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。     

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%。     

基于模拟退火算法的热电机组耦合蓄热装置的运行策略

为应对我国“三北”地区的弃风现象,在热电机组中耦合蓄热装置可以实现热电厂热力生产与电力生产的解耦运行,扩大电力调峰空间,避免弃风现象的产生。以丹东地区某330 MW亚临界机组为研究对象,在热电机组中增设蓄热装置,阐释热电机组耦合蓄热装置后消纳弃风的机理,考虑风电功率、火电机组功率以及居民电热负荷的相关约束,以系统总能耗最小为目标,基于模拟退火优化算法制定蓄热装置的运行策略。结果表明：采取优化后的策略运行,在夜间风能充裕的时间段蓄热装置放热,可打破原热电机组“以热定电”的最小电出力限制,使风电的上网电量得到提高;采用模拟退火算法优化后的运行策略,相比原热电机组运行能耗单日节省了22.47 t煤。     

配置蓄热装置对热电机组运行经济性的影响分析

为了解决我国“三北”地区的弃风、弃电问题,提升热电机组的调峰能力尤为重要,在热电机组中配置蓄热罐可实现“热电解耦”,是扩大机组调峰空间的有效方法。本文以某330 MW亚临界机组为研究对象,利用Aspen Plus软件构建了配置蓄热装置的热电机组仿真模型,借助煤耗量、能量效率等指标,分析了蓄热装置的抽汽位置对热电机组经济性的影响。模拟结果表明：热电机组在不同工况下模拟计算结果均与实际工程数据吻合良好,验证了计算模型的可靠性;在机组的采暖抽汽口抽汽进行蓄热,最为经济合理;针对选取的六种典型工况,配置蓄热装置后的机组相比原机组最高可节省总煤耗量7 003.74 kg,平均每小时可减少1 167.29 kg燃煤量。     

基于燃煤机组供热改造方案技术经济性研究

  目的  为了解决目前燃煤机组面临的电负荷与热负荷矛盾突出的问题,保障机组冬季热源供给,有必要进行破除其热电耦合关系的供热改造方案的研究。  方法  对某类型300 MW燃煤机组的两种供热改造方式进行模型分析,比较机组改造前后的供热量等数据,研究符合生产条件的热电解耦供热改造方案。总结出了热电联产机组供热改造的经济效果。  结果  通过文中供热模型分析可知,燃煤机组仅靠抽汽进行供热,受电负荷制约很大,高电负荷时供热量为低电负荷时的2～3倍。当电负荷受限严重时,其供热量无法满足冬季供热需求。但机组经过高背压改造、切缸改造后,调峰能力增强,相同电负荷下其供热量增加到原来的3～4倍,有效解决了这一问题。  结论  文章研究成果对今后相同类型的燃煤机组供热改造具有借鉴意义。     

热电联产机组集成吸收式热泵的热电解耦与能耗特性理论研究

以某330MW热电联产机组为例,对于集成吸收式热泵的热电解耦性能及能耗特性展开了理论研究。结果表明:耦合吸收式热泵扩大了热电联产机组的安全运行范围,提高了热电联产机组的最大热电比,降低了热电联产机组的最低电负荷率。当供热量为300MW时,热电联产机组电功率上调与下调能力分别增加40.53%、84.76%,最低电负荷率降低16.24%。当发电量为200MW时,其最大热电比提高了0.56。最后,对集成吸收式热泵的节能潜力进行了计算和分析。     

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。     

大型蓄热水罐在热电解耦中的应用

针对目前火电机组持续低负荷运行的情况,提出了利用大型蓄热水罐解决供热机组热电解耦的问题。分析了蓄热水罐的工作原理、结构及其蓄放热过程,为热电机组深度调峰提供了一种可借鉴的解决方案。     

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。     

高低压旁路供热改造对机组调峰能力的影响分析

针对现阶段热电联产机组供热期调峰能力不足的问题,以某350 MW超临界燃煤机组为案例,介绍了其高低压旁路供热改造方案,并以改造后机组的实际运行数据为基础,对改造前后机组的运行特性和调峰能力进行了详细的对比分析。结果表明：案例机组进行高低压旁路供热改造后,在保证机组供热期热负荷和热段再热蒸汽流速不超限的情况下,机组电负荷调峰下限可由原来的230.9 MW降至161.4 MW,降低30.1%;当案例机组两个中压调节汽门关至42%时,机组电负荷调峰下限可进一步降至140.8 MW;旁路供热蒸汽量占比可由原来的56.3%提高至61.9%,提高5.6%,机组的调峰能力得到进一步提高。     

