耦合电锅炉和蓄热罐的热电机组供热能力提升

基于国内外研究现状，以某300MW热电联产机组为研究对象，通过耦合蓄热罐和电锅炉等储热装置，分析了外接热源情况下的热电特性及调峰容量，并采用单目标约束优化方法对电锅炉及参数进行了寻优，从而得到了蓄热装置的最优参数配置。研究表明：附加蓄热罐可以一定程度上增加机组的调峰能力，但受到机组容量限制；当蓄热罐和电锅炉容量分别为73MW和70MW时，调峰深度增量为187.1MW,机组最大供热能力提高了72.3%。     

储热罐改造对供热机组热电解耦及调峰能力的影响研究

采暖期供热机组的"以热定电"严重限制了其深度调峰能力,通过机组本体及辅助设备改造,实现供热机组的"热电解耦"是解决这一问题的重要途径。主要研究储热罐改造对供热机组热电解耦及调峰能力的影响,首先在深入分析储热罐供热原理的基础上,计算了原供热机组和配置储热罐供热机组的安全区;而后基于该安全区,进一步计算和对比分析了储热罐改造前后供热机组热电解耦及调峰能力的变化情况。结果显示:储热罐改造能够大幅提升供热机组的热电解耦能力,尤其在低负荷工况下,能够解决机组因"以热定电"供热能力不足的问题,但需要注意的是,储热罐改造无法进一步降低机组最低出力;同时储热罐改造也能够大幅提升供热机组的深度调峰能力,尤其当供热标准抽汽流量大于600t/h,配置储热罐的供热机组仍然具有一定的深度调峰能力。     

基于Aspen plus的配置储热装置供热机组调峰范围研究

诣在通过配置储热装置蓄释供热机组参与调峰浪费的高品质热量以此来提高机组调峰能力,首先介绍了储热装置所需的相变材料,其次,介绍了储热系统运行的基本原理以及配置储热装置前、后供热组的热电耦合关系,搭建了供热机组仿真模型和储热模型。算例中供热抽汽流量400t/h时,配置30MW储热装置的300MW供热机组的调峰容量从16.9%提高到了23%,从而提高了供热机组调峰范围;但机组配置储热装置对提高调峰容量存在上限,同时受储热设备投资的制约,因此,存在一个能充分发挥储热提高调峰能力效果的最佳配置参数,对供热机组参与调峰限度具有一定的参考作用。     

辅助火电机组调峰系统的储热参数设计研究

  目的  为适应原有火电机组对新能源电力消纳的需求,提高其调峰能力是关键因素之一。  方法  储热系统作为燃煤热电机组“热电解耦”的重要方式,评价其参数匹配性具有工程参考价值。文章采用一种耦合储热装置来增加燃煤机组深度调峰能力的方法,并结合热负荷以及电负荷的功率曲线,对储热装置参数的影响规律展开了系统研究。  结果  结果表明:以区域负荷曲线为典型案例,随着储热罐的储热容量和充放热速率参数的提高,储热系统对机组的热负荷调节能力先逐渐提升并在分别在112.75 MW和129 37 MW·min时达到上限,此时深度调峰参数为77 MW左右;此外,储热容量与充放热速率具有一定的匹配关联,二者中瓶颈因素将直接制约系统的深度调峰性能。  结论  通过对储热和放热边界情景的积分,精确的展示了储热罐在辅助调峰过程的中作用,同时结合其运行策略的优化设计能够进一步分析储热辅助调峰系统的参数匹配关系,为后续火电机组耦合储热系统的参数设计提供参考。     

