了储热容量对联盟收益的影响。算例表明所提联合运行策略能够充分利用CSP电站灵活性,显著提高双方收益,减少弃风损失。

计及价格型需求响应及CSP电站参与的风电消纳日前调度

我国西北地区风、光资源丰富,风电装机容量增长迅速。受电网调节能力弱、电力市场价格机制单一等技术与政策因素的综合影响,弃风现象严重,如何提高风电消纳水平是西北风光大省普遍面对的难题。在考虑综合成本的前提下,兼顾风电预测和价格型需求响应二者的不确定性以及系统安全约束,构建了基于光热电站和价格型需求响应参与风电消纳的调度模型。该模型将光热电站和价格型需求响应二者与风电优化调度相结合,通过源荷两侧的协调调度共同提高系统消纳风电的能力。仿真算例首先利用场景削减法将风电场全年出力水平削减为3个典型场景,并与传统调度方法对比说明文中模型的普适性;然后,对不同调度模型进行对比分析,验证文中所提模型的有效性。

计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置

传统新能源电站之间联合形式单一且未考虑风光出力不确定性,弃风、弃光现象严重。为此,提出了一种考虑风光不确定性的风-光-光热联合系统的光热电站储热容量优化配置策略,利用电转热技术使风光电站和光热电站有效耦合,明确联合系统框架与原理;采用改进拉丁超立方抽样方法抑制风光出力的不确定性。最后,构建基于风光出力典型场景的光热电站储热容量双层优化配置模型,并进行算例求解,结果表明所提方法显著降低了系统总投资与运行成本,提高了清洁能源消纳能力。

考虑源-荷多时间尺度协调优化的大规模风电接入多源电力系统调度策略

为解决西北地区大规模风电接入下系统弃风限电问题,提出一种考虑源–荷多时间尺度协调优化的大规模风电接入多源电力系统调度策略,该策略通过协调调度源侧常规火电机组、光热(concentrated solar power,CSP)电站与风电出力以及荷侧各类需求响应(demand response,DR)资源调用计划,在促进系统风电消纳的同时提高了系统运行经济性。首先,根据响应速度的不同对DR资源进行分类;然后,综合考虑CSP电站的能量时移特性与快速调节能力以及DR资源的多时间尺度特性,以系统运行成本以及弃风惩罚成本最低为目标,构建了源–荷多时间尺度协调调度模型。IEEE-30节点算例结果表明所提出的调度策略能够协调优化源–荷侧可调节资源,有利于提高系统风电消纳能力并改善系统运行经济性。

含大规模储热的光热电站-风电联合系统多日自调度方法

含储热的光热电站具有良好的可调度性,其可调度能力与实时光照功率和储热装置内存储的能量有关。当光热电站与风电组成联合系统发电时,光热电站可以削减风电的不确定性,但由于风、光功率情况在不同调度日间具有波动性,因此联合系统需要的光热电站的可调度能力和光热电站的实际可调度能力每天均不相同。文中建立了基于场景方法的光热电站与风电联合系统的多日随机调度模型。该模型充分考虑多日风、光功率预测的不确定性,进行联合系统日前自调度。最后,通过算例分析,讨论了不同预测时间尺度、储能参数取值对自调度结果的影响。

考虑源荷不确定性的风电–光热–碳捕集虚拟电厂协调优化调度

为实现电力低碳化、促进可再生能源并网消纳,需要考虑大规模波动性电源的不确定性对电网运行调度的影响。在分析碳捕集机组及光热电站工作原理的基础上,引入模糊理论,将风电和负荷用模糊参数表示,使确定性的系统约束变为基于可信性理论的模糊机会约束,构建了考虑源荷不确定性的风电-光热-碳捕集虚拟电厂协调优化调度模型。通过优化各机组出力,在提高风电并网消纳量的同时降低碳排放量,该调度模型综合考虑碳捕集机组发电成本、风电和光热并网消纳的运行维护成本、碳交易市场收益以及电网安全运行约束等因素,并应用梯形隶属度参数的清晰等价类,将机会约束清晰化,以对模糊机会约束进行求解。算例基于西北某省风电、负荷实测数据,通过CPLEX优化软件求解模型,仿真结果验证了所提调度模型可有效促进风电消纳、实现电力低碳化。

光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度

针对风电并网消纳困难问题,文中利用光热电站中蓄热系统的可调度性和电加热装置自身的消纳能力,提出一种光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度方法。该方法以一种光热-风电系统结构为基础,分析光热电站的内部简化模型和风电功率爬坡事件的短时间尺度辨识方法。以系统综合成本最低为目标,考虑各种机组的运行特性和约束条件,建立光热-风电优化模型,对系统进行优化调度。利用MATLAB优化工具箱在IEEE-RTS24节点系统上对该方法进行仿真验证。结果表明,高比例风电并网时,光热电站的参与可以缓解系统中火电机组快速出力调节的压力,在保证系统运行经济性的同时,促进风电并网消纳。

