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。

基于火电灵活性改造的可再生能源消纳系统成本优化

随着风电等可再生能源的大规模发展,带来了消纳难等新挑战,通过火电灵活性改造可以增强电力系统灵活调节能力、提升可再生能源消纳空间,同时需要考虑火电灵活性改造的经济性和对可再生能源消纳的影响。因此,综合考虑火电机组常规运行成本及灵活性改造后增加的各项成本,结合碳排放成本和弃风成本,建立以总成本最小为目标的火电灵活性改造前后优化调度模型,采用对比差值法计算基于火电灵活性改造的可再生能源消纳系统成本。通过算例,将所建模型应用于对比改造前后、不同碳排放强度、是否考虑弃风等不同方案下的机组运行状况及消纳系统成本大小,并拟合得到可再生能源渗透率和消纳系统成本的关系曲线,验证了模型的有效性。

计及改进阶梯型碳交易和热电联产机组灵活输出的园区综合能源系统低碳调度

为了进一步降低园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)碳排放量,优化热电联产(combined heat and power,CHP)机组出力的灵活性,提出一种考虑改进阶梯型碳交易和CHP热电灵活输出的PIES低碳经济调度策略。首先,将遗传算法与模糊控制相结合,设计一种遗传模糊碳交易参数优化器,从而对现有阶梯型碳交易机制进行改进,实现该机制参数的自适应变化;其次,在传统CHP中加入卡琳娜(Kalina)循环与电锅炉(electricboiler,EB),构造CHP热电灵活输出模型,以同时满足电、热负荷的不同需求;然后,提出一种柔性指标——电、热输出占比率,进而计算出电、热输出占比率区间,以衡量CHP运行灵活性;最后,将改进阶梯型碳交易机制和CHP热电灵活输出模型协同优化,以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标,构建PIES低碳经济优化模型。算例分析表明,所提策略可有效降低经济成本和碳排放量,同时还可扩展CHP灵活输出调节范围,能够为PIES低碳经济调度提供参考。

基于电网考核指标的火电机组一次调频控制策略研究

随着新型电力系统的推进,电网对火电厂一次调频调节性能的考核越发严格,新版东北区域“两个细则”的模拟运行,对区域内机组一次调频相关考核条款进行修改,这对机组的一次调频能力提出了更高的要求。基于电网评价指标,对火电机组一次调频策略进行了研究,提出基于考核基点的一次调频动态补偿优化策略和基于积分电量闭环校正一次调频控制优化策略。优化策略的应用,提高了火电厂经济效益,保障了电网频率稳定。

提升火电机组一次调频性能的火电-储能一体化系统研究

提出了一种火电-储能一体化系统的构造方法,并设计了协同调频控制策略以改善火电机组一次调频性能。在严重有功扰动场景下,利用储能装置的快速响应能力提升了火电机组的一次调频响应速率,改善系统频率跌落深度。在负荷日常波动场景下,利用储能装置响应一次调频指令的高频分量,抑制了火电机组一次调频功能的频繁动作。此外,提出了储能能量恢复控制策略,采用火电充裕的能量恢复储能荷电状态,避免储能的过度充放。算例分析表明,所提方法可有效提升火电机组的一次调频性能,并能够有效维持运行过程中储能的荷电状态。

基于旗鱼优化算法的电力系统动态经济调度方法研究

电力系统动态经济调度(DED)是一种复杂的多目标优化问题,旨在使发电机组的总燃料成本和污染排放最小化。然而,由于约束条件的复杂性,一般的数学方法难以解决这个问题。因此,本文采用了旗鱼优化算法(SFO)来解决考虑风电情况下的动态经济调度问题。为了验证SFO算法的性能,本文使用了5台火电机组的测试系统,并在MATLAB软件中对模型进行了仿真和测试。实验结果表明,SFO算法能够有效降低电力系统的燃料成本和污染排放,从而提高电力行业的经济效益。

电池储能参与火电机组一次调频设计与应用

为充分利用电池储能在辅助火电机组一次调频中的优势,对电池储能参与火电机组一次调频的设计方案进行设计与优化。以内蒙古某电厂为例,首先分析该电厂储能配置概况及一次调频考核现状,在此基础上对电池储能参与该电厂火电机组一次调频方案和控制策略进行设计。设计时主要考虑了机组-储能系统负荷分配控制策略、储能系统一次调频有效动作识别、储能系统负荷调节量设计、储能系统一次调频动作期间AGC闭锁方式、储能系统负荷调度方式以及整体优化改造技术路线等因素。最后将设计方案应用于该电厂,结果表明,该设计方案可以大幅提高一次调频考核合格率、减少平均单次考核电量、提高有效动作比例,验证了所提设计方案可有效改善机组调频性能,且经济性良好。

