基于高温熔盐储热的火电机组灵活性改造技术及其应用前景分析

[目的]在分析常规火电机组灵活性改造方案存在问题的基础上,提出了一种新型的灵活性改造技术方案,即在传统的"锅炉-汽机"热力系统中嵌入大容量高温熔盐储热系统,削弱原本刚性联系的"炉机耦合",实现火电机组深度调峰和灵活运行.[方法]根据汽、水和熔盐的不同热力特性,利用热力平衡原理,建立了"锅炉-高温储热-汽机"一体化热力系...     

考虑调峰调频双重约束的储能规划方法研究

目的  在新型电力系统的构建进程中,新能源将保持高速发展态势。风、光等新能源大规模并网,其出力的随机性和波动性将给电力系统安全经济运行带来挑战。新型储能由于其具备快速的响应能力和削峰填谷的功效,再加上成本的逐步下降,未来将是电力系统不可或缺的灵活调节资源。 方法  储能容量规划是电力系统全局性问题,通过分析新能源消纳率和调频充裕度,从系统调峰和调频两个方面,以系统总成本最低为目标提出了省级电网储能规模分析方法。 结果  文章以省级电网实际参数为例,采用时序生产模拟软件分析了电源开机方式,对比了不同储能规模对全社会经济性的影响。 结论  结果表明,合适的储能规模可在提高新能源消纳的同时降低全社会成本,该方法的有效性得到了验证,可为实际应用提供指导。     

大型斜温层储热罐在火电厂灵活性调峰中的应用分析

以华能丹东电厂引进的大型斜温层储热罐为例,详细介绍了储热罐的原理、结构及实际应用情况。面对国内能源结构的深入调整,碳达峰、碳中和目标日益临近,火电调峰将成为常态,储热罐的应用及其与火电机组的有效配合,不但实现了热电解耦,有效增加了供热负荷,还为火电机组灵活性调峰创造了先机。实践表明,经过国产化及优化,储热罐有效蓄热量设计值5 040。0GJ,实测值5 324.7GJ,斜温层厚度设计值1.500m,实测值0.850m,丹东电厂通过储热罐的应用,在保证供暖的情况下,单机负荷率由20% 继续下降至12.85%（45MW）,并保持连续运行,创造了火电机组深度调峰的典范,验证了斜温层储热罐在火电厂深度调峰中的保低负荷供热以及顶尖峰压低谷的作用,为火电灵活性改造技术提供了切实可行的方案参考。     

双碳目标下燃煤热电联产机组储能技术应用分析

目的  “碳达峰、碳中和”目标要求现有能源结构进行深刻变革。提高原有燃煤热电联产机组灵活调节能力是保障新能源电力安全并网的重要内容之一。 方法  分别从燃煤热电联产系统灵活调节需求、潜在储能应用现状以及耦合储能技术的发展方向等方面进行了评述。 结果  分析认为深度“热电解耦”仍是提高燃煤热电联产系统的关键内容。其次,为满足“源–荷”匹配性,储能技术将在燃煤热电联产系统中发挥重要作用,其中具有应用潜力的储能技术主要包括储热、蓄电以及飞轮储能。 结论  最后根据燃煤热电联产机组耦合储能技术的应用特点,提出了储能性能老化、新能源消纳、扩容区域热电负荷中长期变更、初投资与回收期的经济性分析四个方面的建议以及需要注意的相关问题。     

考虑调峰调频需求的新能源电网储能优化配置

风电、光伏等新能源大规模接入电网带来电力电量不平衡问题。对此,本工作提出考虑新能源电网调峰调频需求的储能优化配置方法。首先,建立典型日多时间尺度运行模拟模型用于量化储能参与系统调峰和频率响应的贡献,即兼顾碳足迹约束的日前调峰和兼顾联络线偏差控制的日内调频。然后,建立储能配置-运行双层优化模型,上层配置模型以系统年运行成本与储能等值年投资成本总和最小为目标决策储能容量,下层运行模型通过两阶段时序模拟刻画不同典型日下的多时间尺度运行。该双层优化问题通过差分进化算法+Gurobi求解器的混合算法求解。最后,算例表明考虑储能参与双重应用场景的配置结果更为合理,系统运行总成本更低、碳排放更少。     