考虑可控负荷的光热电站和风电系统调度策略

随着风电并网规模不断增大,为解决其随机性及波动性导致弃风现象严重的问题,提出了考虑可控负荷的含储热光热电站和风电系统调度策略。该模型将电加热装置与储能系统一起视为需求侧灵活性资源,充分利用其快速调峰能力,与火电机组及光热电站配合,共同参与到风电系统调度中。模型考虑使用电加热装置时产生的能量损耗对系统的影响,以系统运行成本和弃风量最小为目标,求解最优储热容量和电加热装置最大功率,以及系统日前调度计划。以4种已有调度模型作为对比,对西北地区一典型日实测数据进行算例分析,结果表明所提调度策略能够在降低系统运行成本的同时,进一步提高风电消纳。

基于分时电价的风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定及其调度产生的影响,提出一种基于分时电价的风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度策略。利用含储热光热电站良好的可调度性与可控性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风电-光伏-光热联合出力转变为稳定且可调度的电源,且具备削峰填谷功能,与火电机组共同参与电网调度。为提高风电-光伏-光热系统并网经济效益,实现火电机组经济平稳运行,建立了风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度模型,包含风电-光伏-光热系统联合“削峰”模型和火电机组经济调度模型,分别对应第一阶段优化和第二阶段优化,采用智能算法对其进行求解。最后通过改进的IEEE-30节点算例系统仿真验证所提调度策略的正确性和有效性。

风电-光伏-光热联合发电系统的模糊多目标优化模型

为实现以风光为代表的高比例新能源在电力系统中的友好并网,集成风电场、光伏电站和光热电站为多电源系统,提出风电-光伏-光热联合发电系统的模糊多目标优化模型。利用含储热光热电站良好的可调度性与可控性,为系统提供旋转备用与爬坡支撑,削减风光出力随机性与不确定性,从而实现其削峰填谷功能。以系统并网效益最大和输出功率方差最小为目标建立优化模型,通过定义目标隶属度函数将确定性模型模糊化,并采用最大满意度指标法将多目标优化模型转化为单目标优化模型,利用基于差分进化的粒子群DE-PSO(particle swarm optimization based on differential evolution)算法进行求解。算例系统仿真结果表明:模糊多目标优化能充分利用光热电站优势实现整体运行效果最优,从而验证了所提优化运行模型的可行性和有效性。

含光热电站的热-电系统供暖期优化调度

为解决西北地区热电联产机组“以热定电”特性导致供暖期产生弃风的问题,提出一种含光热电站的热电联供系统优化调度策略。该模型将含储热的光热电站与电加热装置联合进行辅助供热,同时考虑能量损耗的影响,以系统综合成本最小、弃风率最低为目标,制订最优日前调度计划。模型对光热电站供热潜力进行深度开发,减弱了常规热电联产机组热电耦合程度,大大提高了风电消纳水平。最后利用西北某地区实际数据进行算例分析,验证模型有效性。结果表明,所提策略在促进风电消纳的同时降低系统综合成本。

计及热电负荷特性的光热电站储热容量优化

在中国西北地区冬季供热期,热电机组“以热定电”运行模式严重限制其调峰能力,致使弃风现象严重。为了解决风电消纳问题,从提升系统调节能力角度出发,提出利用光热电站联合供热提高热电机组的调峰能力的消纳方案。首先分析光热电站与热电机组的运行特性,研究光热电站和热电机组联合调峰的电热特性和调峰能力,并制定联合系统的调峰运行策略;其次以机组调峰成本与储热成本作为目标函数,建立光热电站储热系统容量优化模型;最后,基于西北某区域实测数据,验证了所提方法的有效性与可行性。结果表明,在满足供热需求的情况下,通过配置光热电站最佳储热容量提升了热电机组的调峰能力,从而系统增加了风电上网空间2.7%,使弃风减少了21.6%。

同型光热发电机并联聚合对光热发电场振荡稳定性影响

该文研究了并联光热发电机群聚合对光热发电场振荡稳定性的影响,发现并联光热发电机数量增加时,与光热发电机励磁系统相关的振荡模式在复平面上向右移动,给光热发电场带来失稳风险。文中采用劳斯稳定判据,进一步分析证实并解释了这一发现的机理。该文首先给出了光热发电机组线性化模型,进而建立了含N台并联光热发电机的光热发电场线性化模型;然后,在光热发电机模型相同的条件下,采用相似变换推导了光热发电场等效模型,分析了并联光热发电机数量增加给光热发电场带来振荡失稳的风险,通过算例演示了随着并联光热发电机数量的增加,光热发电场的励磁振荡模式在复平面上向右移动,导致光热发电场振荡失稳,探讨了光热发电机运行状态不同时等效模型的适用性;最后通过理论分析表明,光热发电机机电振荡模式不受并联光热发电机数量增加的影响,从而证明和解释了励磁振荡模式失稳的机理。

