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。     

计及火电机组深度调峰成本的大规模风电并网鲁棒优化调度

规模风电并网背景下,电力系统加大火电机组的调峰深度,充分挖掘现有下调备用空间,将是应对风电出力不确定性的有效方式之一。文中考虑火电机组工作在深度调峰(DPR)方式下的附加煤耗损失和机组寿命损耗,提出了计及火电机组DPR成本的规模风电并网鲁棒优化调度模型。考虑风电出力不确定性,建立了包括基于风电出力预测场景的调度主问题和基于极端场景的调控子问题的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定度参数控制调度计划的保守性,最终优化出经济性最优的鲁棒日前调度方案。基于算例分析证明所述模型的合理性与有效性。     

基于深度调峰的火电机组热工控制策略优化

为消纳电网中大量接入的可再生能源,电网对电源侧的各发电机组灵活性提出了更高的要求。火电机组的控制系统既要满足电网侧调频深度及快速性的要求,又要保证机组在负荷大幅度变化时各项参数维持在一定范围,现有的热工控制策略无法满足当前深度的要求。在燃煤机组进行深度调峰之前,机组AGC、一次调频主要在50%~100%额定功率范围内投入。随着机组负荷的下降,机组各子系统的调节性能由于测点、执行机构、控制策略的影响,造成负荷升降速率、负荷调节精度、一次调频性能,不能满足电网调度的需求。通过现场调研,查看机组运行历史数据,查阅机组各主要设备的说明书及参数,参照相关标准对机组开展深度调峰摸底试验,对燃煤机组现有的热工控制策略进行了深入研究,找出了热工控制系统制约机组深调的各项因素。通过对机组热工控制策略的调整和优化,实现机组30%~100%工况下投入协调控制系统及各子系统自动控制,深调能力显著提升,为机组安全性、稳定性及经济性打下基础。同时获取电网的深调电价补贴,提高机组的盈利能力。     

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。     

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。     

新型电网结构下火电机组深度调峰控制策略的研究与应用

新型电网结构中,新能源渗透率逐步提高,其发电负荷的随机性、不可预测性对电网稳定性的影响逐步加大,需要以火力发电机组为首的常规能源快速稳定响应负荷需求,实现深度调峰运行,从而有效稳定电网有功平衡。由于火电机组30%负荷以下非线性特性明显,给水、燃料、风量等相互耦合特性更加显著,同时各个控制参数已接近或达到稳定运行下限,解决稳燃负荷以下运行安全性及变负荷速率之间的矛盾是目前火电机组深度调峰面临的问题。作为机组深度调峰运行的核心部分,控制策略的设计与应用能够有效提升机组稳定运行边界工况下的稳定性与快速性,避免AGC及一次调频性能考核,保证稳定运行,结合新型调峰技术进一步优化控制功能,成为新型电网结构下火电机组深度调峰运行的研究应用方向。     

330MW火电机组深度调峰下AGC控制优化研究及应用

深度调峰模式下负荷指令变化较频繁,且变化幅度较大,传统PID控制回路已难以快速响应、匹配深度调峰背景下的宽负荷段要求,导致单元机组协调控制系统多变量、强耦合、滞后大的缺点日益显现。针对单元机组协调控制对象存在多变量、强耦合的难题,建立基于多变量模型辨识技术的机组动态特性模型,优化机组主汽温控制策略,结合控制器实时挖掘计算并输出重要控制指令,最终实现机组的快速响应能力。     

超临界机组深度调峰研究及应用

一般火电机组参与AGC调峰,下限设在50%额定负荷。研究了超临界火电机组深度调峰过程,将下限设定在20%额定负荷,分析了超临界机组参与深度调峰需注意的问题,给出了具体的优化逻辑,提出通过滑参数运行的方法进行深度调峰,提出贮水箱水位偏差带控制算法,现场应用证明了该优化方法的有效性。     

含柔性负荷火电机组深度调峰的源荷协调分层优化调度

风电大规模接入对系统调峰带来巨大挑战,为解决因系统调峰能力不足导致弃风问题,提出一种含柔性负荷的火电机组深度调峰的源荷分层优化调度方法。该方法分为上层和下层两个优化模型,上层以系统峰谷差最小为目标,旨在减少系统调峰压力;下层模型以系统成本最小为目标,确定各个火电机组出力。通过实际算例对比柔性负荷优化前后系统总成本,验证所提调度方法的经济性和有效性。     

面向深度调峰的运行火电机组一次调频控制策略

优化运行火电机组一次调频控制效果,实现火电机组规范化运行目标,在面向深度调峰的情况下,开展了运行火电机组一次调频控制策略研究。首先,建立火电机组频率特性分析模型,评估机组的性能表现;其次,基于火电厂的运行状况、机组特性以及电网需求,设定深度调峰目标;在此基础上,根据火电机组的频率变化需求和响应能力,设置一次调频参数,设计一次调频控制算法,驱动执行机构的动作,实现调频控制目标。实验结果表明,提出的控制策略应用后,在机组负荷调整至40%Pe或30%Pe的扰动测试下,一次调频的实际性能表现均符合标准要求,实现了规范化调频控制。     