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。     

风电并网下含核电受端电力系统调峰问题研究

[目的]随着风电装机规模和比重的不断提升,受风电反调峰特性的影响,含核电的受端电力系统(如广东电网)在汛期的调峰问题将更为凸显.为了保障多类型电源协调发展和电网的安全可靠运行.[方法]针对风电并网下含核电的受端电力系统调峰问题,在充分分析国内外核电机组参与调峰情况及其技术经济性的基础上,结合常规确定性调峰校核方法存在的...     

660 MW机组锅炉稳燃改造方案研究

  目的  为了解决电站锅炉深度调峰过程中出现稳燃差、水动力不稳定、SCR入口烟温过低等问题,锅炉稳燃改造势在必行。  方法  文章以某660 MW火电机组锅炉灵活性改造为例,提出了两种有效的稳燃改造方案,分析了燃烧及制粉系统改造后对炉膛和NO_x排放影响。  结果  两种改造方案均可提升锅炉超低负荷稳燃特性,燃烧及制粉系统改造后对炉膛和NO_x排放影响小,在技术可靠性、施工难度及工作量等方面水平相当,相比之下方案一略优。  结论  两种改造方案经理论验证切实可行,可为同类型机组进行灵活性改造提供技术参考。     

深度调峰工况下锅炉过量空气系数对炉内温度影响的分析

  [目的]  为了分析火电机组超低负荷运行工况下过量空气系数对于炉膛燃烧稳定性的影响,更好地指导机组参与调峰。  [方法]  通过深入分析锅炉运行和炉内传热机理,以炉膛出口烟温表征炉内燃烧温度,并作为燃烧稳定性的指标,在MATLAB/SIMULINK中搭建炉膛出口烟温模型。以某300 MW火力发电机组为例,首先选择几个典型工况点采用相似性求解方法计算炉膛出口烟温与锅炉厂家给出的设计数据进行比对,检验计算方法基本正确之后代入超低负荷运行参数,计算深调峰工况下不同过量空气系数对应的炉膛出口烟温。  [结果]  仿真结果表明:模型算得炉温与锅炉厂家给出的设计数据对比,计算误差小于±15 ℃,计算方法基本正确,可以将其应用于超低负荷工况计算。  [结论]  随着负荷的降低,使炉膛出口烟温达到最大值的最优过量空气系数逐渐增大。因此在超低负荷运行工况下,可在一定范围内适当增大过量空气系数以提高炉膛出口烟温,进而提高锅炉燃烧的稳定性,并且过量空气系数小于2.0时,数值越大炉膛出口烟温越高。     

楼宇型天然气分布式能源系统的典型案例分析

  目的  以各类建筑全年典型日冷、热、电负荷需求作为计算基础,得出分布式能源系统优化配置和运行策略。  方法  能源站配置了内燃机、烟气-热水型溴化锂机组、离心式电制冷（热泵）机组、地源热泵、天然气热水锅炉及水蓄冷（热）罐等多种节能节资装置,实现了能源的梯级利用,更好地匹配用户端负荷需求。  结果  研究结果表明,在技术、经济上具有一定的可行性。  结论  能源站合理配置机组可节省投资,环保节能。利用峰谷电价差,降低运行费用,提高系统效益。     

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。     

Thermal-fluid-solid coupling of electric heat storage device based on wind power absorption

电网调峰能力不足，弃风问题严重，已成为我国风力发电规模进一步扩大的瓶颈。通过配置蓄热装置参与风电调峰，改变传统“以热定电”的约束模式，是解决我国大量弃风问题的一个趋势。提高电热蓄能装置效率及优化蓄热装置分布对于实现有效调峰具有重要意义。本文针对固体电蓄热装置内流动、传热、应力等现象，建立了热-流-固多场三维耦合传热数学模型，采用流-固耦合传热模型将难以确定的热流边界转化为系统内部边界，分析固体电蓄热装置温度场及应力场分布，并对比三种不同孔隙率、电热丝排布方式对蓄热装置温度分布均匀性及热膨胀量的影响。研究结果对提高固体电蓄热装置的效率以及电网调峰具有一定的参考价值。     

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。