氢储能用于核电调峰经济性研究

    目的   以光伏、风电为代表的可再生能源装机占比的提高和煤电比例的不断降低使得电网对于优质调节资源的需求不断增加,也给核电调峰带来新的压力。通过系统升级改善核电调峰能力,从而提高核燃料利用效率、系统安全性和经济性是亟待解决的重点问题。    方法   调研了氢能的制备、储运及利用现状,探究了适合用于核电调峰的氢储能技术路线,并以某核电站现有运行情况为例,分析了不同氢能利用技术路线的经济效益。    结果   利用富余核电制氢能够提高核电利用效率,并具有较好的经济效益应用潜力。    结论   随着技术的进步和设备成本的降低,利用富余核电开展氢气制备,不仅能够提高核电机组的利用效率获得更好的经济效益,还有助于氢能产业的发展。作为高能量密度的绿色能源,氢能在节能减排中起到极为重要的作用,将助力碳中和目标的实现。     

基于调峰能力分析的电网弃风评估方法及风电弃风影响因素研究

  [目的]  由于风电出力的间歇性、随机性和反调峰特性,大规模可再生能源风电并网造成京津唐地区冬季供热季弃风现象愈加严重。  [方法]  为了能够定量研究电源调峰、联络线外送等弃风因素变化时对电网弃风的影响情况,从而准确衡量不同情形下电网对风电的接纳能力,文章从系统调峰的角度,以电热负荷平衡约束、机组出力约束为条件建立风电弃风评估模型。  [结果]  对京津唐电网弃风情况的模拟结果表明,常规电源调峰越深、联络线外送深度越小,系统接纳风电出力的空间越大;而过快的风电装机容量增长速度和较高的热电机组供热比率,会抑制风电出力,从而导致弃风。  [结论]  因此,可通过激励系统中常规电源积极主动进行调峰、控制联络线外送峰谷差和热电机组出力范围来提高系统接纳风电的能力;而根据未来规划水平,选取某一比例的风电装机容量增长速度,即可确定最佳的风电并网规模,控制弃风电量在一定水平内。     

电力系统中抽水蓄能电站调峰作用的研究

探讨核电、风电等清洁能源大规模接入电网后带来的电力系统调峰问题,研究抽水蓄能电站的调峰作用。通过对2020年全国各区域电网电源结构、负荷特性、调峰能力等数据预期进行综合分析,计算出核电、风电机组接入电网后应参与调峰的容量,得出需配套建设抽蓄电站的比例。为今后电力系统的规划建设提供理论依据。     

考虑调峰调频双重约束的储能规划方法研究

  目的  在新型电力系统的构建进程中,新能源将保持高速发展态势。风、光等新能源大规模并网,其出力的随机性和波动性将给电力系统安全经济运行带来挑战。新型储能由于其具备快速的响应能力和削峰填谷的功效,再加上成本的逐步下降,未来将是电力系统不可或缺的灵活调节资源。  方法  储能容量规划是电力系统全局性问题,通过分析新能源消纳率和调频充裕度,从系统调峰和调频两个方面,以系统总成本最低为目标提出了省级电网储能规模分析方法。  结果  文章以省级电网实际参数为例,采用时序生产模拟软件分析了电源开机方式,对比了不同储能规模对全社会经济性的影响。  结论  结果表明,合适的储能规模可在提高新能源消纳的同时降低全社会成本,该方法的有效性得到了验证,可为实际应用提供指导。     

基于高斯混合聚类的海上风电出力特征曲线提取方法及其在电量平衡计算中的应用

  目的  为了减少化石能源消耗和改善环境污染问题,海上风力发电是解决问题的有效方式之一。然而,海上风电存在间歇性强、波动性大、双向调峰性等问题,研究其出力特性曲线对海上风电消纳具有重要意义。  方法  提出一种基于贝叶斯信息准则的高斯混合聚类模型,对海上风电原始出力曲线进行分类和特征曲线提取。  结果  得到能够反映不同海风区域特点的海上风力特性曲线,并应用于海上风电出力的电量平衡计算。  结论  最后,以沿海某省份海上风电15 GW装机规模下不同海风区域原始海上风电出力曲线为研究对象,验证所提方法的有效性。     

大规模风电接入对宁夏电网调峰的影响研究

宁夏风电装机增长迅速,随着大规模风电的上网发电,风电有功出力的随机性、间歇性对电力系统调峰的影响日益增大.文章分析了宁夏电网网架结构、负荷以及电源特性.结合宁夏电网2012年实测数据,直观显示了宁夏电网风电出力在不同时段的波动特性,分析了大规模风电接入对宁夏电网调峰能力的影响.文章还评估了宁夏电网2013年典型运行方式下风电接纳水平.结合上述研究结果,文章提出了改善大规模风电接入后宁夏电网调峰能力的方法.     