考虑可再生能源参与的调峰交易机制设计

长期以来,可再生能源一直被认作系统调峰资源的消费者,不能主动参与电力调峰。针对中国当前电力体制、市场机制和电力调度方式,探讨了调峰概念的定义和内涵,指出其具有普遍性、多样性、经济性、持续性和指向性5个显著特征,分析了各类资源提供调峰的效益与优势,在此基础上指出了可再生能源参与调峰交易的可能性和必要性。从调峰服务5个特征的角度,评述了国内已开展的调峰补偿和交易机制,并针对中国现货市场建立之前的过渡期,以理想调峰曲线作为调峰贡献的参照基准,以单位时段内上下调整功率作为交易标的,设计了考虑可再生能源参与的调峰市场交易机制,以期通过调峰交易激励各类资源提供调峰,促进可再生能源消纳和节能减排。算例分析表明了该交易机制的有效性和可行性。     

基于西门子F级燃气机组深度调峰技术研究

燃气机组深度调峰对电网的稳定运行起到关键性作用,依据机组实际运行情况,采用仿真机研究深度调峰技术,得出汽轮机进汽条件满足为深度调峰的基础,分析单循环与联合循环气耗、汽轮机进汽参数和深度调峰危害,提出深度调峰控制策略,为同类型机组提供借鉴.     

基于火电分级调峰深度的西南水电跨省消纳空间分析

准确掌握受端电网清洁能源消纳能力,是实现清洁能源从富集区外送、跨网消纳的先决条件。在考虑送受电双方清洁能源消纳的基础上,以受端电网调峰火电机组为优化对象,建立了受电区外购电最大接纳空间测算模型。以某实际电网为算例,将火电调峰深度作为衡量电网调峰能力指标,以5%为梯度,设置了调峰深度40%~75%,共8个场景,测算了8种场景下西南水电最大消纳空间。结果表明:随调峰深度的逐渐增加,受端电网水电可接纳量增加,剩余负荷标准差较原始负荷显著下降;当火电调峰深度达到70%时,电网接纳能力达到最大。研究结果可为西南水电跨省消纳及后期辅助服务市场设计提供参考。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

光储系统参与电网调频及调峰的综合控制策略

针对新能源发电逐步取代火电导致电网调频能力下降的问题,搭建了一种光储(photovoltaic-energy storage,PV-ES)系统模型,提出利用逆变器空闲容量参与系统调频/调峰的控制策略;设置储能电池禁用区、调频区、调峰充电区、调峰放电区4类荷电状态分区,保证储能电池的调峰和调频2种模式能够协调运行;构造了...     

计及抽水蓄能和火电深度调峰效益的抽蓄-火电联合调峰调用顺序及策略

针对抽蓄与火电机组联合调峰同步调用(synchronous dispatching of pumped storage-thermal, SDPT)、抽蓄定时抽发调用(timing dispatching of pumped storage-thermal, TDPT)顺序及策略所存在的问题,统筹抽蓄的调用效益和火电深...     

抑制风电并网影响的储能系统调峰控制策略设计

大规模风电并网引发调峰问题的本质原因在于风电出力具有不可控性,电池储能系统能够实现对电能的吞吐而被认为是控制风电出力、提高电网接纳风电能力的有效手段。针对风电出力反调峰特性导致系统调峰容量不足的情况,分析了大规模风电接入对负荷低谷时段常规机组出力计划制定的影响机制和储能系统对提高电力系统调峰容量的调控机制,设计了含动作死区参与负荷低谷时段调峰的电池储能系统控制策略。算例分析表明,所设计电池储能系统控制策略可有效减少因风电接入所引发的火电机组启停调峰次数,大大提高电网运行的经济性。     

深度调峰下超超临界机组再热汽温控制优化

火电厂在深度调峰过程中存在再热器出口汽温大延迟、大惯性和非线性等特点,使控制效果变差或难以投自动,提出一种基于模糊切换的仿人智能控制算法,对再热汽温控制系统进行优化,并利用粒子群算法结合控制经验对参数进行选择,仿真结果表明该方法增强了再热汽温控制系统的鲁棒性。在某1 000MW超超临界机组的实际投运中取得较好的控制效果,有效提高了机组的经济性和安全性。     

电池储能系统用于风电功率部分“削峰填谷”控制及容量配置

为缩减风电输出功率小时级的峰谷差,减小风电功率间歇性、波动性对规模化风电并网带来的不利影响,基于风电功率短期预测技术的小时级风电功率输出指令,提出风电功率部分“削峰填谷”控制策略,利用电池储能系统（battery energy storage system,BESS）缩减小时级尺度的风电功率峰谷差,并在各时间窗口内将风储合成出力的风电功率波动限制在一定的带宽范围以内;提出基于正态分布的储能功率计算方法,基于电池储能系统优化控制策略,分析电池储能系统实现部分“削峰填谷”控制策略与储能容量之间的关系。仿真实验结果验证该控制策略下储能容量配置的正确性与可行性。     

基于改进群优化算法的深度调峰机组一次调频建模

在深度调峰状态下,火电机组的一次调频性能已发生较大变化。为了解机组的一次调频出力变化情况以及为电网对深度调峰机组一次调频考核提供依据,基于一次调频模型的先验知识确定模型结构,结合一种全局搜索能力更优的改进群优化算法求取模型中未知参数。为了消除人为选取稳态值造成的建模误差,将稳态值融入辨识参数中,解决了常规模型辨识要求初始与结束状态必须达到稳态的问题。模型参数计算结果表明,在深度调峰状态下一次调频能力与常规负荷条件下相比调频裕度变大,为更好地发挥深度调峰机组一次调频能力,需对相关参数进行调整。