新能源系统中双储能耦合燃煤机组的应用策略研究

  目的  随着新能源电力消费比例不断提高,燃煤机组耦合双储能技术的能源系统发展受到广泛关注。  方法  文章基于能源系统组成、储能技术特性、项目示范情况以及技术瓶颈等方面的分析,针对风电、光伏嵌入下双储能技术耦合燃煤机组参与电力系统调峰应用开展了运行控制策略研究。  结果  双储能技术耦合燃煤机组可通过不同的结构组成、运行策略优化有效解决新能源系统运行稳定性、能源高效利用以及技术经济性等问题,但目前尚未到实现大规模商业化应用阶段。  结论  双储能耦合燃煤机组在新能源系统中的推广应用,需要对双储能技术的策略优化及储能技术本身的发展突破方面不断开展工作。     

双碳目标下燃煤热电联产机组储能技术应用分析

  目的  “碳达峰、碳中和”目标要求现有能源结构进行深刻变革。提高原有燃煤热电联产机组灵活调节能力是保障新能源电力安全并网的重要内容之一。  方法  分别从燃煤热电联产系统灵活调节需求、潜在储能应用现状以及耦合储能技术的发展方向等方面进行了评述。  结果  分析认为深度“热电解耦”仍是提高燃煤热电联产系统的关键内容。其次,为满足“源–荷”匹配性,储能技术将在燃煤热电联产系统中发挥重要作用,其中具有应用潜力的储能技术主要包括储热、蓄电以及飞轮储能。  结论  最后根据燃煤热电联产机组耦合储能技术的应用特点,提出了储能性能老化、新能源消纳、扩容区域热电负荷中长期变更、初投资与回收期的经济性分析四个方面的建议以及需要注意的相关问题。     

电化学储能技术在火电厂中应用研究综述

  目的  火电厂耦合电化学储能设备是新能源电力高比例渗透下提高电力系统灵活调峰能力的可行解决路线。  方法  文章首先对电化学储能技术在火电厂中的作用和应用特点进行了介绍;然后对电化学储能技术特性进行了总结和归纳,对不同种类的电化学储能系统在不同应用目的和场景下适用性进行了分析,对现阶段电化学储能技术在火电厂中的应用情况及瓶颈进行了梳理;最后对电化学储能技术的发展方向进行展望。  结果  分析结果表明,虽然电化学储能技术在火电厂中的工程应用前景广阔,但仍在运行安全性、建设维护成本、材料回收等方面存在改进空间。  结论  运行策略优化、新型高性能材料开发以及设备安全与回收管理将成为未来阶段电化学储能技术参与火电调频应用过程中的主要发展方向。     

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。     

火电机组一次调频技术研究进展综述

  目的  火电机组的一次调频技术是保障电网安全稳定运行的重要内容。  方法  文章评述了当前火电机组一次调频技术、辅助一次调频技术、耦合调频控制策略以及一次调频技术潜在的发展方向。  结果  对于机组一次调频技术主要包括调节阀预节流、可调整回热抽汽调频和凝结水节流调频,其中以凝结水节流调频技术为主;辅助一次调频技术主要基于飞轮储能和蓄电池响应速率快的特点满足机组输入输出需求,并对耦合辅助调频技术的焦点和难点进行了分析;基于调频技术的系统建模及控制策略研究能够使机组参数间的匹配性更为优化。  结论  最后,对比了近年来一次调频技术的应用情况,认为飞轮储能一次调频和滑压运行优化将是其重点发展方向。     

压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述

    [目的]   近年来,储能技术及储能产业发展受到的关注度持续升温。    [方法]   在此背景下,对压缩空气储能技术及其商业应用场景进行了分析与综述。通过梳理国内致力于压缩空气储能技术示范的研究团队及其技术特点,较为全面地反映了国内压缩空气储能技术的发展方向;在此基础上,介绍了已投运数十年的德国汉特福及美国阿拉巴马州两座商业化压缩空气储能电站的配置参数及运行经验,综述了近年来国内外针对多种新型压缩空气储能技术的示范进展状况。结合压缩空气储能技术梳理、商业化储能电站回顾及新型压缩空气储能技术示范进展综述三方面的工作,可为国内压缩空气储能技术发展及国家多部委大力推动的储能行业发展提供借鉴。最后,从电源侧储能、电网侧储能及用户侧储能三类应用场景分析了压缩空气储能技术的适应性及应用潜力。    [结果]   德国及美国两座商业化压缩空气储能电站数十年的可靠运行经验,检验了压缩空气储能电站长期运行的可靠性。与此同时,国内自500 kW至10 MW等多容量规模压缩空气储能示范工程的先后投建,表明此项储能技术在国内已实现由理论研究阶段向示范验证阶段的突破。    [结论]   在当下政策环境,用户侧峰谷电价政策是较为典型的储能应用场景边界条件,在压缩空气储能技术推广中可以重点考虑。     

