电锅炉与汽轮机回热系统耦合的系统设计及可行性论证

针对非供暖期蓄热式电锅炉停运,无法辅助火电机组参与深度调峰的问题,设计将电锅炉与汽轮机回热系统耦合,供暖期利用电锅炉加热热网循环水,非供暖期利用电锅炉加热凝结水,并在非供暖期可以根据机组负荷和电锅炉蓄热量,调整回热系统低压加热器的运行数量,实现电锅炉全年可辅助火电机组参与深度调峰,重点介绍了该耦合系统的设计和运行方式,以某350 MW机组配置70 MW蓄热式电锅炉为例进行换热能力计算,验证了该系统实施的技术可行性。     

考虑传热不一致性的蓄热式电锅炉负荷建模

蓄热式电锅炉是参与电网调节的优质可控负荷，但由于其传热过程存在不一致性，现有模型误差较大，不能精确评估电锅炉负荷的调节能力。针对上述问题，基于热平衡原理,提出了考虑传热不一致的固体蓄热式电锅炉负荷模型。首先，分析了固体蓄热式电锅炉的典型结构、工作模式和热平衡关系；其次，基于热平衡原理建立蓄热式电锅炉负荷模型，并分析传热不一致性带来的影响；最后，考虑传热不一致性，引入一致性系数对所提模型进行修正，并利用最小二乘法进行参数优化。仿真对比结果表明，所提蓄热式电锅炉负荷模型的炉温误差和升、降温时长误差明显低于热平衡模型和ANSYS仿真模型，可为准确评估电锅炉负荷的调节能力提供技术支撑。     

基于蓄热水箱温度可行域模糊确定的电锅炉优化调度方法

电锅炉作为高比例可再生能源电力系统中重要的负荷侧调节资源,其蓄热水箱温度可行域的确定不仅影响系统安全性,而且与风电消纳密切相关,然而两者之间缺乏精确的计算模型。提出一种采用模糊控制算法根据蓄热水箱初始温度及风电情况对蓄热水箱温度可行域进行模糊确定,进而进行电锅炉系统优化调度的方法。首先,建立了电锅炉系统中不同运行工况下蓄热水箱、热网以及建筑的特性模型。其次利用模糊控制算法,结合蓄热水箱初始温度及风电功率大于电负荷的时长,计算每日的蓄热水箱温度上限,进而建立电锅炉系统优化调度模型。最后以长春市某教育局微站所用电锅炉系统构建仿真算例,验证所提方法的有效性。算例结果表明,所提方法能够调动建筑负荷侧资源参与风电消纳,降低电锅炉系统结垢风险,减小系统运行成本。     

基于大规模储能融合蓄热式电锅炉的风电消纳多目标优化控制

我国"三北"地区存在源荷供需矛盾凸出、电网灵活性差的问题。风电场弃风现象严重问题的一个重要原因是热电机组在冬季以"以热定电"的方式运行,导致其调峰能力下降。利用蓄热式电锅炉供热,将电能转化为热能,能够提高风电就地消纳的能力。但采用电极加热的蓄热式电锅炉,其功率调节受电极机械部件限制,频繁调节将严重影响蓄热式电锅炉的使用寿命。将具有快速、灵活功率调节能力的电化学储能引入蓄热式电锅炉消纳风电的系统中,以风电消纳最大和蓄热式电锅炉电极调节次数最小为目标,提出了一种基于储能融合蓄热式电锅炉的风电消纳多目标优化控制方法。仿真结果表明:所提方法能够兼顾蓄热式电锅炉系统的弃风消纳与锅炉电极的调节次数,有效地解决了蓄热式电锅炉功率调节能力与风功率变化不匹配的问题。     

考虑风电消纳的风电-电储能-蓄热式电锅炉联合系统能量优化

为解耦传统的"以热定电"约束,提高风电消纳能力,针对一种风电-电储能-蓄热式电锅炉的联合系统,充分地考虑了电储能装置对功率和能量的时间迁移能力以及电、热系统互补的物理特性。分别研究火电机组、热电联产机组、电储能系统和蓄热式电锅炉的数学模型,引入弃风成本参数,建立以实现最低运行成本为目标的综合调度方法。结合能量平衡约束、常规机组运行约束、电储能约束以及蓄热式电锅炉运行约束,通过粒子群算法实现能量调度最优解的求取。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真实验模型,对系统在传统的热电联产、热电机组融合蓄热式电锅炉和风电-电储能-蓄热式电锅炉联合运行3种不同调度方式下对风电消纳效果进行对比,验证了能量优化方法的有效性。     

基于蓄热式电锅炉电-热时移特性的弃风消纳方案经济性分析

针对我国"三北"地区冬季供暖期弃风量巨大的问题,本文在分析蓄热式电锅炉电-热时移特性的基础上,考虑供暖期风电弃风特性及其与负荷的相关性,以及供热面积、弃风电量和供热电价等因素,提出了基于蓄热式电锅炉和蓄热式电锅炉-热电联产的2种风电供热组合方案;从用户侧角度,建立了考虑社会综合收益的弃风消纳组合供热方案模型。计算结果表明,本文方案能够在低谷时段消纳更多弃风,随着风电供热成本的降低,本文2种方案的经济性均优于常规供热方案,而低谷电价降低程度的不同会改变本文方案的择优采用结果。     

