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%。     

基于风电-蓄热式电锅炉联合供暖的风电消纳多目标双层优化调度

为解决中国"三北"地区供热期间"风热冲突"问题,在风电消纳困难的电网末端加装蓄热式电锅炉,利用弃风电量进行供热以促进风电就地消纳。该文以弃风消纳最大和运行成本最小为目标建立基于风电-蓄热式电锅炉联合供暖的风电消纳多目标优化模型,提出双层优化求解的思想,并采用改进型多目标粒子群优化算法进行求解,对生成的Pareto解集使用模糊隶属度法进行筛选。基于中国吉林省某示范工程的实际数据的仿真结果验证了该方法能够有效降低运行成本,提高风电消纳水平。     

计及弃风的“电气互补-冷热联供”模式研究

针对弃风严重以及传统供暖方式存在难以“热电解耦”的问题,提出一种将蓄热式电锅炉、燃气锅炉、吸收式制冷机相结合的“电气互补-冷热联供”弃风消纳模式。首先,根据弃风和冷热负荷特性建立“电气互补-冷热联供”模型;然后,考虑供暖与制冷成本,构建“电气互补-冷热联供”经济性模型;最后,通过算例分析与传统“燃气锅炉-空调”供暖制冷模型的经济性进行对比。结果表明：所提模式可在消纳弃风的同时减少碳排放量,达到提升系统收益的目的。     

Economic analysis of electrical heating with heat storage using grid integrated wind power

针对冬季供热期我国北方地区因电网风电接纳能力不足导致的严重弃风问题,研究了电力市场背景下采用蓄热式电采暖提高电网风电消纳规模的经济性评估问题,考虑弃风电量、弃风电价等因素影响,建立了弃风蓄热式电采暖系统的经济性评估模型,分析了影响蓄热式电采暖系统经济性的关键因素。结合某清洁供暖示范工程进行算例分析,分析了协定弃风电价对系统经济性的影响,对所提出的经济性评估模型的有效性进行验证,为蓄热式电采暖可行性分析奠定了理论基础。     

基于风电、储(热)供暖系统的电网优化调度研究

为了解决北方风电弃风严重的问题,提出通过蓄热式电锅炉进行供暖消纳风电的策略。首先考虑到风电具有不确定性,通过对预测误差区间离散化处理,建立误差较小的风电预测模型。然后将电网系统与供暖系统结合,实时监测供暖系统的出水、回水温度,通过电网调度发布指令,并以弃风率最小为目标函数进行优化调度。最后通过北方某地区的供暖数据,建立3种不同场景进行对比分析,验证调度模型能够提升风电消纳,同时缓解电网波动,起到"削峰填谷"的作用。     

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。     

含附加热源和需求响应的电热联合系统运行优化

为缓解供暖期弃风高发问题,从解耦供热机组“以热定电”约束、提高电网调峰能力角度出发,文中提出考虑附加热源与需求响应的电热联合系统优化调度模型。系统中储热和电锅炉作为附加热源共同作用以降低机组热电耦合关系,并且在系统负荷侧通过需求响应增强电网调峰能力。以最低运行成本为目标综合考虑弃风惩罚成本、需求响应成本及系统内各单元约束建立电热联合系统调度模型。通过遗传算法进行求解算例,对比分析了系统在传统的热电联产、仅考虑需求响应、系统中引入附加热源、含附加热源-需求响应联合运行4种不同调度方式下的风电消纳效果。分析结果表明,所提方法的风电消纳能力最优且具有最佳经济性。     

冬季风电消纳的两种途径的节能分析

冬季北方地区风电等清洁能源消纳矛盾突出,热电联产机组运行容量占比高、受热负荷的约束调峰能力差是造成弃风、弃光的主要原因。在解决弃风、弃光等问题上,针对北方冬季风电消纳的两种途径,依据热力发电厂热经济性评价方法,对不同形式的机组、采取不同深度调峰的改造技术路线,进行了节能分析。提出了在发电侧纯凝机组应首先进行深度调峰、热电联产机组采取增设蓄热罐改造进行深度调峰,为风电等清洁能源让出发电空间;在用电侧对供热锅炉实施电锅炉改造,消纳剩余的风电,实现经济效益和社会效益的最大化。     

蓄热电锅炉参与能源互联的应用模式探究及发展趋势分析

针对大规模新能源发电和分布式可再生能源发展过程中出现的严重弃风、弃光现象,结合“洁能+储能+智能”的未来发展方向,提出蓄热电锅炉参与能源互联的应用模式。对蓄热锅炉的发展现状进行梳理和分析,并简要介绍目前蓄热电锅炉的运行机理和主要的运行模式。在此基础上,探究蓄热电锅炉在能源互联中“源-网-荷”三侧的应用,提出蓄热电锅炉参与能源互联的集中控制与分散控制两种应用模式。     

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。     

电蓄热锅炉集中供暖技术研究

电蓄热供暖技术既能够消纳风电降低弃风率、响应火电灵活性改造政策,同时能够满足北方地区的供暖需求,在相关财政政策的支持下具有可观的经济性,市场前景良好。通过对电极锅炉+水蓄热装置、固体蓄热式电加热装置、电极锅炉+低温相变蓄热装置、高温相变蓄热式电加热装置等四种不同电蓄热装置生产厂家以及实际案例的调研,分析比较不同的电蓄热技术特点,建立戴布拉图模型,针对不同的需求推荐合适的电蓄热技术路线。     

河水源热泵与蓄热电锅炉联合供暖系统研究

为提高电力供暖的经济性,本文设计了一种河水源热泵和蓄热电锅炉联合供暖系统.并根据某10万m2小镇的供暖需求进行了方案设计.通过采用不同输出功率分配的热泵和蓄热电锅炉组合方案,对各方案的运行费用、初投资费用和污染物排放进行了对比研究.研究结果表明,随着热泵供暖负荷的增加,设备的初投资随之增加,而运行费用和污染物排放随之减少.根据三个指标综合判断,方案2的8台热泵和1.4 MW的蓄热电锅炉为最优方案,运行费用为39.6元/m2接近燃煤采暖的费用,且污染物排放相比于燃煤供暖每年可减少30 t.     

