含大规模新能源的现代电力系统动态经济调度研究

随着化石燃料大量消耗,环境污染严重。虽然清洁可再生能源发电比例持续提升,但出现了严重的弃风、弃光现象。文章通过分析风、光、火打捆发电系统,引入弃风、弃光分段惩罚因子,在不影响电网稳定的情况下,尽可能多地消纳新能源。文章提出了以发电成本作为目标函数,分析新能源弃电量、火电机组的燃烧成本与启停费用,研究新能源日时序发电量,稳定充裕完成供电,使其经济最大化。文章采用SA-ABC算法对风、光、火打捆系统的经济调度优化做出深层研究,研究结果表明,多电源系统的动态经济调度对新能源的消纳有促进作用,有效提高了新能源利用率并降低了风、光、火打捆发电的总成本。     

计及风、光消纳的风电-光伏-光热互补发电二层优化调度

以风电、光伏、光热构成新能源互补发电模式,计及风、光资源消纳,建立将高载能负荷作为可调度资源参与新能源互补发电系统的二层优化调度模型,采用NSGA-Ⅱ和二进制粒子群算法求解模型。上层优化模型以互补系统输出功率波动最小和并网效益最大为优化指标确定各机组的出力,并且计算出弃风弃光量。在此基础上,下层优化模型针对上层优化模型造成的弃风弃光量,选取能够有效消纳风、光的高载能负荷参与电网调度。最后,以甘肃地区实际数据为例,验证了所提方法的可行性和有效性。仿真结果表明,光热电站的参与增加了44.3%的经济效益,减小了65.8%的输出功率波动,高载能负荷的参与减小了86.3%的弃风弃光量。     

Capacity demand analysis of energy storage in the sending-side of a power grid for accommodating large-scale renewables

我国新能源富集的"三北地区"弃风弃光现象严重,同时储能技术发展已逐步接近规模化应用水平。该文在分析影响新能源消纳问题的电网结构特性、储能技术应用发展方向与技术水平的基础上,基于电网可最大释放的新能源发电空间约束建立了以缩减弃风率与弃光率为目标的储能系统功率与容量配置的数学模型,结合储能投资成本与提升新能源消纳收益构成的投资收益比评估约束指标,提出了满足新能源消纳性能/投资成本比较优的储能容量需求计算方法,探索了储能提升新能源消纳能力的技术与经济可行性分析思路。以消纳风电和光伏为主的两省级电网为例,讨论了储能在送端电网中促进风电和光伏消纳应用中的作用及经济适用性,验证了该新能源消纳方案的可行性。     

光热发电对青海电网新能源消纳的影响

青海省新能源发电主要由光伏、风电构成,调峰运行困难。光热发电既是新能源又具有调节性,在提高系统新能源消纳占比的同时,可能对风电和光伏的消纳产生影响。以青海电网为研究对象,分析光热发电对青海电网新能源消纳的影响,研究光热发电在不增加新能源弃电率的情况下,提高青海电网新能源消纳占比的可行性。为模拟仿真光热电站跨日调节、储热放热的过程,采用基于数学优化的全时段生产模拟仿真程序,以周为尺度,计算全年8 760 h的系统运行状态,计及机组启停、水电跨日调节、抽蓄跨日调节、光热电站跨日调节等因素。研究成果可为青海电网的光热发展提供参考。     

风光火蓄联合发电系统日前优化调度研究

为提升规模化新能源的并网消纳能力,需要在电网中配置灵活性储能,并进行火电机组深度调峰。以考虑火电机组全过程调峰成本、污染物惩罚成本及新能源弃电惩罚成本的系统运行成本最低为优化目标,并结合系统运行约束,构建风光火蓄联合发电系统的日前优化调度模型。通过Yalmip优化工具箱对模型进行求解,得到风光火蓄联合发电系统在某夏冬典型日的优化调度结果,并与不考虑抽水蓄能的风光火联合发电系统进行比较。结果表明,所建立的模型能够实现风光火蓄联合发电系统的多能互补运行;通过抽水蓄能协调配合,能够有效缓解火电机组的调峰压力,从而降低新能源弃电率和系统运行成本。     

风光并网对河南电网系统稳态影响

大规模风光发电并网是未来电网发展的必然趋势,然而,风光发电功率的强间歇性与随机性势必会对电网的稳定运行和优化控制带来影响。以河南电网冬季大运行方式下的规模风电、光伏电源联合接入电网为研究背景,利用连续潮流法,计算在新能源发电接入系统后的区域电网潮流分布;考虑区域电网未来发展趋势,逐步增加新能源的渗透率,对系统内多类型节点电压越界情况分析,判断区域内电压薄弱节点,并计算系统风电与光伏发电的最大消纳量;应用P-V曲线潮流分析方法测算出电压稳定极限及对应的有功功率,得到不同渗透率下系统所对应的静态电压稳定性;同时结合日负荷曲线,分析在目前状态下及所计算的最大渗透率下,系统任一时刻各中枢点电压水平。结果表明：在目前及新能源最大渗透率下,系统各节点电压值均处于正常范围。     