高比例风电接入系统光热发电-火电旋转备用优化方法

随着风电等波动性新能源发电逐渐增加,高比例风电接入电网备用不足问题自益凸显。与此同时,新兴的光热发电具有可时移、可调节特性,能有效承担系统的备用需求,但光热发电受储热与光资源的强相关性约束,备用能力受限。如何利用有限的光热发电与火电进行联合备用优化,满足高比例风电系统备用需求,成为当前亟待研究的问题。首先该文分析了高比例风电接入系统旋转备用对风电消纳的影响;其次,对光热-火电联合提供旋转备用的可行性进行了分析,针对光热储热约束,提出采用电加热设备提高光热电站备用能力;然后,基于电加热设备电转热特性,建立了含电加热光热电站用电及发电调峰备用模型,基于此,建立光热发电-火电旋转备用优化模型;最后,通过改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,证明该文所提方法的有效性。

塔式光热发电无线仪表和无线网络配置研究

本文分析了一种群塔式太阳能光热发电系统的定日镜、吸热蓄热器、汽水管道等系统的基本仪表配置和仪表的主要功能。根据这些仪表配置的特点提出了无线仪表和无线网络的具体配置方案。本文还介绍了每种无线仪表的特点和在群塔式太阳能光热发电系统中的具体应用范围以及各种无线网络设备,如无线多功能节点、各类无线转接模块、手持设备、无线管理平台等的功能以及配置。

塔式光热技术在综合能源系统中的应用

为了支持塔式光热技术的设计、实施、优化及电厂的运行控制,创建了塔式光热系统吸热器热力学模型和小定日镜跟踪控制和校验系统,并成功应用于子系统性能以及发电厂总产量的预测,保障了电厂运行期间定日镜的高追踪精度和高可利用率。在光热项目开发中,这些模型发挥了关键作用。比如36.6 MW的SunDrop太阳能发电站,自2016年夏天投产以来,收集了大量运行数据,以评估各子系统性能模型的准确性。将系统各项能量损失预测值与实际运行中的测量值进行对照,结果表明实测吸收功率超出预测吸收功率,相比预测吸收功率,裕量分别达到-1.4%、+8.3%、+5.3%和+0.3%,完全位于预期置信度区间内,电厂性能不仅达到预期,实际上在调试阶段已大大超出预期。在每种情况下测量的实验数据都能高度准确地验证模型预测。对Sundrop农场项目,可用率保证值为98%,商运期间可用率达到了99.5%以上。

槽式太阳能热发电技术发展现状与趋势

在简述太阳能热发电优势的基础上,着重阐述了槽式太阳能热发电技术的聚光镜、集热管、跟踪技术、工作介质、技术路线与方案最优化研究的要点、技术现状和发展趋势。最后对近几年建成的典型电站技术特点、太阳能光热利用途径和槽式太阳能热发电成本趋势进行了介绍。

含光热电站接入的多源联合系统模型预测控制方法

光热电站具有良好的可调节特性,能够弥补常规机组调节能力不足,促进风电、光伏消纳。然而,光热电站的可调节能力受到太阳能直射辐射情况以及蓄热装置初始蓄热量的影响,增加了光热电站接入下多源联合系统协调优化难度。为此,提出了含光热电站接入的多源联合系统模型预测控制方法。首先,建立了光热电站功率调节特性、能量储存运行特性的数学模型;在此基础上,基于多源联合机组组合滚动优化及反馈校正的模型预测控制MPC思路,提出了含光热电站接入的多源联合系统滚动优化模型及相应的优化方法,进而得到含光热电站接入的多源联合系统优化控制方案;最后,以某含光热电站接入的新能源送端电网为例进行仿真计算,仿真结果验证了所提方法在挖掘光热电站有功调节能力、促进风光电消纳方面的有效性。

塔式太阳能电站熔盐换热器设计发展概述

熔盐换热器作为塔式太阳能熔盐储热发电系统中的一个重要设备,随着太阳能储热发电技术的发展,产生了各种不同形式的设计。从熔盐物性特点和太阳能储热发电技术特点的角度出发,对熔盐换热器设计要点进行了阐述。并通过归纳总结新型换热器技术在熔盐换热器上的应用,来展望熔盐换热器技术的发展趋势。

海外光热电站建筑设计方法的地域化探索——以努奥三期光热电站工程为例

文章以努奥三期光热电站工程为例,从全厂整体形象、平面布置、节点构造等方面入手,对该电站的建筑设计特点进行了分析。该项目位于北非国家摩洛哥,设计者在结合地域环境、地域经济、地域文化的前提下,通过建筑设计和地域文化相融合的方式,为海外光热电站建筑设计地域化提供了一些新的思路。