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%。     

蓄热技术在600 MW机组灵活性改造上的应用

在弃风弃光问题日趋严重以及供热机组“以热定电”的运行方式限制下,通过对机组进行灵活性改造,在保障机组的供热能力同时使其具备调峰能力。本文通过开展大型蓄热罐技术在600 MW供热机组上的应用研究,实现机组在用电低谷期蓄热,在用电高峰期利用蓄热罐供热并且使参与电网调峰。首先,对大型蓄热罐的设计建设展开研究,根据电厂现有条件以及实际供热需求设计蓄水罐容量、布水方式等关键参数;随后分析了蓄/放热系统的经济运行方式。实际应用效果显示,该设计具有较好的适用性,值得进一步推广。     

含蓄热的太阳能辅助供热机组供暖期调峰性能分析

基于热力学第一定律和质量守恒定律,提出含蓄热的槽式太阳能辅助供热机组集成方案,制定蓄热系统的运行策略,分析机组调峰能力,并且在此基础上,以某330MW供热机组为例进行算例分析。结果表明:配置太阳能蓄热可显著增强中国北方地区供热机组的调峰能力,根据算例分析,夜间低谷时段调峰容量得到极大增加,特别是下调峰能力提高较大,从而有效降低机组的最小电出力;通过引入蓄热系统,不但可增强机组下调峰能力,而且能降低太阳能的间歇性对系统造成的扰动,是一种有效的太阳能利用方式。     

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。     

基于供热系统热惯性供热机组短时深度参与电网调峰及风电消纳研究

针对我国供热机组占比高的北方寒冷地区特别是东北地区的电网,在冬季供暖期间存在严重弃风的问题,提出了利用供热系统的蓄热特性,供热机组短时深度参与电网调峰及风电消纳的方法,并建立了供热系统热惯性数学模型和含供热系统热惯性供热机组短时深度参与电网调峰及风电消纳的数学模型。结合案例的详细计算说明了配合电网在用电高峰时段,采取供热机组对建筑物提前蓄热的办法,蓄热时间为6. 44 h,在电网低负荷时,供热机组降适当减少供热量进而减少电负荷,利用建筑物和热网的蓄热量满足供热要求,放热时间为8. 26 h,从而获得更加深度调峰容量空间协助电网度过低谷并消纳风电等可再生能源,具有可行性和可操作性。供热机组按最小抽汽量114. 3 t/h运行时,每台机组可为风电并网增加约162. 96 MW的容量。     

300MW供热机组调峰性能及其影响因素研究

研究供热机组的调峰性能,对保证电网安全运行,增强电网消纳可再生能源的能力具有重要意义。以某300MW供热机组为例,充分挖掘厂家提供的设计数据,建立了供热机组调峰性能的预测模型,得到了供热量与机组负荷、主蒸汽流量与机组负荷的关系,分析了影响调峰性能的主要因素,计算了供热机组的可调峰范围。结果表明,当供热量一定时,机组存在最大负荷和最小负荷,随着供热量的增加,机组的最大负荷降低,最小负荷升高,机组的调峰性能将变差。排汽压力升高、汽水损失率增加、返回疏水温度下降也将使机组调峰性能变差。     

基于分支限界法的火电机组负荷分配研究

针对大规模新能源并网调峰问题,提出不同调峰阶段火电机组负荷分配方法：分析火电机组调峰能力、调峰成本及二者之间的关系;以总煤耗成本、机组启停成本之和最小为目标,建立不同调峰阶段火电机组负荷分配优化模型;根据火电机组爬坡率、滑坡率,提出参与负荷分配机组的组合策略,并使用分支限界法对负荷分配优化模型求解。算例表明,随着火电机组调峰深度的增加,机组煤耗成本和启停成本减少,深度调峰运行下附加煤耗成本和机组损耗成本增加。     

低压缸零出力技术对供热机组深度调峰性能影响及调峰补偿标准探讨

针对300 MW等级抽凝供热机组,利用Ebsilon软件对其进行建模,研究了低压缸零出力技术改造后相同供热负荷运行条件下机组的调峰性能及经济效益变化,并据此核算了调峰损失电量的补偿标准。研究表明：在供热负荷300 MW时,可使机组增加调峰深度52.76 MW,运行经济效益减少0.78万元/h,调峰损失电量的补偿标准为0.14~0.15元/（kW·h）;在供热负荷变化时,可使机组增加的调峰深度基本不变,维持在51 MW左右,但是机组能达到的最低调峰负荷率随着供热负荷的增加而上升,同时调峰损失电量的补偿标准与标煤价格呈线性减少的关系     