基于改进粒子群算法的火电机组经济优化调度

为了提高火电机组运行的经济性,以火电机组运行成本最小为目标函数,综合考虑火电机组运行过程中的各项约束,利用收缩因子对粒子群算法进行改进,建立基于改进粒子群算法的火电机组经济优化调度模型,并采用IEEE 30节点系统进行算例分析,结果表明采用IPSO算法优化的火电机组最小运行成本为24.13万元,IPSO算法在迭代次数和收敛精度上均优于PSO算法,验证了模型的正确性和实用性。

超(超)临界火电机组RB控制策略及要点浅析

阐述超(超)临界火电机组的辅机故障减负荷(RB)典型控制策略和特点,对RB投切、复位功能设计以及机组主要控制系统在RB过程中的控制要点进行归纳总结,分析存在的控制风险,在策略设计和参数设置方面提出相应的解决措施和优化建议。对超(超)临界火电机组RB策略的制定及过程控制具有较强的借鉴意义。

火电厂600MW机组集控运行现状与改进策略研究

文章以600 MW机组集控系统作为切入点,简要叙述火电厂600 MW机组集控系统运行现状,深入剖析各项运行问题的形成原因及影响,并立足实际问题,阐述600 MW机组集控系统的改进策略。旨在优化火电厂集控系统运行技术,保证机组设备与集控系统平稳运行,提升火电厂生产质量。

应用控制策略提升一次调频负荷反应速度的研究

以风电光伏为主的新能源和外电入鲁在山东电网占比不断地增加,对电网安全稳定运行带来了严峻考验,主管部门对省内并网机组一次调频动态性能提出了严格的要求,而承担调频、调峰主力的火电机组面临更为严厉的考核,特别是在冬季供热季以保民生供暖为主,导致调频性能合格率整体偏低。为此提出一种基于机组安全稳定运行,在大抽汽流量条件下能快速提升一次调频负荷补偿速度的控制方法。通过对比历史数据和曲线变化分析不同的压力、负荷条件下机组运行特性,制定针对性控制方案和策略,采用模拟仿真与火电机组运行试验相结合的手段,最终实现提升一次调频负荷反应速度的目标。该控制策略在德州700 MW机组大抽汽流量下得到成功应用,通过调节频率偏差一次调频补偿负荷,提高快速响应能力,满足了山东电网“两个细则”考核要求,达到预期效果,可在北方供热机组进行全面推广。

基于成本最优的含储热光热电站与火电机组联合出力日前调度

含储热光热发电的优势体现为良好的出力可控性和可调度性,合理调度光热发电能够有效降低系统运行成本。以成本最优为目标,从光热电站的光电转换特性分析角度出发,在计及各项运行约束的基础上,提出含储热光热电站与火电机组联合出力调度策略。该策略综合考虑火电机组发电成本、光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本以及电网安全运行约束等因素,从而确定光热电站在既定储热容量下的最优出力调度策略。基于遗传算法,通过IEEE 30节点算例验证了所提方法的可行性与有效性。

低碳经济下风火互济系统日前发电计划模式分析

风电是最具竞争力的低碳能源之一,是推动低碳经济发展的重要力量。考虑风电机组出力特点,关注风电低碳效益的发挥,研究了风电机组与火电机组协调运行的问题。通过引入CO2价格指标,建立了风火互济系统运行的综合最优模型。从风能利用原则、日前发电计划优化目标、风电参与日前调度的方式3个方面提出了含风电的5种典型日前发电计划模型。在典型风火互济系统中对各模式进行了比较,并深入讨论了CO2价格、不同风电接入水平对模型的影响。结果表明,优先调度风电但允许少量弃风将显著提高中国风火互济系统整体效益,该模式优于全额接纳风电的模式;通过引入CO2价格机制,以经济和环保并重的计划模式优于传统的以发电经济性为目标的模式;当CO2价格达到一定水平,风电机组与常规机组平等参与日前发电计划可实现真正意义上的系统运行经济性与环保性的综合最优。

动态机组组合与等微增率法相结合的火电机组节能负荷分配方法

按机组发电序位表和等微增率法分配火电机组负荷是国家开展节能发电调度的推荐方法。针对其在实际应用中存在的问题,提出一种考虑出力持续时段约束的火电机组节能负荷分配方法。该方法结合发电序位表设计了动态机组组合算法,灵活地处理持续时段约束,确定最优机组组合方案;采用Kuhn-Tucker最优性条件对等微增率法进行改进,使分配结果满足爬坡及出力上下限要求;对出力变化趋势与系统负荷变化趋势不一致的情况,设计了出力变化趋势修正策略。贵州电网汛期典型日计算表明,所提出的算法具有更好的节能效果,可以更好地满足实际运行要求。

