火电耦合压缩空气储能技术研究进展及展望

火电耦合压缩空气储能技术作为一种提升传统火电机组灵活性和经济性的有效手段,近年来受到了广泛关注。该文从分析火电耦合压缩空气储能技术在提升电网调峰能力、促进可再生能源整合等方面的重要意义出发。首先,介绍典型耦合系统的结构组成与工作原理;然后,探讨耦合系统中关键设备的技术现状和面临的挑战;之后,梳理火-储耦合系统的集成方案设计、调峰运行优化以及经济性评估的研究现状;最后,针对当前技术难点,展望未来火电耦合压缩空气储能技术的研究方向与重点。该文旨在为今后相关领域研究提供参考与借鉴,推动其持续发展和创新。

深度调峰工况下超临界机组的干湿态转换策略研究

为寻求深度调峰工况下合适的干湿态转换方式,在2台超临界机组上,采用2种不同的干湿态转换策略,对协调控制方式下的干湿态转换及其对系统稳定性的影响进行了研究。结果表明:2种策略均能够实现协调方式下的干湿态转换,可以通过转态进行进一步的深调工作;通过煤、水协同控制或给水流量控制均可实现干湿态转换,但水煤比变化情况不同;干转湿过程中,受到2种策略的影响,系统稳定性(主汽温度、主汽压力)区别明显;在湿转干过程中,2种策略下的系统都表现出良好的稳定性。

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。

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。

600 MW亚临界机组长时间深度调峰燃烧稳定性研究

火电机组深度调峰是新能源消纳和用能结构优化的重要技术手段。以某600 MW亚临界燃煤机组为研究对象,分别进行15%和20%额定负荷长时间运行试验,通过参数分析研究了不同参数对火检波动的影响。进一步提出了基于滑动窗口内火检、汽包水位和炉膛负压的波动特性分析方法,实现了炉膛燃烧稳定性判断。试验结果表明,在等离子稳燃和燃煤热值20 kJ/g左右准格尔煤的前提下,2套磨煤机可保证15%~20%额定负荷的长期燃烧稳定性。此外,通过相关性分析得出煤量变化速率、煤量分布和一次风量是影响火检波动的主要因素。研究结果可为同类型机组长时间极限深度调峰提供参考。

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。

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。

670 MW燃煤机组耦合熔盐储能系统方案设计及性能分析

为应对新能源发电机组的反调峰特性对电网平稳运行带来的挑战,煤电机组急需提高灵活性运行和深度调峰能力。针对某670 MW一次再热机组,设计了利用蒸汽引射器调配再热器蒸汽入口流量等9种储-释能方案,基于Ebsilon软件建立热力仿真模型并对耦合系统的各项性能进行了分析。研究结果显示:所有方案均能有效拓宽机组的调峰区间;储热时相同调峰深度下抽汽储热方式的热经济性优于电加热储热,集成蒸汽引射器调配抽汽补偿再热入口流量的储热方案可以有效地解决大量抽取主蒸汽带来的再热器超温问题;释热时高温熔盐加热高压给水可以获得更好的热经济效益;储-释热组合方案C1-S2表现出最好的经济性能,其向上调峰深度达到76.89 MW,循环热效率和?效率分别达到42.48%、41.31%。

深度调峰下流体脉动引起的火力发电机组凝结水管道振动分析及处理

针对某电厂凝结水管道剧烈振动的问题,通过现场凝结水管道振动测试、支吊架系统检查、阀门缺陷排查等手段开展了振动故障分析。结果表明:凝结水管道支吊架系统存在3处异常且低压加热器凝结水旁路阀存在内漏;凝结水管道支吊架系统异常使凝结水管道的固有频率下降,低压加热器凝结水旁路阀内漏引起流体脉动,与管道产生共振,造成了凝结水管道剧烈振动。对该阀门内漏进行处理后,凝结水管道振动速度最大值由160 mm/s下降至3 mm/s,凝结水管道振动问题得到有效解决。利用机组检修机会处理凝结水管道支吊架系统缺陷后,提高了凝结水管道系统的固有频率,避开了流体脉动频率,彻底解决了凝结水管道的振动问题。消除激振力和提高管道系统刚度方法能够有效地治理火力发电机组管道系统振动问题,对于保证机组长期安全稳定运行具有重要意义。

