火电机组灵活性提升技术研究

火电机组在我国发电市场中仍占主导地位,为满足可再生能源大规模接入的需求,应对日益扩大的电网峰谷差,亟需提高火电机组灵活性。从直接和间接两种途径研究了机组灵活性改造技术,对实现灵活性提升的几种典型技术途径进行了对比分析,分析了火电机组嵌入式储热配置,并分析了储热方式下的机组热电特性和调峰能力。为实施热电解耦,减少弃风弃光,优化储热配置,增加机组深度调峰能力提供最优方案。     

考虑辅助服务收益的储能与火电机组灵活性改造协调规划方法

可再生能源飞速发展对电力系统灵活性提出了较高要求。辅助服务收益有利于灵活性资源配置以及提高其参与调峰积极性。从火电机组深度调峰阶梯式补偿与储能峰谷套利两方面分析入手,提出了考虑辅助服务收益的储能与火电机组灵活性改造协调规划方法。首先,分析了灵活性资源调峰机理,其次构建了灵活性资源调峰的系统收益指标和成本指标;然后,建立兼顾系统综合收益和弃风率的多目标源–储规划模型,并给出了模型的求解思路和求解步骤,最后,通过中国东北某风电基地外送输电工程系统的仿真,得到了兼顾系统经济性和风电接纳能力的源–储规划方案;同时在此基础上探究了动态分时电价机制对利用储能与火电机组灵活性改造提升系统调峰能力的影响。     

火电机组灵活性改造技术路线研究

我国东北地区冬季供暖期间,存在火电机组调峰困难、风电消纳不足等问题。对此展开研究,分析了东北地区现行的火电机组深度调峰市场运营规则,分别针对供热机组及纯凝机组提出不同的灵活性改造技术路线,并从运行的安全、经济等角度对各个技术路线进行分析比较,提出火电机组在灵活性改造时的合理性建议。     

火电机组深度调峰热工控制系统改造

随着我国产业结构调整和能源结构改革的深入,电网调峰压力不断增大,火电机组提高运行灵活性,参与深度调峰运行,逐渐成为未来火电领域重要的发展方向。本文全面分析了火电机组深度调峰面临的热工控制领域各方面的局限,从基础逻辑优化、低负荷稳燃控制、变负荷速率提升、脱硝排放的全过程控制及考虑设备寿命的优化控制等方面,给出了深度调峰控制系统改造的潜在技术方案。超临界与亚临界机组的实践经验表明,深度调峰控制技术改造需要全面统筹考虑,机组可实现25%Pe~30%Pe及以上负荷全程协调控制,综合变负荷速率可以提高到2%Pe/min以上。     

特约主编寄语

正根据国家"十三五"规划纲要,为加快能源技术创新,挖掘燃煤机组调峰潜力,提升我国火电机组运行灵活性,全面提高系统调峰和新能源消纳能力,2016年6月,国家能源局委托电力规划设计总院牵头研究制定我国火电机组灵活性升级改造技术路线,并选取了可再生能源消纳问题较为突出地区的22个典型项目作     

超临界350 MW机组深度调峰热工控制系统改造

随着我国产业结构调整和能源结构深化改革,为提高电网调峰和新能源消纳能力,火力发电机组提高运行灵活性,开展深度调峰已成为必然趋势。以某台超临界350 MW机组深度调峰试验为研究对象,分析火电机组深度调峰中热工控制领域现存问题,并根据试验情况,对低负荷稳燃控制、顺序控制逻辑、变负荷速率等方面进行优化,在无设备改造的前提下,实现了锅炉在无助燃方式下调峰至118 MW,并为后续设备改造提供可靠数据支撑。     

火电机组灵活性运行技术综述与展望

为有效解决大气污染问题,国家大力推进能源结构清洁化改革,风力发电、太阳能发电装机容量迅速增长,加之传统煤电产能过剩,导致电网调峰困难,这对现役火电机组的灵活性以及深度调峰能力提出了更高要求。本文以我国新能源发展趋势以及弃风、弃光程度为切入点,综述了提升火电机组灵活性运行的现状,针对火电机组现存调峰能力不足、负荷响应速度迟缓、长期偏离设计工况运行等问题进行了分析,并介绍了应对技术以及应用情况,在此基础上对火电机组灵活性运行下一步的工作方向进行了预测。     