基于转子储能的全功率变速水电机组低电压穿越控制策略研究

全功率变速水力发电机组是水力发电机组变速运行主要方式之一,能更快速度响应电网功率变化需求,对间歇性与随机性强的新能源消纳具有重要意义,其机组的低电压穿越能力是保障机组稳定并网运行的关键。提出了一种基于机组转子储能的低电压穿越控制策略,充分利用水力发电机组转子储能能力强和机组输入功率可以调节的特点,采用转子储能和调速器调节吸收控制电网电压跌落期间的机组不平衡能量,并根据电网电压跌落幅值通过网侧变流器向电网提供无功电流支撑。建立了系统各部件的数学模型,通过仿真比对了提出的控制策略与传统的策略,仿真结果表明提出的控制策略能有效抑制直流母线过电压,并向电网提供无功电流支撑,提高了全功率变速水力发电机组的低电压穿越能力。     

基于改进模型预测控制的“大机小网”下火电-光伏-抽水蓄能优化调度

光伏大规模接入加剧了"大机小网"电网的结构性问题,导致传统单断面优化调度难以实现最优运行。提出了一种基于改进模型预测控制(MPC)的多时间尺度火电-光伏-抽水蓄能联合优化调度模型。即对于日前优化调度,在系统运行成本中引入了光伏未消纳量和火电污染物排放量形成多目标函数;对于日内滚动优化,以跟踪日前计划值为目标,考虑了光伏出力极限场景调节能力约束与抽水蓄能机组启停速率约束,并采用自适应调节预测时域与控制时域的MPC方法改进了传统MPC。海南省某区域电网的实际运行验证了该综合模型的有效性。     

基于改进DNE极限域的含光热发电系统风光电消纳能力的评估方法

针对传统DNE(Do-Not-Exceed)极限域的风电消纳评估模型存在的缺陷,文章提出了一种基于改进DNE极限域的含光热发电系统风光电消纳能力的评估方法。首先,定义了爬坡需求,以计及风光不确定影响下连续时间断面间的系统可靠性,建立了改进DNE风光电消纳极限域模型;然后基于该模型,论述了光热发电对提高风光电消纳能力的可行性。同时,考虑风光联合出力及系统运行风险分布特点,以系统弃电与失负荷条件风险价值最小为目标,对风光电消纳域进行优化;最后,通过算例仿真验证了方法的有效性,并分析了风光预测误差及光热电站储热容量对评估结果的影响。     

基于网络安全稳定约束的新能源消纳能力评估方法

多直流馈入和新能源高比例渗透的背景下，考虑新能源出力随机性以及系统网络安全约束，准确评估电网新能源最大消纳能力，对促进新能源消纳具有重要意义。因此，该文提出一种基于网络安全稳定约束的新能源最大消纳能力评估方法。综合考虑发电机组调节特性、多直流调节功率等因素对新能源最大消纳能力的影响，采用概率分布离散模型描述新能源分布的随机性，建立以电网静态电压稳定和发电机出力等约束的新能源消纳能力计算模型，并通过离散概率运算，实现新能源并网多场景状态模拟，求解新能源最大消纳功率的离散分布，进而计算多场景运行的新能源最大消纳容量。最后，利用改进IEEE 39节点系统进行多场景仿真分析，仿真结果表明，所提方法有效反映多场景运行状态下新能源消纳能力。     

风力发电在渭河堤防工程的开发展望

渭河横贯关中腹地,风力资源丰富,风能是一种环保的可再生能源。渭河堤防全线贯通,为开发利用河道风力优势提供了方便。发挥渭河流域河道堤防潜能,建立风力发电场,将风能转化为电能,可提升河道的经济能效,美化沿岸环境,促进周边城市的旅游发展和经济发展。     

Studies on the effect of temperature of the electrolytes on the rate of production of hydrogen

In this technical note, the electrolysis of a synthetic alkaline electrolyte was carried out at different temperatures varying between 10°C and 80°C and the effect of temperature on the rate of hydrogen production was studied. It was found that at a higher temperature of the electrolyte the rate of production of hydrogen was higher. However, the rise in the efficiency of the production of hydrogen was not significant at higher temperatures.     

凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响

以热力系统变工况为基础建立了凝汽器真空的变化对机组运行经济性影响的数学模型，研究了凝汽器存在缺陷对开式循环水系统优化结果的影响。对具有两台循环水泵的300MW凝汽机组计算表明，凝汽器存在缺陷导致其传热系数降低时，双泵运行比单泵运行更经济的临界负荷也随之降低。这一结论对指导循环水系统的经济运行具有一定的理论和实际意义。     

“U”型井开发煤层气适应性研究

国内外煤层气研究成果和生产实践证明,需要不同类型的钻井开发煤阶、含气量、含水量等关键参数相异的煤层,以实现煤层气产能最大化。作为一个新的钻井类型,研究"U"型井适合钻探的煤层类型对于提高其产能,实现中国煤层气产业化至关重要。为此,选取沁水、鄂尔多斯盆地等中、高煤阶盆地,根据其地质资料及煤层气生产资料,从煤阶、煤层厚度、煤割理与钻进方向关系、含水量、煤层倾角等方面阐述了"U"型井钻井适应性,认为低煤阶煤层因硬度、密度低,采用"U"型井钻探容易引起坍塌;"U"型井采用两井连通、地质导向、远距离穿针等新技术,而厚煤层在有效使用这些技术的同时,更容易实现在煤层中钻进;"U"型井具有水平井和直井两个井口,可以更有效排出高含水煤层中的承压水,同时也可利用煤层坡度,将直井设置在煤层下倾方向,利用重力排水采气;"U"型井中的水平井具有方向性,垂直于面割理方向钻进可以获得较大产能。以上研究成果表明:"U"型井可以有效开发割理发育、具一定倾角、高含水的中高煤阶厚储层。该研究成果为"U"型井高效开采煤层气指明了方向。     

粗糙度对压气机叶栅性能影响研究

受工作环境的影响,空气中的杂质进入到压气机内部,这些杂质冲击压气机部件表面造成壁面粗糙度增加,严重时会造成叶片损伤,严重影响压气机的安全稳定运行。为了分析粗糙度造成压气机性能衰退的气动原因,首先需要研究粗糙度对叶栅性能的影响。选择某双弧形压气机叶栅作为研究对象,首次使用一种多控制点叶型型线变化的方法模拟二维粗糙叶片表面,从而实现粗糙叶片的物理模型体现。数值模拟计算过程中避开了传统的、经验式的壁面函数方程,提高了数值模拟对于粗糙表面的计算精度。研究了不同粗糙度以及不同粗糙位置条件下叶栅各方面的损失变化。研究结果表明：当叶栅表面完全粗糙时,尾迹损失值较光滑叶栅升高33%;叶背前缘20%位置的粗糙度对叶栅性能影响最大。     

叶顶间隙对离心式压气机效率的影响研究

针对涡轮增压器压气机的叶顶间隙进行数值模拟计算,探究其对压气机效率损失的影响。研究结果表明:在均匀叶顶间隙下,随着叶顶间隙的增大,压气机的效率随之降低;在恒定转速下,随着压气机稳定流量的增加,叶顶间隙变化引起的效率衰减量逐渐增加;在恒定流量下,随着压气机转速的增加,叶顶间隙的变化引起的效率损失逐渐减小;在变叶顶间隙下,叶轮出口叶顶间隙的减小可以使压气机效率得到明显的改善。     

可再生能源电厂并网对地区电网的影响

生物质能发电、风电、水电等可再生能源机组的并网将改变地区原有的电力系统的特性.文章从地区电网的动态稳定性、供电可靠性、调度运行、网供负荷预测、电能质量等方面就可再生能源电厂并网对地区电网的影响进行了分析,对如何消除不利影响,实现电网安全、稳定、经济地运行,提出了一些对策.     

上风向山头对风电机组的安全性影响研究

  目的  由于生态保护和风场边界等条件的限制,有些机位点的主风向方向存在明显山头障碍物遮挡,影响了机组的发电量和安全性能,文章旨在研究减小山头对机组影响的方法。  方法  基于STAR-CCM+软件平台对主风向上有山头遮挡的机位点附近地形进行了数值模拟,分析了扇区管理、提高轮毂高度、地形修整等方法对机组的安全影响。  结果  结果表明:扇区管理、提高轮毂高度和地形修整都能改善风机的安全性。但在该项目中,采用双平台的地形修整的方法对改善风机安全性更加有效。  结论  分析结果可为如何降低来风方向的山头对风机的影响提供方法参考。     

管束模块位置对凝汽器性能影响的研究

采用数值模拟方法研究了某双管束模块凝汽器壳侧的蒸汽流动、传热情况,定量分析、比较了不同管束模块布置位置对于凝汽器性能的影响。结果表明将管束模块对称地布置于凝汽器中心位置时,凝汽器性能并非最佳,将管束模块往壳壁方向稍做偏移可能会获得较低的凝汽器压力。论文工作为凝汽器的工程设计提供有益的思路和参考。