大型斜温层储热罐在火电厂灵活性调峰中的应用分析

以华能丹东电厂引进的大型斜温层储热罐为例,详细介绍了储热罐的原理、结构及实际应用情况。面对国内能源结构的深入调整,碳达峰、碳中和目标日益临近,火电调峰将成为常态,储热罐的应用及其与火电机组的有效配合,不但实现了热电解耦,有效增加了供热负荷,还为火电机组灵活性调峰创造了先机。实践表明,经过国产化及优化,储热罐有效蓄热量设计值5 040。0GJ,实测值5 324.7GJ,斜温层厚度设计值1.500m,实测值0.850m,丹东电厂通过储热罐的应用,在保证供暖的情况下,单机负荷率由20% 继续下降至12.85%（45MW）,并保持连续运行,创造了火电机组深度调峰的典范,验证了斜温层储热罐在火电厂深度调峰中的保低负荷供热以及顶尖峰压低谷的作用,为火电灵活性改造技术提供了切实可行的方案参考。     

利用热网及建筑物储热的热电联产机组深度调峰能力分析

利用热网及建筑物储热特性实施的"热电解耦"运行方式,是加深热电机组调峰深度的有效途径;考虑热网及建筑物储热后,研究热电机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力,对电网负荷调度及电厂运行具有重要意义。采用机组变工况模型、热网及建筑物换热模型,以某310 MW直接空冷热电联产机组为研究对象,分析了供热期内机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力。结果表明:利用热网及建筑物储热实施调峰,根据供热面积不同,其调峰能力可增加20～35 MW;相同供热面积下,机组深度调峰能力随室外温度变化相差较小。     

供热系统加储热后的调峰灵活性分析

国内供热机组通常"以热定电"的方式运行,这种运行方式为满足热用户的需求,限制了供热机组的调峰灵活性。给电厂配置储热罐实现"热电解耦"可以增大供热机组调峰灵活性。为此,建立了供热系统加储热后的几何模型和数学模型,提出了根据用户热量计算抽汽量的迭代方法,并分析了显式储热装置的最大储热量和最大放热量影响因素,最终将以上分析应用于某330MW供热机组的不同调峰情况进行定值计算。进行定值计算的意义是能够定量描述储热罐对机组低负荷运行的影响,为机组低负荷改造提供数据支撑。     

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。     

新能源发电工程储能系统容量/功率优化配置

新能源风、光发电工程中配置一定容量的储能系统,可以显著提高新能源发电的消纳水平。储能系统的容量/功率的优化配置可最大程度提高储能系统利用效率和经济性,同时将新能源风电、光伏的弃电率降低到设定的目标值。提出以全生命周期内储能系统净现值最大为目标,综合考虑储能系统全生命周期内投资、运维成本、购电成本、售电收入、充放电效率、荷电状态、储能电池寿命、弃电率等多种因素的储能系统容量/功率优化配置方法,并以青海某工程1 030 MW光伏阵列和250 MW风电场的运行数据为例,计算得到该新能源风电、光伏发电工程中净现值最大的储能系统容量/功率配置,使整个储能系统获得最优的经济性。     

基于高温熔盐储热系统的火电机组深度调峰方案对比及分析

为构建以新能源为主体的电力系统，亟须提高火电机组灵活性，火电机组与熔盐储热系统进行耦合能够强化调峰灵活性和调峰经济性。本文以某670MW电厂为依托，基于Ebsilon对该机组的4种熔盐—火电耦合系统改造方案进行仿真计算，并对比分析了各种方案的热力性能、调峰性能、环保性能及改造难度。结果表明：高温熔盐和低温熔盐储热组合方式有效克服了单种熔盐工作温度受限的问题，能够增强燃煤机组的调峰能力和循环效率；配置电加热器后熔盐能够以目标温度存储于热罐，热电转化效率得到提高，还额外平抑了部分可再生能源的不稳定性；通过低压缸零出力管道进行中压缸排汽蓄热和电加热提温的方案改造量最小、控制方式最为成熟灵活，能够兼顾调峰调频、节能环保和改造难度等方面的需求。     

1MW塔式太阳能电站蓄热系统模拟分析

以1MW塔式太阳能电站蓄热系统为研究对象,通过理论分析,建立了管壳式换热器、热罐、冷罐以及蒸汽蓄热器的动态数学模型,经验证模型具有合理性.在此基础上对蓄热系统的充、放热过程进行了模拟计算,分析研究了换热器A和C的动态特性、冷热罐内油温的动态变化以及蒸汽蓄热器的充、放热特性.模拟结果为双级蓄热系统的过程控制提供了理论依据.     

