电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略及效益分析

针对当前中国"三北"地区风电大规模快速发展而存在的大量弃风问题,研究基于电储热锅炉和燃煤锅炉联合供暖的弃风消纳策略,并建立起综合效益分析模型。根据电网运行管理部门的风电出力与负荷预测数据,建立特定时间段内弃风电量计算模型,并在此基础上研究电储热锅炉利用弃风电量储热、放热的"电-热"能量转换模型,提出利用弃风电量替代燃煤锅炉进行供暖的调度策略。根据热网所需总热量及电储热锅炉调度策略,研究燃煤锅炉最佳节煤运行方式,进一步提出电、煤锅炉联合供暖消纳弃风协调调度控制策略。研究电储热锅炉所消纳弃风电量与同等热量下燃煤锅炉煤耗间换算模型,建立电、热锅炉联合消纳弃风的综合效益分析模型。以风电供暖工程实例进行的仿真分析表明,该文提出的电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略可有效提高弃风消纳能力,同时能大幅减少燃煤锅炉煤耗,提升经济和环境效益。     

电网非常规调峰与弃风协调调度方法

研究火电机组非常规调峰策略,提出电网非常规调峰裕度指标;分析电网非常规调峰能力,构建非常规调峰发生时间序列计算方法,建立非常规调峰与电制热储热负荷相关性、非常规调峰与弃风相关性以及非常规调峰、电制热储热和弃风的相关性模型。通过一个省级电网实际运行数据分析,表明非常规调峰对电网消纳弃风作用显著,非常规调峰与弃风、电制热储热负荷具有较强的相关性。     

多时间尺度下计及光热—储热的主动配电网主辅联合优化调度

为解决可再生能源弃风、弃光现象与不平衡功率惩罚较重等问题,提出了一种多时间尺度下考虑光热—储热的主动配电网主辅联合调度策略。该策略在满足内部负荷前提下参与电能与备用日前市场,考虑含光热—储热的主动配电网协调调度风电、光伏、需求响应,在促进风光消纳、减少不平衡功率的同时提高主动配电网运行经济性。首先根据含储热的光热电站与主动配电网调度控制方式分析运行机理;其次,日前调度以减少弃风、弃光电量与收益最大为目标,考虑市场竞争与主辅出清机制以获取更高中标电量,并结合含储热的光热电站能量时移特性减少弃风、弃光现象;日内调度以日前实际出清作已知约束,并将日前调度计划、日前调度资源性能与日内超短期预测特性相结合建立日内滑动优化点,以减少不平衡功率,考虑储热与需求响应的时间尺度特性结合,运行成本最小为目标构建日内调度模型;最后,在Matlab中利用CPLEX求解模型,算例结果表明所提策略能协调调度各类资源,有利于提升系统风光消纳,减少不平衡功率改善系统运行经济性。     

大规模弃风与储热协调调控评估方法

北方地区合理利用大规模弃风电量,特别是将弃风用于清洁供暖,必将产生巨大的社会效益.本文重点研究弃风电量与储热容量匹配关系,以及评估某省级电网连续5年储热跟随弃风运行情况.首先,提出基于年弃风电量、年最大弃风功率和最大日弃风电量的全额消纳弃风储热容量配置方法,以及基于年最大弃风功率按百分比部分消纳弃风的储热容量配置方法.然后,根据分布式储热和集中式储热的运行特性,构建储热跟随弃风能力的评估模型.最后,通过某省级电网连续5年的实际运行案例进行数值分析,研究供暖季和供暖季低谷期弃风消纳问题.弃风消纳电量与储热配置容量结果显示,储热装置对电网弃风消纳效果显著,随着风力发电装机容量增加,储热配置容量也应增加才能满足弃风消纳需求,且不以百分百消纳弃风电量为目标配置储热容量更经济.此外,储热跟随弃风评估结果显示,基于年弃风电量配置储热功率更符合电网的实际运行情况,储热应跟随弃风规律运行才能提升电网消纳弃风的能力.     