燃煤发电机组灵活性改造的研究进展综述

  目的  “碳达峰、碳中和”战略目标的提出增加了对新能源电力并网的需求,因此有必要提高燃煤发电机组的灵活性运行能力。  方法  文章详细介绍了现有燃煤机组灵活改造技术及常见的评价指标。灵活性改造主要包括:凝结水节流技术、燃煤机组耦合生物质混烧改造技术、燃煤机组制粉系统灵活性技术等;燃煤发电机组灵活性常用评价指标包括:发电机组厂用电率、锅炉热效率、机组发电标准煤耗率等。在此基础上,对灵活性改造技术以及评价指标进行总结和分析。  结果  文章提出了燃煤发电机组灵活性技术改造的7个发展方向及相关建议。  结论  原有机组的结构改进、新能源多形式的嵌入以及多储能协同提高燃煤机组灵活性是后续发展的主要方向,为后续燃煤发电机组适应“双碳”能源规划提供参考。     

双碳背景下IGCC系统的发展趋势及研究方法

  目的  在“双碳”背景下,IGCC技术耦合低成本燃烧前CO₂捕集技术具有较大的应用潜力。  方法  文章首先综述了近年来IGCC发电系统的研究现状以及开拓研究的重点方向,其次分别从燃料多样性、系统形式的优化设计以及系统仿真软件应用等三个方面评述了现有研究的特点以及相关优化建议,最后着重介绍了结合“双碳”背景下IGCC发电系统进行深度优化的潜在优势,进而对IGCC发电系统进行了展望,重点分析了多能耦合及储能技术的应用前景与数值模拟在IGCC系统优化方面的优势。  结果  结果表明:通过多能耦合系统、多联产系统等方式,新型IGCC发电系统在低碳领域发展潜力巨大。  结论  研究结果将对IGCC发电系统的进一步研究研究提供了参考。     

聚变发电站总平面布置优化

  目的  在中国聚变工程试验堆(CFETR)的概念设计过程中，厂区总平面布置意义重大，通过对厂区总平面布置面临的储能系统和布置进行比较，初步探索聚变发电厂厂区总平面的布置方案。  方法  根据聚变发电厂工艺流程、储能技术路线及储热介质的分析、研究，通过组合储能方式和布置形成了四种方案，进行了技术经济对比。  结果  熔融盐储能经济优势突出，但高温腐蚀问题对核电站安全运行影响较大，导热油方案则刚好相反。提出的储能区与核岛、常规岛的三角形布置或串联布置方案均符合总平面布置要求，并且能很好地满足全厂热力系统及储能系统热力运行流向。  结论  储能技术路线及储能区的布置是影响聚变发电厂布置的关键因素，提出的布置方案均能很好地适应新增加的储能系统热力运行，为后续聚变发电厂总平面布置提供参考。     

CFETR聚变发电厂的储能技术适用性分析

  目的  中国聚变工程实验堆（CFETR）具有功率周期性输出特性,无法直接满足常规发电设备的稳定连续输入需求,CFETR聚变发电厂需要在核岛和常规岛之间配置针对性的工艺系统。  方法  通过调研光热发电工程应用以及聚变发电相关研究,基于CFETR聚变堆初步预期性能,从储能与补能对比、储能技术类型、储热介质、储热系统方案等方面进行分析讨论。  结果  对于采用水冷包层、氦冷包层的聚变堆,分别推荐配置以氢化三联苯型导热油、Solar salt熔融盐为储热介质的间接式双罐显热储热系统,以保证发电侧系统的稳定连续运行。  结论  上述储能技术方案具备规模化商业应用条件,可为CFETR聚变发电厂的整体设计提供支撑。     