燃煤机组调峰过程中污染物排放特性及控制技术

  目的  随着可再生能源在电网中发电比例的逐年提高,火电机组实际运行参数大幅偏离设计运行参数,将造成烟气中的污染物生成量增加,影响尾部烟气处理设备的正常运行,降低污染物的去除效率及机组运行经济性。  方法  文章聚焦于机组调峰过程中的典型污染物排放规律分析及相应排放控制策略,对氮氧化物、硫化物、挥发性有机物、重金属、颗粒物等排放特性的已有研究成果及进展进行分析总结,具体包括选择性催化还原法脱硝技术、湿法脱硫技术、静电除尘技术、催化氧化技术、吸附控制技术等。  结果  在此基础上,得出当下灵活调峰过程中所采用的控制技术及控制策略,并对各类污染物控制技术的经济性进行对比分析,得出灵活调峰过程中影响污染物排放性能及控制成本的因素。  结论  在燃煤机组灵活调峰的实际需求下,应基于各类污染物自身特性,构建合理的污染物停留时间、工作温区、流动及反应过程,开发适用于多污染物脱除的高效、低成本、适应性强的污染物协同脱除技术及工艺。期望文章内容可以为火电机组灵活调峰过程中的污染物排放控制措施提供一定参考。     

储能技术应用场景和发展关键问题

  [目的]  储能是能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术,能够提供调峰、调频等多种服务,是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。  [方法]  综述了现有主要储能技术的特点,分析了电源侧、用户侧和电网侧应用场景下储能的作用和需求。根据应用现状,指出影响储能进一步发展应用的安全性、经济性和商业模式关键问题。  [结果]  最后从储能应用方角度提出应加强储能运行模拟、多重组合利用、集中和分散相结合等建议。  [结论]  研究结论可为储能技术的应用研究和发展提供参考。     

含风电场电力系统调峰对策综述

大量随机性风功率注入电网导致系统调峰面临严峻的考验。文章首先阐述了风电并网对系统调峰容量和调峰能力的影响,然后总结归纳了当前国内外采取的各种调峰对策,包括风功率预测、风功率控制、互补能源发电以及系统可控备用调度等,最后提出了含风电场电力系统调峰的建议和需进一步深入研究的问题。     

基于高温熔盐储热的火电机组灵活性改造技术及其应用前景分析

  目的  在分析常规火电机组灵活性改造方案存在问题的基础上,提出了一种新型的灵活性改造技术方案,即在传统的“锅炉-汽机”热力系统中嵌入大容量高温熔盐储热系统,削弱原本刚性联系的“炉机耦合”,实现火电机组深度调峰和灵活运行。  方法  根据汽、水和熔盐的不同热力特性,利用热力平衡原理,建立了“锅炉-高温储热-汽机”一体化热力系统。  结果  研究表明:火电机组进行高温熔盐储热改造,将极大地提高其深度调峰能力,且能解决常规改造方案存在的问题;同时,机组改造后对外提供高参数工业供汽的能力将得到大幅度提高,这将有效提高电厂经济效益,弥补调峰补偿机制的不足;高温熔盐储热技术也可以应用于火电机组延寿改造,不仅增加系统灵活调峰电源,还可以使老旧电厂企业资产继续发挥效益。  结论  在系统中选择一批火电机组进行大规模高温储热技术改造,可以在不增加煤炭总消费量的基础上,为系统提供大量灵活调峰电源,有效缓解新能源电力消纳问题;同时汽轮发电机组的容量被保留,可为电力系统提供备用容量和转动惯量,保障电力供应和系统安全稳定。该技术的推广,将有力促进火电厂转型升级,助力实现“碳达峰、碳中和”目标。     

抽凝机组耦合热电转换辅助调峰系统参数设计

  目的  为适应新能源电力并网需求,原有抽凝热电联产机组深度调峰供热改造已为重要途径之一。现有包括电热泵和电锅炉在内的热电转换装置为辅助火电机组调峰提供了潜在途径。  方法  以350 MW抽凝机组为例,建立了以热电转换装置辅助调峰参数优化模型,重点分析了热电转换设备参数对深度调峰性能的影响;其次,分别对比了电热泵和蓄热电锅炉两种典型热电转换系统在不同装置容量、不同放热速率下的调峰深度;最后,介绍了300 MW燃煤机组的煤耗率与污染物排放水平,指出本系统的节能效益,并给出热电转换装置的最优参数。  结果  结果显示:当电热泵的热功率为100 MW、放热速率与热功率相匹配也为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为73 MW左右;当蓄热式电锅炉的电功率为45 MW、放热速率为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为70.05 MW。蓄热式电锅炉的储热量在24 h中内略有增加,净储热量的数值为967.5 kWh。  结论  功率和放热速率是衡量热电转换装置辅助机组调峰能力的重要参数,且二者之间要有一定程度上的匹配性,针对不同情景灵活匹配热电转换装置的类型与参数可大幅提升机组的调峰深度。     