电网储能与弃风协调运行方法

提出电网通过储能建立消纳风电的安全屏障,研究储能投入能力评估和判别方法,建立储能运行模型和储能额定功率与风电消纳需求关系模型,构建电制热储热负荷与供暖期弃风相关性分析方法,探索弃风电量、弃风小时数与弃风电力的定性关系。实际分析案例表明,储能消纳弃风效果明显,储能功率按最大弃风功率配置,储能利用效率并不高,电制热储热负荷消纳的是供暖期的弃风电量。     

基于热网储热特性的电-热系统联合经济调度

针对含高比例热电机组的电力系统如何提高调峰能力并减少弃风问题,以最小弃风电量为目标,提出一种基于热网储热特性的电-热系统联合调度策略,构建电-热系统联合经济调度模型。热网具有储热特性,通过对热网蓄放热进行有序地调控,在短时间内调整热电机组供热量改变机组发电水平,降低供热和发电的耦合程度,能够保证热需求的同时提高机组的调峰能力。采用改进的粒子群算法对所提模型进行求解,仿真结果表明所提策略可有效提高系统风电消纳水平,减少弃风量。     

基于负荷侧响应的含储热热电联产的风电消纳模型

为了有效减少弃风,提高风电消纳能力,该文从负荷侧出发,通过峰谷分时电价策略引导用户的用电方式,达到削峰填谷,优化负荷曲线的目的。同时,在传统热电联产机组中应用大容量储热装置,通过对储热环节的控制,解耦“以热定电”约束,提高系统调节能力。以系统煤耗量最低为目标,构建包含储热的热电联产机组与风电联合出力优化调度模型。该模型考虑系统中的含储热热电联产机组运行成本,同时兼顾储热、负荷侧响应与热电平衡的相关约束等因素,采用基于模拟退火的粒子群算法对模型进行求解,并利用算例比较不同模式下的结果,验证了模型的有效性。     

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。     

供热期调峰约束下电网弃风情况分析

在研究供热期电网弃风机理基础上,分析热电联产机组电热耦合关系,并建立考虑电力系统和热力系统约束的区域电网调度模型,定量分析风电渗透率、热负荷水平及电负荷水平对弃风影响。算例使用CPLEX优化软件求解,结果表明:供热期负荷低谷时段,热电联产机组调峰容量为额定容量的20%,严重挤压风电上网空间,导致大量弃风;热电联产机组热负荷水平由额定容量的68.3%下降到52.4%,可减少30%弃风。     

计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置

传统新能源电站之间联合形式单一且未考虑风光出力不确定性,弃风、弃光现象严重。为此,提出了一种考虑风光不确定性的风-光-光热联合系统的光热电站储热容量优化配置策略,利用电转热技术使风光电站和光热电站有效耦合,明确联合系统框架与原理;采用改进拉丁超立方抽样方法抑制风光出力的不确定性。最后,构建基于风光出力典型场景的光热电站储热容量双层优化配置模型,并进行算例求解,结果表明所提方法显著降低了系统总投资与运行成本,提高了清洁能源消纳能力。     

提升风电消纳的储热式电锅炉优化规划平台设计

首先分析风电弃风机理,制定储热式电锅炉优化控制策略,提出考虑经济性的储热式电锅炉优化配置方法;然后,根据所提优化配置方法,基于VS2013与SQL2012软件开发储热式电锅炉的优化规划平台;最后,算例基于中国"三北"地区某电网实际运行数据,验证规划平台工作的有效性上通过规划平台分析表明:当电锅炉配置13.4 MW,储热装置配置158.07 MWh时,可减少供热期风电场54.8%弃风电量。该规划平台使用方便,规划结果准确可靠。     

高温复合相变材料储热电暖器的储热性能CSCD

本文研究了基于高温复合相变材料的相变储热电暖器,对其储热性能、内部流场和温度分布及温度调控机制进行了实验和模拟研究,并与镁砖显热电暖器的储热性能进行对比。结果表明这类相变储热电暖器的储热平均温度高、平均温差小、出风口温度高,整体性能要优于镁砖显热电暖器。相同体积下两种电暖器储热量相当,但相变储热电暖器的重量可减轻1.6倍;在相同储热时间和储热温度下,同等重量的相变储热电暖器较镁砖电暖器可多储热68%。结果也展示了这类储热电暖器温度控制测点选择的重要性,当选取距离加热单元10 mm处的测点作为温度调控点时,电暖器内的平均温度和储热砖体的最高温度均能满足安全要求,而且加热单元电源在谷电8 h储热过程中只需启停两次。     

基于逆向需求响应的风力发电与储能式空调负荷的调度模型研究

为有效降低电网的弃风率,提出利用储能式负荷可调控吸纳电能的特性,将风力发电和储能式负荷的电力供需关系逆向对调,让风力发电的出力为需求侧"负荷";在"负荷"随机变化波动下,建立以储能(冷/热)式负荷为供应侧"电源"实时满足供应的调度模型,以此让风力发电机组与储能式负荷平稳运行,消纳风力发电的电能。最后,以空调式储热、储冷负荷为例,在需求响应下,仿真验证该模型的可行性;同时验证在该调度模型下,可将风力发电场的弃风率降至10%以内。     