高比例可再生能源电力系统中火电深度调峰改造经济性分析

随着可再生能源的大规模渗透,电力系统的调峰压力越来越大。为此提出了采用时序生产模拟对建立的模型进行仿真,以燃煤发电成本以及机组启停成本的经济性最优作为目标函数,然后围绕目标函数建立约束。结果表明:对机组本身进行改造,效益远高于加储能装置,而且机组节省启停的费用远高于增发的可再生能源收益。

大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度

当前,火电机组亟须进行深度调峰改造来提高电网大规模新能源消纳能力。文中对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行研究。首先,分析火电机组深度调峰成本,建立火电机组深度调峰的能耗成本、运行补偿收益以及备用容量成本的数学模型;然后,以综合运行成本最低为目标函数,建立考虑火电机组运行约束的深度调峰调度模型,并使用分支定界法求解调度模型;最后,以8台火电机组、1个风电场和1个光伏电站构成测试系统,分别从调峰深度、新能源消纳量、火电企业收益等方面对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行分析。算例结果表明:在文中所建优化调度模型中,火电机组深度调峰能显著提高新能源消纳量,但火电机组单位发电成本提高,火电机组效益明显下降。在当前深度调峰补偿标准下,火电机组深度调峰效益低于基本调峰。

火电机组耦合熔盐储热深度调峰系统设计及性能分析

为提高火电机组的运行灵活性,提高火电机组耦合熔盐储热系统的调峰能力,降低工程投资,引入了电加热熔盐储热方式,提出了多种火电机组耦合熔盐储热系统,基于EBSILON软件分析了某350 MW机组在不同耦合系统中的热力性能、调峰能力和熔盐用量,提出了最优的火电机组耦合熔盐储热深度调峰工艺系统。结果表明:储热过程电加热熔盐系统循环热效率为33.2%,机组最低发电负荷可降低至25%以下,单位调峰深度熔盐流量为抽汽蓄热系统的6.6%~31.2%;释热过程由1号和2号高压加热器入口混合取水,取水温度为182.4~242.7℃,熔盐-凝结水换热器具有自防凝功能;不同机组负荷下,释热过程循环热效率在32.7%~33.9%,机组负荷对调峰系统循环热效率影响不大。研究结果可指导火电机组耦合熔盐储热深度调峰技术的工程应用。

基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电研究

随着可再生能源装机容量的不断增加,为减少可再生能源发电与燃煤机组发电间上网电量不匹配产生的“弃风弃光”现象,燃煤机组需实现深度调峰为可再生上网源提供空间,同时还应进一步提高消纳可再生能源的能力。利用再热蒸汽抽汽储热深度调峰系统将可再生能源发电、熔盐储热与燃煤机组降负荷调峰时的蒸汽抽汽储热耦合,研究基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电系统的可行性及可再生能源发电储热对深度调峰性能的影响,并分析系统的综合发电煤耗和碳排放的变化规律。研究结果表明:当再热蒸汽抽汽流量为270.70 t/h时,燃煤机组发电功率由300.03 MW降至210.07 MW,储热系统可消纳可再生能源发电的最大功率为187.26 MW;存热量释放时,燃煤机组发电功率由300.03 MW增加至348.68 MW;单位时间消纳可再生能源发电量为187.26 MWh时,综合发电煤耗降低了8.49 g/k Wh,减少的CO_(2)排放量为28.23 t。该研究为高比例可再生能源发电的消纳提供了指导思路。

