Application of Solid Oxide Fuel Cell-Auxiliary Power Unit on Different Trucks in Northeast China

A diesel engine of conventional trucks has a low efficiency under the idling condition,leading to a high cost for heating or cooling in the cab during night. The solution to this problem will have great significance on energy conservation and emission reduction. A new auxiliary power unit of solid oxide fuel cell( SOFCAPU) with high efficiency solves this problem perfectly. Heat pump air conditioner is considered as a promising device for the application of SOFC-APU with a high cooling and heating efficiency. To make a quantitative analysis for the application of SOFC-APU,a model is built in Matlab / Simulink. The diesel engine model and SOFC-APU model are fitted based on some experimental data of SOFC-APU and diesel engine during the idling operation. An analysis of the application of SOFC-APU on different trucks in Northeast China is comprehensively made,including efficiency and emission.

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。

风-火-储耦合系统储能容量配置优化对比

为提升风电富集区域风电消纳水平及燃煤机组的灵活性,提出了基于热电共蓄式压缩空气储能的风-火-储耦合系统及系统调度策略,建立了系统的容量配置优化框架,并对7种布局方案进行了多目标优化。优化结果表明:电锅炉将弃风电量转化为热量时,燃煤机组的运行点向电力负荷下限更低的区域移动,风电上网空间增大,燃煤机组出力水平降低;加入热电共蓄式压缩空气储能子系统,使得燃煤机组电功率水平降低;换热器废热的回收进一步降低了燃煤机组产热水平;通过调整燃煤机组热出力,抽汽蓄热子系统能够实现抽汽热的时空平移,促使燃煤机组运行点向电力负荷下限更低的区域移动,可间接促进风电的消纳。综合来看,3种子系统相组合的最佳耦合方案可实现燃煤机组的热电解耦,从而提升了其深度调峰能力,在更大程度消纳风电能力的同时提升了系统的效率和环保性。

基于CHP机组碳排放分析的综合能源系统低碳调度优化方法

针对现有研究对于热电联产(CHP)机组碳排放计算不符合实际物理特性的问题,提出了基于CHP碳排放分析的综合能源系统(IES)低碳调度优化方法。从CHP机组内部结构入手,分析CHP机组内部各部分之间能量的传递过程,绘制CHP机组功率与碳排流向图,列写各个部分的功率平衡方程,得到CHP机组排放废气的等效热功率;计及碳排放量与废气排放速率的关系,结合废气排放的热力学方程,得到CHP机组废气排放速率与输入气流量及输出功率的关系;提出基于CHP机组碳排放分析的IES低碳调度优化模型,以总运行成本最小为目标,求解IES低碳调度优化结果;通过算例分析不同CHP机组运行方式下的优化调度结果,并与现有方法进行对比,验证了所提模型在降低碳排放方面的有效性。

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。

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。

电力市场环境下生物质气化耦合燃煤机组与风电场联合自调度优化策略

利用生物质气化耦合燃煤发电技术可以提升火电机组的燃料及运行灵活性,从而促进风电的高水平消纳,同时实现生物质能的有效开发利用。该文首先建立反映生物质气化耦合热电联产机组内部能流过程和外部出力特性的运行模型。然后,从能源供应商视角出发,给出耦合机组与风电场联合参与日前、日内和实时平衡市场的多阶段决策框架,提出反映联合体期望收益和条件风险价值的多目标自调度策略。最后,利用基于字典优化框架的增强ε约束法,给出构建帕累托前沿的多目标优化求解流程。以一台350 MW燃煤热电联产机组和一座600 MW风电场构成的联合体为例进行分析。结果可知,增设生物质气化子系统和联合运行能够使其经济效益提升6%左右,同时有利于降低能源供应商的运营风险。

基于非支配排序蜣螂算法的综合能源系统优化调度

为加快推动工业园区实施能源效率提升与绿色转型,充分考虑工业园区用能及降碳需求,构建了一种考虑阶梯式碳交易机制、冷热电联供机组及电转气运行的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,对工业园区内各设备构建数学模型并引入阶梯式碳交易机制限制工业园区碳排放;其次,建立以工业园区综合能源系统运行成本和碳交易成本最小为目标的优化调度策略;最后,使用非支配排序的蜣螂算法对模型进行优化求解。仿真结果表明:所提模型进一步降低了碳交易成本及系统运行成本。

基于数据驱动的供热条件下火电机组出力范围的研究

为解决北方寒冷地区的供暖问题,火电机组通常需要在冬季时进行供热抽汽。而在“双碳目标”背景下,火电逐渐成为电力系统调节能力供应方的主流,对火电出力范围的研究也愈加重要。本文首先依靠人工智能方法,以机组历史运行数据建立主蒸汽流量、供热抽汽量、排汽量、功率的耦合模型,然后结合机组自身的主蒸汽范围约束和最小排汽量约束,探索出不同供热抽汽量下的火电机组出力上下限。最后结合机组数据验证所提出方法的约束范围可行。

660 MW二次再热供热机组AGC调节精度考核分析及处理

基于江苏电网自动发电控制(AGC)调节精度考核的相关准则,研究了某660 MW超超临界二次再热机组AGC调节精度考核,分析了该机组AGC调节精度被考核的原因,提出了利用供热负荷修正主蒸汽压力和提高机组AGC变负荷速率来优化机组AGC调节精度的措施。相关措施执行后,机组负荷跟踪AGC指令良好,AGC调节精度显著改善,极大地提升了机组运行的经济性和电网的稳定性。