大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度

当前,火电机组亟须进行深度调峰改造来提高电网大规模新能源消纳能力。文中对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行研究。首先,分析火电机组深度调峰成本,建立火电机组深度调峰的能耗成本、运行补偿收益以及备用容量成本的数学模型;然后,以综合运行成本最低为目标函数,建立考虑火电机组运行约束的深度调峰调度模型,并使用分支定界法求解调度模型;最后,以8台火电机组、1个风电场和1个光伏电站构成测试系统,分别从调峰深度、新能源消纳量、火电企业收益等方面对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行分析。算例结果表明：在文中所建优化调度模型中,火电机组深度调峰能显著提高新能源消纳量,但火电机组单位发电成本提高,火电机组效益明显下降。在当前深度调峰补偿标准下,火电机组深度调峰效益低于基本调峰。     

火电机组深度调峰经济性分析

随着电网调峰需求快速增长,对火电机组提高灵活性和调峰能力的要求越来越高。本文以湖南省某电厂一台300 MW亚临界机组和一台600 MW超临界机组为例,对火电机组深度调峰的运行经济性进行分析,并总结了相关风险应对措施。火电机组在30%～50%负荷率区间进行深度调峰时运营成本会出现明显上升,在目前的补贴政策下,火电机组调峰运行总体处于亏损状态。     

燃煤机组灵活性改造技术路线分析

随着我国碳中和及碳达峰的目标逐步推进,新能源发电量占我国能源总体比例不断提升,作为火电主力的燃煤机组在我国能源结构中的地位由主要电力来源转变为调峰电源。因此,燃煤机组开展灵活性改造成为行业趋势。就目前机组灵活性改造的主流技术路线进行对比研究,分别就火电机组+储能系统的技术路线及机组低负荷稳定运行下技术改造的适用范围及优缺点进行介绍,最后提出了在灵活性改造中应需遵循的原则。     

东北区域火电机组分级深度调峰经济效益分析

东北区域火电机组占比较高,随着风电等可再生能源大规模并网,电网对火电机组调峰的需求增加。火电机组参与分级深度调峰过程中,运行参数偏离设计值,会导致供电煤耗上升,成本增加。针对东北区域分级深度调峰市场规则,分析分级深度调峰政策、火电机组深度调峰能力与火电机组调峰发电成本。以某超临界350 MW机组为例,分析不同负荷下成本与补偿及煤价对调峰收益的影响,提出东北区域火电机组分级深度调峰最佳经济策略。     

660 MW超临界纯凝机组30%额定负荷深度调峰探索

随着国家能源与环保战略的不断推进,国家与西北电网关于火电机组灵活性改造相关补贴政策的逐步落实,以及电力公司多能互补工作的持续推进,中煤哈密发电有限公司两台机组深度调峰工作已经势在必行,并且在一段时期内将成为影响公司效益的一个重要因素。通过明确目标、认真策划与稳步推进,最终经过多次机组深度调峰试验与探索,证明了两台机组基本具备30%额定负荷深度调峰能力。     

汽轮机高、低压旁路联合供热应用研究

为接纳风电、光伏、水电等清洁能源,重点解决冬季供暖期火电机组供热与调峰之间的矛盾,火电企业纷纷进行各种热电解耦灵活性改造。对当前典型热电解耦供热改造技术特点进行对比分析,针对示范电厂汽轮机高、低压旁路联合供热改造,提供相关改造方案及应用数据,提出供热机组灵活性改造建议。     

规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析

火电机组深度调峰在提高风电利用率的同时降低了火电厂效益、增加了社会环境成本,文中多角度研究大规模风电并网条件下的火电机组深度调峰的经济性。首先根据火电机组的运行状态和能耗特性将其调峰过程分为常规调峰、不投油深度调峰和投油深度调峰3个阶段,并从技术角度分析影响火电厂深度调峰能力的主要因素,进而提出火电机组不同阶段的调峰能耗成本模型;建立了风电优先的经济调度模型,提出了基于煤耗量和基于期望产出的电力系统能源效率模型;并以典型10机系统为例进行仿真,从火电企业、风电企业和社会角度分析了大规模风电并网条件下,火电机组深度调峰的调度方案的经济性。研究成果将为制定火电机组深度调峰相关政策提供参考。     

