采用二级热网电锅炉调峰的消纳弃风机理及经济性分析

针对中国西北、华北、东北(简称"三北")地区冬季供暖期弃风现象日益严重的问题,在研究电负荷特性、热负荷特性与风电场出力特性相关性基础上,结合电网调峰、热网调峰特点,提出二级热网配置电锅炉进行日调峰的消纳弃风方案。分析了方案的消纳弃风机理,研究了调峰电锅炉的启停控制策略,构建了基于二级热网电锅炉调峰的电热联合系统优化调度模型,并分析了方案的经济性。研究表明,该方案能在降低热电机组热负荷峰值、"以热定电"必发电功率的同时增加电网负荷谷值,从而为风电上网留出更大空间,提升风电消纳率,且能为整个电热联合系统带来经济收益。     

基于生命周期理论的储热式电锅炉经济性对比分析

新能源的高比例渗透对我国风力与光伏发电的经济与效益产生影响,导致电网灵活性下降、调峰能力不足、就地消纳困难、弃风弃光等现象的发生。针对当前电力系统所处的困境,有必要适度发展蓄热技术,研究基于风电和光电就地消纳的熔盐蓄热技术,提高电力系统调峰调频能力,有效发挥移峰填谷的优势。以江苏省的学校、医院锅炉使用情况为依据,进行电能替代潜力分析,通过建立生命周期成本模型(LCC)对不同类型的锅炉进行经济性对比分析,包括初投资成本、运行成本、维护成本,从而为设备选择、投资优化提供依据。     

电锅炉配置方式对弃风消纳效果的影响研究

配置电锅炉可削热峰填电谷,是消纳"三北"地区弃风的主要途径之一。对比分析源侧集中式与荷侧分布式配置电锅炉的弃风消纳效果。首先在机理上从热网衰减对热源供热功率影响、热网延时对热电机组供热功率影响、热网延时对电锅炉供热功率和填谷效果的影响三个方面分析了两种电锅炉配置方式的消纳弃风效果的异同。然后分别构建了两种电锅炉配置方式的电热联合系统的调度模型。通过实例仿真分析,证明了荷侧分布配置方案的热网总损耗更小,热电机组供热功率和"以热定电"功率更小,电锅炉的填谷效果更好,弃风消纳效果更佳。     

热网特性对弃风消纳效果的影响研究

储热可平移热负荷,通过削热峰填热谷解耦热电机组"以热定电"约束,提高风电消纳率,故而研究了热网储热、衰减、延时特性对弃风消纳效果的影响。分析了不考虑热网衰减、延时特性时管网储热的弃风消纳机理以及热网衰减、延时特性对管网储热弃风消纳效果的影响。建立了管网储热模型,构建了计及热网储热、衰减、延时特性的电热联合系统调度模型。实例仿真分析结果表明:管网储热配合电锅炉可进一步消纳弃风,且可替代储热式电锅炉的储热装置,节约装置成本;衰减特性引起了热网供热损耗和热源供热功率增加以及管网储热量减少,不利于消纳弃风;延时特性使热电机组供热功率与风电错峰,有利于消纳更多弃风,但不会影响管网储热量和管网储热的弃风消纳效果。     

蓄电池协调电锅炉消纳弃风控制策略

为减少弃风,将风电以电锅炉风电采暖的方式接入电网,并引入蓄电池储能装置,建立蓄电池协调电锅炉消纳弃风小型电力系统模型,提出蓄电池协调电锅炉消纳弃风联合控制策略。利用DIgSILENT/PowerFactory仿真软件,通过控制电锅炉与蓄电池,对比分析系统加入控制策略前后弃风消纳的情况。仿真结果表明,该控制策略能有效促进系统对风电的消纳。     

计及热网特性的电热联合系统调度方法

电力系统与热力系统协调优化运行是提高风电消纳能力的有效方法。针对热能传输与电能传输不同的特点,进一步研究热网特性对风电消纳的影响。首先结合热网水力模型及其实际热网结构与运行特点,提出了一种热网实用水力模型。然后在建立延时和衰减等热网特性方程及电热耦合模型基础上,构建了计及热网特性的电热联合系统调度模型。该模型不仅方便考虑延时和衰减等热网热性,而且不需解算热网水力模型,简化了约束条件,编程简单。算例分析表明,热网特性对电热联合系统优化调度结果及风电消纳率影响较大,延时特性有利于风电上网,而衰减特性则对风电上网不利。     