太阳能热泵-蓄热电锅炉弃风消纳策略仿真

随着清洁能源政策的不断完善,风能和太阳能资源得到了充分的利用,但是风电的“昼低夜高”反调峰特性会导致风电消纳能力受限。为了更大限度且更加灵活地消纳弃风电量,文章设计了以蓄热式电锅炉储热为主导,直接供电模式下的太阳能热泵-弃风蓄热供暖系统。同时,为兼顾系统运行成本和弃风消纳电量,建立了系统的优化调度数学模型,综合考虑弃风量、电锅炉功率、热功率及蓄热量等约束条件,采用NSGAII多目标优化算法对模型进行求解,从而获得蓄热电锅炉运行功率的优化调度方案。研究结果表明,优化调度方案可在保证系统经济运行下合理调度蓄热电锅炉的运行功率,与优化调度前相比,优化后的系统能够多消纳弃风电功率3 261 kW,弃风消纳率可达26%。     

基于熔盐储热的综合智慧能源系统方案研究

熔盐蓄热供能技术是新兴的供能技术,是引导清洁供能、改善环境、提高电网稳定性的重要组成部分,将储热技术应用于电力系统中的大规模储能具有其独特的自身优势。本文基于自主研发建设的双罐熔盐储热-换热系统平台,研究提出了带有熔盐储热的风、光、储一体化的综合智慧能源系统方案,开发了可复制、可推广、可延伸,覆盖电/热/冷/水的带有熔盐储热的分布式能源多联供功能模块,并对系统用能进行了预测。系统具备多场景应用模式下的商业推广价值,为熔盐储热技术在供热制冷领域、热电解耦以及在综合智慧能源系统中的推广应用提供重要理论与技术支撑。     

高温相变胶囊梯级储热系统实验研究北大核心CSCD

中高温相变储热及再利用的方式是低碳经济与工业生产的有效手段。为了更高效地实现工业高温废热的利用,本工作设计搭建并测试了一套高温相变胶囊梯级储热系统,采用了两种不同相变温度的多元碳酸盐材料作为储热材料,对换热工质空气的不同进口温度和进口流量的储放热过程进行了实验研究,研究内容主要包括储热罐中的温度变化、储热量以及储放热过程完成时间。实验结果表明在进口温度为500℃的工况下,系统的储热量可以达到30000 kJ,系统进口流量的提高会缩短储热时间,对系统总储热量影响较小,并分析了不同工况下储热罐体内相变材料平均液相率对系统总储热量的影响。同时测试发现系统中设置的空气预热器使得系统的高温尾气与常温进气进行热量交换,可以有效实现高温尾气的余热利用。相变实验的研究结果为高温相变储热技术的实际应用提供了系统运行参数的影响规律和优化准则,具有很高的参考价值。     

聚合商模式下电动汽车消纳风电研究

电动汽车协同新能源共同规划为新能源的充分利用带来新机遇。文章研究了聚合商模式下的电动汽车消纳弃风的调度策略;设计了聚合商、电动汽车车主、风电场三方共同获利的合作方法;提出了包含电动汽车的可信度和剩余电量的电动汽车可调度潜力评估方法;对参与聚合商充放电控制的电动汽车进行排序,建立了考虑风电出力不确定性的聚合商协同风电场消纳弃风的优化调度模型。该模型以聚合商收益最高为目标函数,在分析购电分时电价、电动汽车充电分时电价的基础上,结合各类基础参数对模型进行求解。文章以上海某区域为研究对象进行算例仿真,验证了所提策略既能使三方获利,又能取得消纳部分弃风和减轻电网负荷高峰的效果。     

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。     

基于SCA分解法的含电热泵和储热装置的热电联调

针对中国北方集中供热下,热电联产机组的电热强耦合对风电消纳的不良影响,提出含电热泵和储热装置的热电联产调度模型。该模型通过电热泵的供热方式来解耦传统热电联产机组的热电关系,并利用储热装置来实现热负荷的实时转移增加供热系统的灵活性。为验证模型的有效性,本文提出一种基于SCA算法进行分解迭代的新求解方法,仿真结果表明含电热泵和储热装置的热电联调模型能够降低供能系统的运行成本,并有效缓解中国供热与风能利用的矛盾,提高风能利用率。     

电力市场环境下槽式太阳能热发电系统配置优化设计方法研究

通过建立全年时段槽式太阳能热发电系统运行的线性规划模型,提出槽式太阳能热发电系统太阳倍数和储热时长优化选取的方法,并考虑了电力市场环境下负荷和光伏发电出力波动对电价的影响因素。通过实际算例分析不同的分时电价曲线下最佳集热场面积和储热容量的选取,以及其设计参数选取对发电项目年利用小时数和收益的影响。