基于弃风弃光或低谷电加热的熔盐蓄热供热技术及其评价

弃风弃光或低谷电加热的熔盐蓄热供热系统,是利用弃风弃光电或低谷电加热低温熔盐并储存能量,以满足供暖及供热的要求。该系统的主要设备包括:低温熔盐罐、高温熔盐罐、冷盐泵、热盐泵、熔盐电加热器、熔盐换热器以及熔盐管路和连接件、预热伴热装置等。与同类型储能系统相比,基于弃风弃光电或低谷电的熔盐蓄热供热系统具有环境更加友好、改造成本低、占地面积小、电网友好、负荷稳定可调等优势,可实现弃风弃光的就地消纳和电力削峰填谷,提高可再生能源利用率,是燃煤替代、解决北方雾霾的有效途径之一,应用前景广阔。以辛集低谷电加热熔盐蓄热供暖工程为例,分析其经济性及环保效益。结果表明,项目的经济效益可观,环保效益非常显著,每年可减少二氧化碳排放1889t、粉尘排放70t、二氧化硫排放6t、氮氧化物排放5.3t。     

复合热泵系统在某楼宇智能表库中的应用

某楼宇智能表库主体建筑原采用蓄热电锅炉系统,因锅炉设备用电功率较大、耗电量大、蓄热水箱体积大,这不仅造成主体建筑选用的变压器容量偏大,锅炉房占用面积大,并且还存在供暖季运行电费偏高等问题。针对这些问题,我们从节能角度考虑,将蓄热电锅炉系统改为地源热泵和空气源热泵复合系统,然后经过分析,优化管管路后确定技术方案并实施。通过对技术方案应用后的效果进行试验分析,结果表明地源热泵和空气源热泵复合系统的节能效果明显。     

耦合电锅炉和储热的热电联合系统风电消纳分析

冬季供暖期“以热定电”的运行模式限制了电力系统的灵活性,导致风电消纳能力不高,因此需要加强对电网和热网的协调调度。文中建立了一个包含电锅炉和储热装置的热电联合系统优化调度模型,并以一个实际的案例为例,分析了四种场景下系统的风电消纳情况和运行成本。结果表明,电锅炉和储热装置在风电消纳机理上有明显不同,电锅炉更能够增强系统的风电消纳能力,而储热装置更容易降低系统的运行成本,电锅炉与储热装置的协调运行可使系统的风消纳能力和运行成本达到最优。     

基于风电消纳评估的电力系统鲁棒低碳经济调度

在低碳经济背景下对供暖期电力系统风电消纳进行研究。首先对系统风电消纳能力进行评估,并应用于风电预测不确定区间处理;然后以系统的总发电煤耗成本最低以及碳排放量最少为目标,引入平均有效目标函数,建立计及储热装置、热电联产电厂、碳捕集装置以及蓄热电锅炉组成的电力系统鲁棒低碳经济调度模型。采用多目标细菌群体趋药性算法(MOBCC)对系统目标函数进行求解。结果分析表明,对风电的不确定区间进行处理,可减小不确定区间,能够使调度结果更加贴近实际,并且储热装置、蓄热电锅炉和碳捕集装置的加入对系统低碳性与经济性有积极作用。     

考虑热网特性的电热联合系统辅助服务调度

针对传统的热电系统调度中,热电机组的“热电耦合”限制其调峰范围,导致弃风高发问题,分析了热电机组可参与辅助服务的调节容量,在目标函数中计及辅助服务调峰激励机制,构建考虑热网特性的热电调度模型,进而通过算例仿真,对比热网蓄热特性、传热特性和热力系统参数对于系统调节容量及风电消纳的影响,确定了不同热网特性下热电机组调峰成本变化,验证了所提模型可提高机组调峰和风电消纳的经济效益。     

提高风电消纳的大容量储热系统优化控制策略

考虑电力系统、热负荷和电储热系统的多种约束条件,以弃风成本及常规机组污染排放的惩罚函数为目标函数,然后提出电储热的储热控制策略,最后利用风电场实测数据开展仿真。分析在该控制策略下的弃风消纳效果及不同热负荷水平下弃风的利用情况,验证储热控制策略的有效性。     

蓄热式电锅炉蓄热实验及研究

对固体蓄热式电锅炉结构进行研究,针对固体蓄热式电锅炉蓄热体的结构,探究其对于电锅炉蓄热过程的影响。固体蓄热式电锅炉利用低谷电蓄热将电能转化为热能,实现绿色环保节能减排。采用有限元分析软件ANSYS对蓄热体几种不同结构的蓄热放热情况进行模拟,观察研究所得温度分布情况,对进一步优化固体蓄热式电锅炉有一定的指导意义。