基于弃风消纳的热网主动储热优化

为解决由热电联产机组热电耦合特性所引起的弃风现象,基于热负荷可调性,提出基于热网主动储热的综合能源系统运行优化策略。通过分析不同场景下机组输出功率、热网储热效果及等效热负荷变化情况,分别探究了热网被动储热和热负荷可调性对风电消纳和系统运行性能的影响。结果表明：热网被动储热和柔性热负荷都可以提高风电消纳水平,但后者要优于前者。此外,热负荷可调性在一定程度上可以实现热网储热的主动性。     

计及含储热光热电站与电锅炉联合运行的供热期弃风消纳策略

为解决西北地区冬季供热期热电联产机组以热定电运行模式下系统风电消纳能力不足的问题,提出了计及含储热光热电站与电锅炉联合运行的供热期弃风消纳策略.该策略通过考虑电锅炉与光热电站联合运行,在利用光热电站的储热系统实现热能的存储与时移利用的同时,由光热电站与电锅炉、热电联产机组一同提供系统热负荷,以此提高热电联产机组的调峰能...     

风电、蓄热式电锅炉联合供暖调度鲁棒优化模型

为缓解风电不确定对系统消纳风电的影响,提高风电利用效率,引入鲁棒随机优化理论,以风电、蓄热式电锅炉组成供热系统,建立了考虑风电不确定性的风电供暖调度优化模型。首先,分别构建了风电出力功率模型和蓄热式电锅炉负荷需求模型;然后,应用鲁棒随机优化理论刻画风电出力不确定性,并分别构建了风电出力确定性和随机性条件下风电、蓄热式电锅炉供暖调度优化模型。最后,以我国北方某城市风电供暖项目进行实例分析,结果表明：鲁棒随机优化理论能够有效刻画风电出力不确定性,为不同风险态度决策者提供了决策工具;风电、蓄热式电锅炉组成的供热系统能够实现供暖负荷灵活参与电力系统调度,有助于增加系统风电消纳能力,降低弃风电量,具有显著的经济和环境效益。     

促进风电消纳的蓄热罐运行策略

热电厂中配置蓄热罐有助于改善其调峰能力和提高风电接纳水平。鉴于蓄热罐的引入一定程度上增加了电厂调度的难度,提出了基于双线性模型的调度策略以开展热电机组与蓄热罐的协调运行。所提调度策略中采用了蓄热罐运行状态的预判方法,并重点应用了弃风率和成本增长率的技术指标,通过调整电出力以减小弃风,控制热出力以降低运行成本,并进一步考虑风电的不确定性,制定了最优调度方案。算例分析表明,所提调度策略能够高效利用蓄热罐的蓄放热能力,提高风电接纳量与优化机组成本。     

促进风电消纳的需求响应与储热CHP联合优化模型

传统调度方式下系统调峰能力不足,风电弃风严重。先采用需求侧管理调控负荷的方法削峰填谷、降低负荷谷时段风电弃风,再在需求响应的引导下,通过对热电联产机组(CHP,combined heat and power)处储热环节的控制,解耦以热定电刚性约束,增强系统调峰能力。以系统煤耗量最小为优化目标,构建了包含需求响应、储热的电热联合优化调度模型。算例采用粒子群算法进行优化求解,模拟结果表明:本方法既能有效减少风电弃风,又能降低系统煤耗。     

基于含储热的热电联产与抽水蓄能的风电消纳协调控制策略

在研究电热负荷与不同时间尺度风功率波动特性的基础上,分析了含储热的热电联产与抽水蓄能协调运行对风电消纳的影响,并提出了基于含储热的热电联产与抽水蓄能的两级协调控制策略。一级协调控制以系统运行成本最小和风电消纳电量最大为目标,根据电热负荷和风电预测出力,通过含储热的热电联产与抽水蓄能在调节容量上的优化配置,提高系统运行经济性和风电消纳率;二级协调控制针对风电出力的实时波动,根据风电计划上网偏差,通过含储热的热电联产与抽水蓄能的协调控制,平抑风电实时波动。以6节点系统为例,验证了所提协调控制策略的有效性,结果表明含储热的热电联产与抽水蓄能的两级协调运行可以有效降低系统运行成本,提高风电消纳水平,保证大规模风电接入情况下电网安全稳定运行。     