650 MW超临界机组低压缸零出力技术的灵活性调峰能力及经济性分析

以某电厂650 MW超临界机组为研究对象,针对机组传统供热改造后"以热定电"调峰灵活性较差的运行问题,提出了"低压缸零出力技术"的工作原理和提高机组热电解耦能力的改造方案,并分析了"低压缸零出力技术"改造后的灵活性调峰能力及经济性。结果表明:额定工况发电负荷由改造前的458.6 MW降至353.3 MW;额定工况供热负荷由改造前的540.6 MW增加至821.95 MW;额定工况发电煤耗由改造前的238.2 g/(kW·h)降至201.7 g/(kW·h),可大幅提高机组的灵活性调峰能力和供热能力,经济效益显著。     

200 MW机组低压光轴供热技术调峰能力及经济性分析

介绍了"低压光轴供热技术"的工作原理和改造方案,并对某电厂200MW机组采用"低压光轴供热技术"改造后的调峰能力及经济性进行了分析。结果表明:"低压光轴供热技术"改造后,机组带工业抽汽50t/h,额定工况下发电负荷为148.39MW,机组不带工业抽汽,额定工况下发电负荷为153.35MW;在相同的主蒸汽流量(659.7t/h)下,单机供热负荷增加了136.5MW,单机供热能力增加了64.35%,单机发电煤耗降低了90.9g/(kW·h);改造前全年机组平均发电煤耗约285.1g/(kW·h),改造后全年机组平均发电煤耗约263.22g/(kW·h),全年机组平均发电煤耗下降约21.88g/(kW·h)。可见,通过"低压光轴供热技术"改造后,可大幅提高机组的调峰能力和供热能力,经济效益显著,该技术具有广阔的推广应用前景。     

660 MW燃煤机组瞬态过程能量分布特性研究

厘清变负荷瞬态过程中燃煤机组的能量分布特性是研究瞬态过程能耗的关键问题。本文以660 MW超超临界机组为对象,建立了全系统模型,获得了不同瞬态过程中机组各主要换热设备包括金属蓄热与工质蓄热在内的基础蓄热,以及受过程控制迟延影响的附加蓄热。结果表明：低压加热器和低温过热器分别为基础蓄热最小和最大的两个设备;变负荷过程中,基础蓄热随机组负荷值增大而增加,附加蓄热随机组负荷值增大而减小;整个工况下附加蓄热最大值为145.64 kW,与基础蓄热相比较小。     

330MW高背压供热机组热力特性研究

精确掌握热电联产机组电功率-热负荷-标准煤消耗量的关系特性,可以对机组进行精细化管理,实现运行成本最小化及盈利最大化。基于EBSILON软件建立的评估模型,对采用吸收排汽余热的某330MW亚临界高背压供热机组,计算分析了热网循环水流量、回水温度、汽轮机进汽流量等参数对供热特性的影响规律,研究了高背压供热模式的电功率-热负荷-标准煤消耗量的关系特性。结果表明:高背压供热机组以热定电模式运行,调峰能力较差;不同电负荷下机组总标煤消耗量随供热负荷率增加呈线性增加趋势;与连通管抽汽供热模式最大供热工况相比,给定汽轮机进汽流量,高背压供热模式具有较高的电负荷和热负荷能力;给定供热量下高背压供热模式具有较好的供热经济性:供热负荷率为60%、70%和80%时,标煤消耗量差值分别为11.78t/h、15.69t/h和19.61t/h。建议供热机组以能耗最低或盈利值最高为目标,进行供热机组厂级优化分析,实现智能优化控制。     

600MW超临界“W”火焰锅炉灵活性改造研究

火电灵活性改造已成为消纳新能源的重要手段。本文以某600MW超临界“W”火焰锅炉为例,介绍了超临界“W”火焰锅炉灵活性改造研究,主要包括最低稳燃负荷试验、存在的问题、灵活性改造方案、改造效果,并对灵活性改造项目进行了财务评价。通过灵活性改造,机组深度调峰能力由42.5%额定负荷降至30%额定负荷,新增75MW深度调峰调节能力,项目资本金内部收益率为10.31%,效益显著,可以为同类机组的改造提供参考。     