大型燃煤锅炉深度调峰关键问题探讨

  目的  随着我国“双碳”目标的制定及构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的迫切需求,可再生能源在电网中的发电比例将逐年提高。但因其自身的随机性及间歇性特点,可再生能源对电网调峰的贡献极其有限。为了提高对可再生能源的消纳能力,具有良好调峰潜力的煤电机组正担负着电网中基础调节能源的重要角色。其中,燃煤锅炉作为煤电机组的前端核心系统,其低（变）负荷运行性能直接影响着煤电机组的整体调峰能力。  方法  为此,文章从燃煤锅炉低（变）负荷运行过程中的燃烧稳定性、运行可靠性、环保性及经济性需求出发,首先总结了大型燃煤锅炉深度调峰所面临的关键问题,并分别从低（变）负荷运行下的燃烧稳定性、机组运行环保性和经济性、主要辅机适应性和安全性及热电机组的热电解耦四个方面,对目前的主要研究内容及进展进行分析总结。  结果  在此基础上,提出对燃煤锅炉调峰能力深度提升技术的研究及发展展望。  结论  通过文章分析得出,为了发挥燃煤锅炉在提升电网调峰能力方面的先发优势,应从燃煤锅炉的整体系统出发,综合开展主要辅机运行状态监测及评估、燃烧性能关键影响因素研究、过程智能优化控制及预测,从而提升燃煤锅炉在低负荷运行、快速启停及升降负荷过程中的综合性能。     

基于SA-PSO的风电消纳经济性动态规划分析

  [目的]  电网运行规划研究在电力系统中具有十分重要的地位,对电源布局具有决策意义,其本质上是一个多约束组合优化问题,重点研究了风电运行成本的计算模型。  [方法]  该模型对电源布局规划中需要重点考虑的约束问题进行了分析,采用粒子群算法用于解决此类目标优化问题,并结合模拟退火理论对传统粒子群算法进行了优化处理。  [结果]  通过仿真计算,与遗传算法及粒子群算法进行了对比分析,证实了这种算法的优越性,可以找到满足各种约束条件的最优电网出力方案。最后,进一步分析了在不同风速下对风电并网运行成本影响。  [结论]  该模型应用于电网规划分析是可行且有效的。     

基于改进网侧控制策略的半直驱风电系统FFRT研究

  目的  为改进半直驱风电系统的故障电压穿越（Flexible Fault Ride Through, FFRT）能力,提出采用电网故障时无功优先的改进网侧控制策略。  方法  在分析传统网侧控制策略的基础上,根据最新的故障电压穿越能力测试规程在传统网侧控制加入无功优先控制,在电网暂态故障期间优先向电网注入无功电流支撑电网电压恢复。根据改进网侧控制策略,对电网深度跌落和升高时采用卸荷电路结合改进网侧控制策略实现了风电机组的FFRT仿真运行,结合某项目6 MW半直驱风电机组,采用移动故障电压穿越测试设备进行故障电压现场测试。  结果  测试和仿真结果表明,改进网侧控制策略可提升半直驱风电系统的FFRT运行,无功电流稳定控制。  结论  改进网侧控制策略可在多种对称低电压/高电压故障工况和不对称高电压故障工况下优先向电网注入对应的稳定无功电流,有利于辅助电网电压恢复和提升半直驱风电系统的FFRT能力。     

PSAT应用于风电系统暂态稳定性研究

  目的  为了研究各风电系统的暂态稳定特性及各风电机组的低电压穿越能力,同时讨论无功补偿容量的加入对各风电系统稳定性的影响。  方法  在PSAT平台上建立了风速、换流器和风力发电机的数学模型,并利用三机九节点包含风力机组的电力系统网络模型,在三相短路故障情况下用时域仿真法对这个网络进行了仿真。  结果  获得了直驱风电系统、双馈风电系统、恒速恒频风电系统在不同母线短路故障持续时间下的电压曲线或功角曲线。  结论  得出了不同机组类型,不同扰动类型,以及不同持续时间下,各风电系统稳定性不同的结论。