基于风光储多能互补模式的充电基础设施效益分析

  [目的]  结合深圳大鹏新区独特的区位条件，以风光储能技术为支撑，可为充电基础设施提供多能互补的供电模式。  [方法]  为确保该模式下效益分析对象的典型性，以大鹏新区充电基础设施规划为依据，挑选其中三个具有代表性的充电基础设施地点建设风光储多能互补装置。同时，为更全面分析多能互补模式下的效益情况，选择经济、社会、环境等三个维度对三个典型对象展开分析。  [结果]  研究表明:在经济效益分析方面，根据充电基础设施建设规模构建充电基础设施用电量模型，以用电量为基数，在设定的项目投资内部收益率条件下，将运营期间的收入(充电服务费、光伏发电量等)作为项目收益，项目总投资(充电基础设施、风光储等)作为总成本，可计算投资内部收益、资本金内部收益及投资各方资金内部收益等情况；在环境效益方面，依照风光储建设规模测算清洁能源发电量，可量化风光储设备的节能减排指标；在社会效益方面，根据国家相关政策导向，可分析在社会方面带来的效益。  [结论]  综合经济、社会、环境等方面的效益分析情况，采用风光储多能互补模式支撑充电基础设施供电具有较好的示范作用。     

多种能源联合运行控制系统的设计与应用

  [目的]  由于风电、光伏、小水电、煤层气发电等多种间歇性能源具备波动性、随机性等特点,大规模接入电网后将给电网的安全稳定运行及控制带来很大的影响,而传统的电网运行控制系统不能完全适应对大规模间歇性能源的运行控制,因此需要开展含间歇性能源控制系统的研究,以实现对间歇性能源的运行控制。  [方法]  针对间歇性能源的特点,设计了多种能源联合运行控制系统的系统架构、关键应用技术,为间歇性能源的运行控制提供技术系统的支撑。  [结果]  所设计的多种能源联合运行控制系统实现了间歇性能源参与电网的运行控制,提高了系统应对间歇性能源波动的能力。  [结论]  系统已在贵州电网获得落地应用,验证了其对间歇性能源运行控制的可行性。     

CFETR聚变发电厂概念设计技术研究

  目的  基于中国聚变工程实验堆（CFETR）功率输出特性,在聚变堆最大热功率1.25 GW条件下,提出一种CFETR聚变发电厂概念设计方案。  方法  针对CFETR聚变堆周期性长脉冲输出特性与常规岛设备连续稳定输入需求之间的矛盾,采用储能技术方案以“削峰填谷”的方式实现CFETR聚变发电安全稳定运行。讨论了CFETR聚变水冷与氦冷两种不同包层方案下的储能以及一回路与二回路之间耦合与解耦运行模式的组合方案,并通过方案比较,给出CFETR聚变堆不同包层对应的最佳储能运行组合建议。  结果  结果表明:水冷包层、氦冷包层聚变堆分别对应的最佳组合方案是导热油+解耦储热方案与熔盐+耦合储热方案。  结论  从常规岛侧而言,相对于水冷包层方案,采用氦冷包层方案的CFETR聚变发电厂技术经济性更好。研究提出的CFETR聚变发电厂概念设计方案对后续聚变发电技术研究以及工程设计,具有较高的参考价值。     

电网安全和调度公平性的新能源发电计划研究

  目的  随着风电场、光伏电站不断并网,地区电网网架结构发展跟不上新能源机组容量的增长速度,多能源混合的特点以及断面分层的特征给日前发电计划制定带来困难,为此提出一种考虑断面安全约束和调度公平性的多层次多能源日前发电计划方法。  方法  一是深度优先搜索越限断面,二是提出基于信息熵的出力受限分配策略,利用经济学领域中信息熵的概念指导评价调度公平性的量化指标,构造一种公平性计算方法。  结果  在保证断面潮流接近稳定极限的情况下,合理公平进行各个电厂的有功功率分配,实现电网安全稳定运行条件下的风光资源充分利用。  结论  通过某地区电网实际算例进行验证,该方法可以解决目前新能源发电计划制定存在的问题,具有很好的实际应用价值。