基于热网与建筑物储热解耦的调峰能力提升方案

针对中国"三北"地区供热期热电联产机组"以热定电"运行模式所形成的电热耦合运行约束造成系统调峰能力不足进而导致大量弃风的问题,提出了利用热网与建筑物储热来解耦机组电热耦合运行约束的方案。通过对促进风电消纳的潜力估算以及与现有几种消纳弃风方案的投资对比,分析了所提方案的技术可行性,并通过构建热电联合调度模型给出了技术实现方法。以东北电力调峰辅助服务市场专项改革试点为背景,结合市场运营规则的归纳与抽象,分析了方案实施对市场各主体的出力和深度调峰辅助服务费用产生的影响,在此基础上阐述了实施该方案给各主体个体和系统整体所带来的效益。通过算例进行的验证表明,在个体层面热电联产机组有意愿利用所提方案主动参与调峰,进而能够在整体层面实现系统稀缺调峰资源的优化配置。     

考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法

大规模风电并网影响了电力系统的安全稳定运行,导致电网出现弃风现象,限制了风电的发展。考虑电力系统与热力系统的协调运行,使用电热混合储能系统与电网进行电量交换可以有效提升风电消纳水平,文章提出了一种考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法。首先,基于历史风电数据对风电功率建模,获得满足并网要求的目标并网风电功率;随后,采用电储能、电锅炉和储热设备组成电热混合储能系统,建立考虑电热混合储能系统运行约束,以系统总成本最低为目标的优化定容模型,并求解出电热混合储能系统的经济优化定容结果;最后,使用某电热综合能源系统的实测数据进行仿真计算,算例结果验证了所提方法对电热混合储能系统优化定容的有效性,在提高系统风电消纳能力的情况下保证了系统整体的经济效益。     

基于NGN技术的电力系统调度交换网组网研究

未来NGN技术将替代传统电路交换技术实现调度交换网组网,如何结合NGN技术,实现全网调度交换组网技术的演进是文章研究的重点.文章以NGN调度交换组网个性化设计为基础,结合IP承载网的组网技术、路由技术、网络双归属等技术手段,完成调度交换网组网的安全性设计,对未来调度交换组网设计提出了建设性意见.     

基于可控负荷提升风电接纳能力的优化调度

针对我国“三北”地区冬季供暖期的高热负荷、低电负荷问题,在构建多区域热电厂侧配置蓄热式电锅炉作为可控负荷的热电联合调度模型的基础上,利用改进的粒子群优化算法迭代寻优,对弃风电量供热、风电就地接纳、风电并网水平等问题进行探究。建立计及弃风因素与可控负荷影响的电网优化调度的双层优化模型:上层优化是可控负荷的负荷优化问题,通过优化调度可控负荷的方式,以可控负荷购电成本最小化为目标;下层优化是电网的发电优化问题,通过电网调度的方式,以全网发电成本最小化为目标,为上层优化提供电网实时电价。对所建模型进行算例仿真,通过KKT条件将双层优化模型转换为具有均衡约束的单层优化模型后使用MATLAB软件优化求解。结果表明:在负荷低谷的弃风时段蓄热及区域间协调送电供热能够高效利用蓄热罐的蓄放热能力,提升风电接纳与优化机组成本。     

电锅炉在虚拟发电厂电–热联合运行中的碳中和效应

针对虚拟发电厂中常规分布式电源、传统热电联产机组的碳排放特性,基于风电机组出力与用户热能需求的互补性,提出在虚拟发电厂中配置电锅炉以实现虚拟发电厂的碳中和.分析了风电机组、微型电热联产机组和电锅炉三者间的出力关系;建立了计及虚拟发电厂碳排放成本、虚拟发电厂运行成本和交易电量成本的虚拟发电厂电热联合运行模型,并利用量子进...