不同装机容量下S-CO2塔式太阳能热发电系统的热力及经济性能分析

建立超临界CO₂布雷顿循环塔式太阳能热发电系统的热力性能和经济性能模型,比较不同装机容量下系统的年均效率,分析系统中各项成本占比及其随容量增长的变化规律,提出进一步降低发电成本的方法。结果表明,主要受镜场效率的影响,系统年均效率随装机容量增加先升后降,峰值为20 MW时的17.4%。发电成本随装机容量的增加而减小,由1 MW时的0.477 美元/kWh降至100 MW时的0.125 美元/kWh。减小镜场和储热的投资成本是降低大规模电站发电成本的关键。     

100MW塔式太阳能光热电站辅助锅炉选型研究

辅助锅炉是光热电站快速、安全、高效起停和运行的关键设备,针对某100 MW塔式光热电站辅助锅炉的蒸汽参数和容量选择进行了研究。结果表明:燃煤电站的辅助锅炉选型原则不宜直接应用于光热电站,设置单独小辅助锅炉满足轴封需要以及不同时考虑SGS汽包和除氧器给水箱加热,可以提升机组运行灵活性并减小锅炉容量。这种配置在保证电站成功起停和运行的同时节省了投资,为同类工程提供了参考。     

考虑热网特性的电热联合系统辅助服务调度

针对传统的热电系统调度中，热电机组的“热电耦合”限制其调峰范围，导致弃风高发问题，分析了热电机组可参与辅助服务的调节容量，在目标函数中计及辅助服务调峰激励机制，构建考虑热网特性的热电调度模型，进而通过算例仿真，对比热网蓄热特性、传热特性和热力系统参数对于系统调节容量及风电消纳的影响，确定了不同热网特性下热电机组调峰成本变化，验证了所提模型可提高机组调峰和风电消纳的经济效益。     

Optimal sizing of a heat pump/thermal storage system based on the linear programming method

An optimal planning method is proposed for a heat pump/thermal storage system that utilizes time-of-use pricing of the electrical utility. Equipment capacities are determined so as to minimize the annual total cost in consideration of system's operational strategies for energy demand requirements. This optimal planning problem is solved by the linear programming method. Through a numerical study on a heat pump/thermal storage system for a commercial building, the effect of thermal storage tank is investigated on the long-term economics of the system. A parametric study is also performed with respect to the initial capital unit cost of thermal storage tank. The relation is clarified among the optimal capacities of thermal storage tank and other pieces of equipment. It is ascertained that this optimal planning method is a useful tool for evaluating the economic properties of heat pump/thermal storage systems.     

基于氢气储能的热电联供微电网容量优化配置

以光伏系统、氢燃料电池、电解槽、储氢罐构建的热电联供微电网为研究对象,制定初始投资成本等年值以及年运行成本最小的优化目标,提出热电联供微电网热负荷满足率评价指标,针对系统运行的基本约束设计微电网控制综合策略,并以某地历史源荷数据为参考,建立满足工程应用的数学模型,采用粒子群优化算法进行求解,得到氢气储能的孤岛型微电网热电需求基本方案。从应用层面论证氢气储能替代电池储能的可行性,并进行微电网系统容量优化配置,可满足居民负荷供能需求,提高系统运行经济性,预期具有较好的应用前景。     

采用蓄热技术扩大供热机组调峰裕度的研究

本文介绍了国内外蓄热技术的利用情况,并且针对蓄热技术在热电厂供热方式转变中的应用进行了详细的研究。提出了增大供热机组冬季调峰能力的方法。通过该方法供热机组冬季能够大容量参与电网调峰,为更好地保证冬季稳定供电、节能降耗以及大量接纳风电提供了一种可行的措施。