深度调峰背景下火电机组变负荷过程蒸汽参数反馈特性

随我国“双碳”战略提出,可再生能源发电装机容量不断增加,火电机组在电网调峰中发挥越来越重要的作用。为研究火电机组变负荷过程中的蒸汽参数反馈特性,以某300 MW火电机组为研究对象,在Dymola平台建立该机组动态模型,并在模型中嵌入通用的电厂控制配置,研究不同幅度负荷变化、不同速率负荷变化时机组的汽温特性。结果表明:相同速率变负荷过程中,由于嵌入主蒸汽温度控制系统,主蒸汽温度变化范围较小,由于不涉及再热汽温调整策略,再热蒸汽温度变化范围较大,最低为529.0℃;相同幅度负荷变化过程中,负荷变化速率越慢,主蒸汽温度偏离额定值的偏差越小,不同变负荷速率下再热蒸汽温度变化趋势相同,且最终都达到相同的稳定值。

300MW火电机组深度调峰经济性研究

以某地区300 MW亚临界机组为例,对机组调峰增加能耗成本进行研究,结合相关调峰补贴得出机组调峰经济性的结论。对机组调峰带来的安全性和经济性进行分析,得出一定的解决措施,为掌握300 MW机组深度调峰能力及提高机组的盈利能力和上网竞争力提供一定的参考。

基于深度学习的火电厂机组负荷调度自动控制方法

传统火电厂机组负荷调度自动控制方法无法准确预测多用户目标负荷,导致负荷调度误差较大,提出基于深度学习的火电厂机组负荷调度自动控制方法。通过火电厂的历史运行数据构建火电厂机组负荷分配模型,采用深度学习中的长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络进行火电机组负荷预测,建立机组系统能耗与负荷频率的相关模型,输出负荷调度结果,引入比例、积分(Proportion Integral,PI)控制器实现火电厂机组负荷调度自动控制。实验结果表明,文章设计方法能够准确预测火电厂机组运行负荷,在升负荷过程及降负荷过程中的调度负荷和调度自动控制准确性均较好。

火电机组凝结水泵深度变频与策略优化

随着我国电源结构的改变,大容量火电机组频繁进行调峰运行,致使其低负荷运行时间逐渐增加。低负荷下机组凝结水泵运行效率明显偏离设计高效区间,严重影响机组经济性。以某超临界660MW机组为例,分析了该机组凝结水泵变频优化潜力,提出了计算不同负荷工况下凝结水系统阻力的方法,形成了凝结水泵压力最优变频转速策略,降低了凝结水泵功耗。以理论分析结合机组试验的方法,提出了通过参考机组负荷进行背压修正和供热量修正的方法,增加了低负荷下发生机组非停的控制策略,确保了机组的安全运行。优化结果表明:30%、40%和50%负荷工况下,凝结水泵功耗分别下降了39%、31%和24%,负荷越低,节能效果越显著。

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。

基于烟风系统的火电机组节能运行特性研究

为了实现火电机组在深度调峰期间节能降耗,研究烟风系统运行节能特性具有重要意义。单侧烟风系统运行最多能带50%负荷,满足深度调峰要求的同时,还能够有效地降低厂用电率。通过调取烟风系统历史运行数据,拟合2台引风机总功率与负荷公式,结果为一次函数。拟合2台引风机总风量与负荷公式,拟合单台引风机功率与风量公式,结果均为指数函数。通过进行240 MW,300 MW单台引风机运行试验,进行拟合计算结果与试验结果对比,验证拟合计算结果的准确性和可靠性。600 MW的火电机组,负荷高于220 MW时,运行2台引风机节能,负荷低于220 MW时,运行1台引风机节能。研究结果能够为单侧烟风系统运行节能转折点的探究提供理论指导,同时丰富了火电机组节能运行技术手段。

330 MW火电机组深度调峰下AGC控制及优化

通过对火电机组实际运行情况的综合分析,得知深度调峰模式下火电机组会频繁出现负荷指令变化等问题,且负荷变化波动大。由于传统PID控制回路响应能力较差,无法满足深度调峰模式下宽负荷段响应需求,导致单元机组协调控制系统各种弊端逐渐显现,如滞后大、多变量等。文章提出一种基于330 MW火电机组深度调峰下的AGC控制及优化方案,根据机组所涵盖各控制系统的动态特征,再利用多变量模型辨识技术,搭建机组动态特性模型,获取最佳运行参数,为优化火电机组重要控制系统提供参考依据,以增强整个火电机组响应能力,实现AGC长期稳定运行。