基于吸收式机组的长输管网蓄热调峰能力研究

针对我国热电厂采用“以热定电”的运行方式导致的“热电耦合”问题,以实际长输管网为例,分别建立蓄热调峰负荷、吸收式换热机组等数学模型,编写Python程序,研究基于吸收式机组的长输管网蓄热调峰能力及其影响因素。研究结果表明：采用吸收式机组的长输管网具有较强的蓄热调峰能力,经过4 h蓄热可提供306.79 MW调峰负荷以及至少14 h的调峰持续时间;长输管网的蓄热调峰能力会随机组供热负荷、调峰时段室外平均温度的增加而增加;相比于传统水-水热交换器,采用吸收式换热机组的长输管网蓄热调峰负荷上限会降低44.62%,但调峰可持续时间增加75%,更适合长时间、低负荷调峰。     

辅助火电机组调峰系统的储热参数设计研究

目的  为适应原有火电机组对新能源电力消纳的需求,提高其调峰能力是关键因素之一。 方法  储热系统作为燃煤热电机组“热电解耦”的重要方式,评价其参数匹配性具有工程参考价值。文章采用一种耦合储热装置来增加燃煤机组深度调峰能力的方法,并结合热负荷以及电负荷的功率曲线,对储热装置参数的影响规律展开了系统研究。 结果  结果表明：以区域负荷曲线为典型案例,随着储热罐的储热容量和充放热速率参数的提高,储热系统对机组的热负荷调节能力先逐渐提升并在分别在112.75 MW和129 37 MW·min时达到上限,此时深度调峰参数为77 MW左右;此外,储热容量与充放热速率具有一定的匹配关联,二者中瓶颈因素将直接制约系统的深度调峰性能。 结论  通过对储热和放热边界情景的积分,精确的展示了储热罐在辅助调峰过程的中作用,同时结合其运行策略的优化设计能够进一步分析储热辅助调峰系统的参数匹配关系,为后续火电机组耦合储热系统的参数设计提供参考。     

储热技术研究进展与展望

储热技术在解决可再生能源间歇性问题和提高能源利用效率等方面发挥着重要作用。本文针对储热技术的研究进展,分别从材料、装置、系统、政策干预等方面进行了综述。针对储热材料的性能提升,本文对构建复合型储热材料的配方研究、材料特性的微观模拟研究,及其相关的制备技术进行了总结。此外,随着高温熔融盐储热材料在光热发电系统中的广泛应用,本文对其产生的高温腐蚀行为与腐蚀防护技术进行了概述。储热装置方面,本文重点介绍了板式、填充床式和管壳式储热单元的强化传热方法。储热系统与应用方面,本文对基于相变储热和热管理、热化学储热、液态空气储能的应用研究进行了概述。最后,储热技术的发展离不开适当的政策干预,因此本文对不同国家针对储热技术制定的相关政策进行了报道。     

面向电源侧灵活性提升的热电解耦技术综述

热电解耦作为热电机组灵活性改造的关键技术,可有效提升热电厂的调峰和供热调节能力,提升电源侧灵活性,是促进新能源消纳的重要措施之一.本文首先梳理了国内外热电解耦的主要技术手段,对配置储热水罐、配置电锅炉、切除低压缸、高背压改造、旁路供热和余热供热等六种典型热电解耦技术的运行特性进行分析;然后结合实际工程案例,对热电解耦技...     