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。

计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳策略

为解决传统热电联产机组的热电耦合特性以及冬季采暖期间弃风消纳问题,提出了计及碳交易含储热热电联产机组和电锅炉联合运行的弃风消纳策略。首先将储热设备、电锅炉与热电联产机组联合运行来满足系统所需热负荷,从而提高热电联产机组电调峰能力。其次,为进一步控制碳排放量,引入阶梯式碳交易与优化电锅炉运行模式,兼顾系统运行成本、弃风消纳量以及碳排放量,构建计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳模型并进行求解。最后,以IEEE-30节点为例进行算例分析,结果表明所提策略能够有效促进风电消纳、减少碳排放量且有效降低系统运行成本。

煤电二氧化碳捕集能量梯级利用与机组效率分析

燃煤电厂配置二氧化碳捕集系统需消耗大量蒸汽用于吸收剂再生与循环利用,蒸汽消耗降低机组发电效率和发电量。机组热力系统和二氧化碳捕集系统的跨界区能量耦合利用是减少发电效率损失的重要途径。以全容量二氧化碳捕集的630 MW机组为对象,构建全容量烟气的二氧化碳捕集系统模型和汽轮机组热力系统热平衡图,借助等效焓降法研究碳捕集系统工艺参数选择及多种余热利用方法对汽轮机组发电效率的影响。结果表明:全容量二氧化碳捕集系统后需消耗569.18 t/h蒸汽,导致原机组循环效率从43.84%降至35.74%。再沸器凝结水余热用于富液加热时,再生热耗降低0.2 GJ/t,节约蒸汽用量43.05 t/h,机组循环效率升至36.35%,和余热用于机组回热系统效果相当,但前者系统更简单。再生气余热和二氧化碳压缩机级间余热可用于机组凝结水加热,节约机组低压缸抽汽,提高循环效率;再生气温度、流量和余热量与碳捕集系统富液分流工艺的分流比有关,随着冷富液流量增加,碳捕集系统能耗和机组发电效率损失均呈先降低再升高趋势,当冷富液、主富液、凝结水加热富液质量比0.20∶0.75∶0.05时,机组发电效率最高;二氧化碳压缩机级数越少可利用的热量越大,机组发电效率越高,但同时消耗更多电能。通过优化,配置全容量二氧化碳捕集系统的630 MW机组发电功率由无优化时的510.09 MW增至528.96 MW。

芳烃装置低温热利用技术方案选择与实践

低温热利用是炼化企业的重要节能措施。分析了某芳烃装置低温热的节能潜力,根据低温余热“温度对口、梯级利用”的原则,对低温热发电方案和低温热产蒸汽方案进行了比较。选择了低温热产蒸汽方案,同时利用螺杆压缩机对蒸汽进行压缩升压,进行装置低温热的回收。选取重芳烃塔、甲苯塔和抽出液塔的塔顶低温热源进行低温热回收改造工作,将大型螺杆压缩机应用于蒸汽压缩工况,这是在石化行业内的首次应用。项目实施后,节省1.0 MPa蒸汽103.5 t/h,装置总能耗降低4474.4 kgoe/h,每年节能37585 toe,蒸汽运行成本降低6577万元/a,芳烃综合能耗降低37.53 kgoe/t(以对二甲苯计),节能效果非常显著。

基于改进混沌算法的供热机组热电负荷优化分配系统

热电负荷拟合效果不佳会导致供热机组实际耗能量大幅增加,为此,该文设计基于改进混沌算法的供热机组热电负荷优化分配系统。按照主供热单元连接形式,实现热电负荷循环模式规划,确定热电负荷优化布置标准。根据混沌指数计算结果,求解改进罚函数,完成对混沌算法的改进,构建供热机组热电负荷分配的数学模型,并设计负荷分配模型的约束条件,完成供热机组热电负荷优化分配系统设计。实验结果表明,热电负荷参量与标准拟合曲线之间的误差不会超过30%,可以解决因热电负荷拟合效果不佳导致的供热机组实际耗能量增加的问题。

电力系统稳定器在PTA装置空压机组的仿真应用分析

为了解决大型余热发电机组受工艺生产波动影响,系统稳定性差的问题,提出了引入电力系统稳定器(PSS)作为励磁调节器的附加控制。介绍了PSS的类型与特点,并选择PSS4B作为控制模型,基于300万吨PTA项目空压机组实际参数,采用Matlab/Simulink软件模拟发电机在不同工况与扰动条件下的运行情况,仿真结果验证了PSS4B的有效性。

基于大数据的多联式空调(热泵)机组待机情况分析

基于蜂窝通信模块获取分布于全国的22.6万套多联式空调(热泵)机组(简称“多联机”)的运行情况,按照建筑气候区划、使用环境等分析多联机的待机情况。研究结果显示:多联机的平均待机率达69.2%,其中家用多联机平均待机率为74.3%,商用多联机平均待机率为56.9%,家用多联机平均待机率比商用多联机高17.4%;每台多联机平均每年待机耗电量达91.0kW·h。

某 350MW煤电机组供热灵活性改造技术经济性分析

结合某超临界350 MW煤电机组供热需求与电网调峰需求的特点,分析了采用不同供热灵活性改造技术路线的供热能力与经济性。相较于蓄热供热、电锅炉供热改造方案,该机组更适合采用汽轮机高低旁路联合供热方案,改造后机组最大供热能力可提高120 MW,深度调峰能力可提高66 MW,改造工程静态投资回收期约1.5年,可为同类型机组供热灵活性改造提供实践参考。

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。

火电机组循环水余热利用中吸收式热泵性能仿真

大型火电机组存在大量的低品位余热,如何实现低品位余热的高效利用显得尤为关键。针对火电机组循环化余热利用难题,提出了基于吸收式热泵的余热利用方案,系统分析了余热利用过程中吸收式热泵的性能。结果表明,驱动热源压力越大,低温循环水温度越高,热网回水温度越低,热泵机组的COP值越大,机组的整体经济性越好。