考虑火电机组储热改造的电力系统低碳经济调度

高比例可再生能源的接入以及电力系统的绿色发展诉求对现有常规火电机组的调节性能及碳排放控制提出了更高的要求。为提高传统火电机组的灵活性调节容量,同时减小发电过程中的碳排放,提出一种考虑火电机组储热改造的电力系统低碳经济调度方法。根据反调峰风电接入场景为系统带来的调峰需求,在传统火电机组的基础上加装热能存储系统,根据储热装置的充热、放热运行机理,构建火电机组储热改造出力模型;计及碳交易机制下发电机组碳排放对经济调度结果的影响,建立碳交易成本模型;考虑风电不确定性造成的切负荷与弃风损失,以调度运行综合费用最低为目标函数,实现调度策略经济性与低碳性的协调优化。基于算例分析,验证所提模型的合理性与有效性。

节能发电调度模式下火力发电单元的月度电能计划编制方法

编制月度电能计划的传统方法主要基于平均分配发电量及利用小时数的方式,相对简单和粗略,与新形势下实施节能减排发电调度不相适应。提出了一种节能发电调度模式下制定火力发电单元月度电能计划的方法。该方法在给出节能发电调度序位表和组合优先级方案的同时,即可直接获得发电单元月度电能子空间。计划制定过程除考虑机组装机容量、检修、负荷系数等基本信息外,还侧重计及了火电机组的能耗、排放指标信息。算例表明,由新方法制定的月度电能计划,具有节约燃煤、减少污染物和CO2排放的效益,但也可能会引起电网公司购电成本的上升。

大型燃煤蒸汽动力发电机组热力系统内能耗作用的计算与应用分析

该文进一步发展单耗分析理论,改进了设备结构因素与系统拓扑因素附加单耗的定量计算方法,深入阐述能量系统内的能耗作用关系,剖析系统能耗产生的不同原因,从新的角度提出热力系统的优化设计方法与运行优化策略。对大型燃煤蒸汽动力发电机组进行了单耗分析,计算并分析了系统内不同类型的能耗作用,对系统节能改造提供新的建议。结果表明,理论能够从不同角度、不同层面对能量系统的设计改进、维护改造与运行优化提供有益指导。

有序调停燃煤机组的节能调度模式及效益分析

节能减排是促进我国经济发展方式转变,实现可持续发展的必由之路。浙江电网提出了通过有序调停燃煤机组实现电力节能减排的新理念,其核心是按照一定的原则通过有序地调停燃煤机组,提高系统运行负荷率水平来降低系统煤耗。有序调停的问题的本质是一种中短期节能发电调度的模式。论述有序调停的启动条件,给出有序调停具体的决策过程,并从多个角度对比和分析有序调停和日前节能发电调度的异同。同时,研究了有序调停的效益评估方法,整体上分解为"以大代小"效益和"负荷率上升"效益,定量推导了各个效益的计算方法,并根据浙江电网的实际数据进行了测试,进一步揭示有序调停的物理本质,为更好地组织有序调停工作提供重要的决策基础。

火电机组节能调度的技术框架研究

在中国已具备实施电网节能调度的技术条件下,有必要研究节能调度涉及的关键性问题,即如何获得可靠的火电机组能耗数据及怎样才能做到发电排序公平。在分析5个试点省份所做工作的基础上,安徽省电力公司对省内火电机组进行了大规模的煤耗查定试验。在总结经验的同时对发电排序依据以及煤耗与污染物排放的关系进行分析,初步给出了火电机组在线监测系统构架和运行机制,并对火电机组节能调度系统进行研发。该节能调度系统能耗指标计算在各机组的数据采集服务器上进行,所有结果均上传至中心服务器,由此大大节省了硬件投资和网络资源,且可靠性得以提高。研究指出,对于研发节能调度系统、确定其运行机制,需要制定一条科学合理的技术路线。只有系统地分析研究并解决其中存在的关键技术问题,节能调度系统建成以后,才能稳定发挥其节能减排作用,为此还需进行更深入的研究。

基于虚拟电厂“热电解耦”的负荷优化调度及经济效益分析

我国北方冬季供暖期,大量热电联产机组工作在"以热定电"运行模式下,造成了系统调峰能力不足,弃风形势严峻。能有效减少弃风的风电供热由于经济效益问题和调度平台尚未完善,难以大规模推广应用。针对上述问题,该文将一定供热区域内的热电厂、风电场、光伏电站组成虚拟电厂,形成利益整体,并加入风电供热设备实现热电联产机组的"热电解耦"。首先描述了虚拟电厂的组成结构和运行方式,其次建立了虚拟电厂热电负荷优化调度模型,对比了不同的虚拟电厂运行策略,并采用自适应免疫遗传算法进行求解,实现了虚拟电厂内部热电负荷优化调度。通过算例分析,验证所建立模型的合理性与有效性;表明在虚拟电厂中加入风电供热设备的运行策略可以有效地减少出力偏差与环保代价,提高经济效益;风电供热容量在一定范围内越高或风光预测精度越高,虚拟电厂经济效益越好,同时体现了虚拟电厂作为一个利益整体的经济性优势。