基于高温熔盐储热系统的火电机组深度调峰方案对比及分析

为构建以新能源为主体的电力系统,亟须提高火电机组灵活性,火电机组与熔盐储热系统进行耦合能够强化调峰灵活性和调峰经济性。本文以某670MW电厂为依托,基于Ebsilon对该机组的4种熔盐—火电耦合系统改造方案进行仿真计算,并对比分析了各种方案的热力性能、调峰性能、环保性能及改造难度。结果表明：高温熔盐和低温熔盐储热组合方式有效克服了单种熔盐工作温度受限的问题,能够增强燃煤机组的调峰能力和循环效率;配置电加热器后熔盐能够以目标温度存储于热罐,热电转化效率得到提高,还额外平抑了部分可再生能源的不稳定性;通过低压缸零出力管道进行中压缸排汽蓄热和电加热提温的方案改造量最小、控制方式最为成熟灵活,能够兼顾调峰调频、节能环保和改造难度等方面的需求。     

考虑风机分组的风储联合辅助调频双目标预测优化方法

大规模风电场中各区域风速的不一致性,使得传统风机参与电网调频研究时的风速统一化处理并不符合现实需求,也使得电网负荷频率控制更趋复杂。研究了风电机组的调频能力与风速的关系,并分析了不同风速下,风机通过虚拟惯量控制参与电网调频的特性;针对不同风速的风电机组参与电网调频能力的不一致性,分析了利用储能辅助风电机组,以获得更优调频效果的可行性;考虑到储能电池充放电深度与循环使用寿命之间的关系,以频率偏差最小和储能出力最小为目标进行风储联合辅助调频方法的设计,一方面保证良好的调频效果,另一方面最小化储能的充放电深度以提高其循环使用寿命。仿真分析验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于双时间尺度净负荷预测的储能调峰控制策略

在将风电和负荷作为一个整体的前提下,该文提出一种基于日前和超短期滚动双时间尺度净负荷预测的储能调峰策略.该策略在日前规划阶段,基于日前功率预测以常规调峰机组出力最小为目标优化储能充放电序列,并建立调峰后联络线功率区间;在滚动调节优化阶段,提出一种基于VMD-SaE-ELM的净负荷超短期预测方法,并基于超短期净负荷的预测...     

煤电机组深度调峰锅炉侧设计问题探讨与研究

随着新型电力系统的发展,燃煤机组深度调峰、灵活高效运行的需求越来越高,有必要对燃煤机组深度调峰技术进行研究。针对机组深度调峰,分析了目前燃煤机组锅炉及辅机存在的问题和限制性因素。基于深度调峰的需求,提出锅炉设计的最优工艺系统,从锅炉炉膛选型、燃烧系统优化、锅炉启动系统、辅机设备磨煤机和风机等方面阐述燃煤机组深度调峰的锅炉及辅机具体设计方案和措施,以指导火电机组深度调峰的工程设计和应用,为我国“3060”的双碳目标提供助力。     

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     

基于V2G技术的微电网调峰控制策略研究

随着新能源技术与智能电网的快速发展,利用电动汽车作为储能平台参与电网削峰填谷成为一种可行方案。V2G技术是指利用电动汽车给电网送电从而调节电能质量,利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。从V2G技术出发,探究了其控制策略及优势,提出了较为可行的三种优化方法。     

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。     

独立或共享租赁模式下储能电站调峰的经济性分析

2021年,中国多个省市发布政策要求光伏发电项目需配置一定比例的储能,储能配置比例为10%～20%,配置时长在1～4 h之间。储能的配置方式既可以是与光伏发电系统配套设置,也可以是由独立或共享租赁模式的储能电站进行储能。针对中国各地区采用电化学储能的独立储能及共享租赁储能电站调峰的政策进行分析,并对储能电站投资关键边界条件(比如：调峰补贴、调峰保障小时数、租赁价格、储能成本等)变化对项目内部收益率的影响进行定量测算和分析。分析结果显示：共享租赁储能电站在采用租赁叠加调峰补贴方式后已具备投资价值,而独立储能电站仅依靠调峰补贴暂不具备投资价值。     

深度调峰锅炉水冷壁应力场数值模拟

碳达峰背景下,火电机组锅炉面临频繁且大范围负荷变化的深度调峰运行,导致炉膛水冷壁温度和应力产生交替波动,严重时发生爆管事故。采用基于流-热-固耦合的数值模拟方法,获得了垂直管屏膜式水冷壁在深度调峰运行条件下的应力场分布,发现应力最大位置为水冷壁管与扁钢焊接处,为预防水冷壁发生应力拉裂破坏事故的改进设计提供指导。