利用热网及建筑物储热的热电联产机组深度调峰能力分析

利用热网及建筑物储热特性实施的"热电解耦"运行方式,是加深热电机组调峰深度的有效途径;考虑热网及建筑物储热后,研究热电机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力,对电网负荷调度及电厂运行具有重要意义。采用机组变工况模型、热网及建筑物换热模型,以某310 MW直接空冷热电联产机组为研究对象,分析了供热期内机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力。结果表明:利用热网及建筑物储热实施调峰,根据供热面积不同,其调峰能力可增加20～35 MW;相同供热面积下,机组深度调峰能力随室外温度变化相差较小。     

基于热网及建筑物蓄热特性的大型供热机组深度调峰能力研究

针对我国北方区域电网风电并网后在冬季供暖期经常弃风情况,以及电网内存在高比例的大型供热机组的特点,提出了基于热网及建筑物蓄热特性的大型供热机组深度调峰的方法,并建立了深度调峰的数学模型;通过案例计算,在一定范围内大型供热产热量的变化不会影响供热质量。在采暖期间,热网配合电网低谷深度调峰适当降低热负荷运行,在电网调峰容量十分紧张情况下利用建筑物具有蓄热特点适当减少供热量,从而获得更加深度调峰容量空间协助电网度过低谷具有可行性和可操作性;建立的数学模型可计算出提前蓄热时间和放热时间以及机组的深度调峰能力,为电网调度进行供热机组深度调峰提供了科学的依据。     

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。     

大型蓄热水罐流动传热模拟

为实现热电解耦,可通过在热电厂配置大型蓄热水罐,在供热负荷低时将多余热量储存在水罐中,在供热负荷高时将热量释放出来,从而提高火电供热机组深度调峰能力。为确保蓄热水罐在充放热过程中有较高的运行效率,必须保证罐内斜温层的稳定。本文对某大型蓄热水罐进行了流动传热模拟,验证了水罐结构及布水器设计的可行性,为蓄热水罐设计提供一定参考。     

不同规模供热水网辅助热电联产机组调峰性能的模拟研究

利用供热水管网蓄能可提升热电联产机组参与电网调峰调频的能力,本文建立供热水网与热电联产机组的耦合模型,分析了不同规模供热水网温度波动情况以及供热管道末端温度的动态响应时间。单程管长分别为10 km、20 km、40 km管道的工况下,供热管道末端温度响应时间为2.5 h、5.0 h、11.0 h。通过汽轮机变工况建模,分析了汽轮机输出功率的变化,结果表明,在此间歇性供热的情况下,机组最小电负荷降低了37.41MW,最高电负荷升高了58.25MW,使用热网进行蓄放热能有效提升机组运行灵活性。     

基于四川水电调峰外送情景下的受端电网接纳空间分析

当前有关四川水电跨省消纳研究多以水电外送电量最大化为目标而忽视了受端电网调峰压力问题,实际上若受电区调峰形势严峻,则难以实现水电跨省最大化消纳的真正落地。鉴于此,为缓解四川水电跨区消纳与受电区调峰压力之间的矛盾,文中在考虑受电区本地清洁能源消纳和电力系统可调容量基础上,以外送水电负荷追踪能力最大化为目标,构建了四川水电调峰外送方式下的受端电网接纳空间测算模型,以重庆电网为算例,设置汛期高负荷水平日、中等负荷水平日和低负荷水平日3种场景,计算了重庆电网接纳空间水平,然后与四川水电常规外送方式进行比较,结果表明：四川水电调峰外送方式下,3种场景中重庆电网可在其调峰能力之内接纳四川水电54 525 MW·h、31 340 MW·h和22 082 MW·h;四川水电调峰外送情境下,主要承担重庆尖端负荷,削减了电网负荷峰谷差,3种场景中受电区调峰压力分别降低了20%、14%和9%;与四川水电常规外送方式相比,四川水电调峰外送方式有效降低了重庆调峰运行成本,缓和了受电区调峰压力,更有利于电力系统安全经济运行。