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。

熔盐储热系统对火电机组热经济性和调峰性能的影响

为了研究耦合熔盐储热系统在同时供应工业蒸汽和供暖蒸汽的情况下对火电机组热经济性和调峰性能的影响,采用Ebsilon软件对耦合熔盐储热系统300 MW亚临界机组进行建模,聚焦机组同时供应工业蒸汽和供暖蒸汽工况,对比研究了8种储/放热方案的循环热效率、调峰容量和熔盐流量等指标。结果表明:在储热过程中,方案3和方案6的循环热效率最高,达到25.77%;方案7和方案8的调峰容量最大,为50 MW;在放热过程中,放热方式采用预热给水时机组的循环热效率和调峰容量最高,分别为33.50%和16.85 MW;在储/放热循环过程中,方案3的循环热效率最高,达到29.64%;方案7的调峰容量最大,达到66.85 MW。综合各方案的指标,方案7为该机组在同时供应工业蒸汽和供暖蒸汽工况下的最优储/放热方案。该研究可为耦合熔盐储热系统的火电机组调峰过程提供理论指导。

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。

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。

考虑新能源消纳的火电机组多时间尺度调度方法

在火电机组工作过程中,受到新能源消纳能力评估方法的影响,导致调度后机组新能源消纳比例较低,由此,提出考虑新能源消纳的火电机组多时间尺度调度方法。深入分析电力用户的需求响应情况,建立符合电力市场发展需求的调度模型。依托于概率分析算法,设计新能源消纳能力量化评估方法,得到新能源弃电率;结合消纳评估结果,从日前、日内2个尺度设计多时间尺度优化调度策略,按照长时间、短时间2种尺度,根据储能设备变化功率实时修正日内调度方案;将遗传算法与变异交叉操作相结合,获取最优调度解。算例分析结果表明,应用所提出的调度方法后,火电机组的新能源消纳比例有所提升。

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。

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。

耦合火电机组的新型压缩空气储能系统技术经济性评估研究

随着双碳目标的推进,电网对于调峰调频需求快速增加。为充分发挥压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)重要作用,该文提出一种与火电耦合的压缩空气储能多能联供系统,基于所构建的热力分析及经济性分析模型,对其热力性能和技术经济性进行评估,在此基础上重点分析关键参数对经济性指标的影响规律,从而为未来的工程应用提供参考。结果表明,典型工况下新系统效率可提升16.21%,单次循环可节煤5.39t。此外,系统的动态投资回报期可缩短11.8年,内部收益率能够提升5.72%,说明与火电集成后的CAES系统在热经济性及技术经济性方面均有显著提升。参数敏感性研究发现,系统的技术经济性受年循环次数以及调峰补贴区间影响较大,当年循环次数少于190次、调峰补贴边界低于35.5%负荷率或度电补贴金额小于0.14元时将不具备可投资性。研究结果可为CAES大规模商业推广应用提供新的发展思路,并为投资者提供一定参考及依据。

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。

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。

火电机组再热段抽汽供热方式的热经济性研究

针对再热段抽汽供热方式的特点,提出供热工况的热经济性计算方法,并且以国产火电机组为例,基于不同负荷工况和不同机组容量对冷段抽汽和热段抽汽供热方式的热经济性进行对比分析。计算结果表明:相同供汽量下的机组热经济性随着负荷的降低而增加,冷段抽汽相比于热段抽汽的节能优势也随之降低;相比于大容量机组,小容量机组在供热工况下的热经济性更优。

基于火电厂灵活性改造的经济性研究

结合火电厂灵活性改造的项目实际,对相关影响因素进行识别并对结果进行分析,结合“三北”地区现状,找到符合“三北”地区的火电厂灵活性的合理改造方式,为后续改造的进行提供参考,助力市场布局建设。

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。

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。

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。

利用启发式方法求解带有爬升约束的火电机组多时段经济调度

提出了1种求解火电机组多时段经济调度的新型启发式方法。利用动态规划法求出计算系统负荷下满足爬升约束的各个待开机组的最优起、停状态及相应的起、停费用,将效率最高的机组投入运行;对起、停状态已定的火电机组再进行满足系统约束的最优经济分配。仿真结果表明,该方法克服了优先顺序表法难以得到起、停费用和爬升约束对机组优先级影响的不足,简单实用,计算速度快。

太阳能与燃煤机组混合发电方式的热经济性研究

阐述了分别从锅炉蒸发受热面、高压加热器汽侧和汽轮机低压缸引入太阳热能与燃煤机组进行混合发电的3种集成方案,定义了太阳能热电转换率、单位时间节煤量及太阳能热贡献率等评价指标,并以某300 MW燃煤机组为例,应用变热量等效焓降法计算理论对3种太阳能与燃煤机组混合发电集成方案的热经济性指标进行了计算和比较,确定了混合发电的最优集成方式,并对其经济性进行了初步分析.结果表明：混合发电集成方案2-1（取代2号高压加热器抽汽）的热经济性指标、运行安全性和稳定性均较好,因此选取方案2-1作为混合发电最优集成方案;太阳能的单位发电成本为0.63元/（kW·h）,低于单纯太阳能发电站的0.75～1.85元/（kW·h）.