考虑深度调峰的电力日前市场机制设计

中国电力系统缺乏灵活调峰资源,面临严重的弃风、弃光困局,迫切需要充分调动各种资源的调峰潜力。文中提出了考虑深度调峰的电力日前市场机制设计,将深度调峰、可再生能源消纳和日前市场相结合。设计了基于深度调峰报价和避免削减降价的市场机制,深度挖掘火电机组的调峰潜力,激励火电机组主动降低自身出力参与调峰,激励可再生能源出让部分发电上网的红利,从而以共赢的方式促进可再生能源的消纳。构建了考虑深度调峰的电力日前市场出清模型,实现火电与可再生能源在低谷时段的发电权交易,实现了火电深度调峰和日前市场出清的联合建模,解决了两个市场割裂的情况下难以考虑机组爬坡约束的问题。文中采用IEEE 118节点算例系统,验证了所提机制和模型的有效性。     

考虑火电调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度

风电等可再生能源大规模并网,对电力系统调峰能力提出了更高要求。分别从源、荷、储3方面挖掘系统的调峰能力:首先,在负荷侧利用价格型需求响应引导用户主动参与负荷调整,降低系统峰谷差;然后,在考虑火电机组调峰成本与调峰补偿的基础上,加入火电机组调峰主动性约束,该方法利用经济手段提高了火电机组主动调峰的意愿,为风电上网挤出空间;其次,在火电厂侧配置储能设备辅助调峰火电机组共同参与到系统的调峰辅助服务中,相当于增加了火电机组调峰深度;最后,以系统经济性最优和弃风率最小为目标函数,构建了考虑火电深度调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度模型,并给出算例分析,验证所提模型提升了系统调峰能力以及促进了系统对风电消纳。     

基于火电机组分级深度调峰的电力系统经济调度及效益分析

以风电规模化并网为背景,分析了我国现有火电机组的深度调峰能力,借鉴Manson-Coffin公式,给出了变负荷调峰下的机组损耗成本计算方法,建立了火电机组全过程调峰成本的分段函数;在全额接纳风电的基础上,以调度周期内火电机组总发电成本最小为目标,建立了基于分级深度调峰的电力系统经济调度模型。以某实际电网为研究对象,给出了不同调度策略下仿真结果,进而分析了基于等效替代的火电机组深度调峰效益。结果表明,对于算例系统,适当提高部分机组的调峰深度至额定容量的55%,可以提高整个系统的调峰效益;但是随着调峰深度的进一步增加,整个系统的火电机组深度调峰效益逐渐减小,在调峰深度大于额定容量的65%以后,深度调峰效益低于基本调峰。在规模化风电并网背景下,研究结果对制定相关火电机组参与深度调峰辅助服务的效益分析提供理论参考。     

基于低压转子光轴技术及蓄热技术的300MW机组灵活性改造

火电机组灵活性改造可提升机组的供热能力,提高机组深度调峰和快速启停能力,降低机组的发电煤耗。低压转子光轴改造和蓄热技术作为灵活性改造的重要手段被推广。对东北地区某亚临界300 MW机组低压转子光轴技术改造、蓄热技术改造进行了研究,研究表明:对300 MW机组进行低压缸光轴技术改造和蓄热技术改造是可行的,可大大提高机组供热能力和调峰能力,降低机组运行煤耗。     

AGC闭环实现电网深度调峰关键技术探讨

受到国内经济形势变化、电网火电机组供热期调峰能力降低、风电反调峰等多方面因素影响,目前华北电网峰谷差愈来愈大,电网调峰压力加剧。结合京津唐电网某直调电厂机组灵活性改造情况,对AGC闭环实现电网深度调峰关键技术进行了探讨,为相关火力发电企业机组深调峰改造提供了借鉴。     

提升火电机组灵活性改造技术方案研究

针对目前“三北”地区采暖期电负荷与热负荷需求不平衡日益加剧,火电机组在供暖期参与深度调峰热电解耦需求十分迫切的问题,从技术路线及方案适用范围等方面对提升火电机组灵活性改造的技术方案进行了详细地分析与研究,并针对具体工程确定了热水储热系统和电锅炉系统的工程设计方案。通过分析表明,热水储热系统、电锅炉系统及减温减压系统供热方案均能够在一定程度上提升火电机组的运行灵活性,增加机组调峰深度,不同方案有其各自的适用范围。