电采暖在绥化供电区的应用分析

对绥代供电区几种电彩暖方式即电热膜、直烧式电锅炉、地热电缆、蓄热式电锅炉的采暖费用和运行情况进行对比分析，总结出电采暖在本地区使用中的一些特点，并针对保温墙体、使用时间、电价等问题提出具体建议，蓄热式电锅炉的使用费用仍有下降空间，居民集中电热膜是今后的主要推广方向。     

清洁供暖电能替代方案经济性分析

对直热式电锅炉、蓄热式电锅炉、量子能锅炉、空气热泵的技术特点进行分析,对供暖成本进行了对比分析.研究表明,蓄热式电锅炉具备储热装置,可以改变采暖用户用电特性,降低采暖用电成本,但储热装置的配置与峰谷电价政策密切相关.通过设置采暖峰谷电价政策,可以引导负荷在新能源大发时段多用电,提高电网消纳能力,研究成果可以为我国北方地区清洁供暖提供参考.     

考虑风电不确定性的蓄热式电采暖消纳弃风经济性分析

针对冬季采暖期我国北方地区严重弃风和燃煤导致的空气污染问题,综合考虑风电预测误差及供给价格弹性,以采暖期系统运行成本最小为优化目标,构建基于终端热负荷特性的电锅炉日前优化调度模型,并在电力市场背景下分析了蓄热式电采暖供暖系统的运行经济性。通过引入储热装置来更加合理地利用各时段弃风电量,从而进一步提高供热系统运行经济性。在求解阶段,采用CPLEX软件包下的分支定界法(BBA)对模型求解,并通过具体算例仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的经济性评估

针对蓄热式电锅炉消纳风电过程中无法匹配快速波动的风电功率等问题,本文提出了基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的方案,并对该方案的经济性进行了评估。从"风电-电网-电锅炉-储能"联合运行系统的成本与收益出发,以蓄热供暖日收益最大为目标函数,在充分考虑分时电价、风电上网电价、弃风电量以及蓄热式电锅炉功率调节次数等约束条件的基础上,建立了"源-网-荷-储"联合运行系统风电消纳经济性评估模型,利用粒子群算法对模型求解。采用某电锅炉消纳风电示范工程实际运行数据进行测试,验证了该模型的有效性。测试结果表明,储能系统的加入可以有效减少电锅炉功率调节次数,可为储能协调蓄热式电锅炉蓄热供暖消纳风电提供理论依据。     

基于协调负荷调度模型的蓄热采暖解耦方法

中国“三北”地区冬季受煤电机组供热期、水电机组枯水期、风电机组大发期的相互叠加影响,出现巨额弃风和环境污染问题。将具有可控特性的蓄热电采暖作为调峰调度资源,在调峰困难时段降低CHP强迫出力并实现移峰填谷,增加风电冬季上网空间,形成源荷互动的负荷调度模式。首先研究CHP机组电-热耦合特性,然后构建风电-蓄热补偿的热电解耦方案,以系统运营成本最小和系统污染排放量最小为目标建立多目标负荷调度模型,最后采用修正多目标粒子群算法对模型进行求解,通过小生境技术保持Pareto解集的多样性。算例结果表明所构建的电锅炉蓄热式调度方案可以有效消纳风电,达到环境和经济指标的综合最优,具有较好的应用前景。     

风荷组合场景下计及调峰效益的电锅炉和储热系统容量优化配置

储热系统具有良好的调峰特性,可以打破热电联产机组以热定电的刚性约束。合理的配置电锅炉和储热系统能够有效提高地区电网消纳风电的能力。综合考虑风荷不确定性,构建基于启发式矩匹配方法的风-荷组合场景,在此基础上,建立计及调峰效益的电锅炉和储热系统优化配置双层规划模型,上层以待规划热电厂年化调峰净收益最大为目标,下层以组合场景S下总燃料成本和弃风惩罚成本最小为目标,以电热系统相关约束作为约束条件,最后采用粒子群优化方法对该模型进行优化求解,获得最优电锅炉和储热系统配置方案。算例结果表明,合理配置电锅炉和储热系统,可以有效的提高风电消纳率以及整体收益。     

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。     

基于二级热网储热式电锅炉调峰的弃风消纳调度模型

针对"三北"地区冬季供暖期弃风严重问题,在二级热网配置调峰电锅炉日调峰方案的基础上,探讨应用储热式电锅炉来进一步消纳弃风。在计及热网延时与衰减特性基础上,分析了储热式电锅炉的消纳弃风机理,提出了储热式电锅炉的电热转换启动条件,构建了储热式电锅炉的数学模型以及基于二级热网储热式电锅炉日调峰的热电联合系统调度模型。对比分析了储热式电锅炉配置方式、储热容量、风电渗透率对弃风率的影响。算例分析表明,在二级热网中配置储热式电锅炉可进一步消纳弃风且效果更好。电锅炉的储热容量越大,弃风率越低。     

考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度

考虑到区域内用户的热、电需求,近年来以微型燃气轮机为核心的热电联供系统在微网中得到广泛应用。如何协调调度微网的供热、供电,是提高可再生能源吸纳率、降低微网热电联供成本的关键。文中从用户供热舒适度的模糊性、微网供热系统的热惯性角度考虑,提出采用室内热舒适度指标将热负荷需求由传统的曲线转换为区间,从而使热负荷在各时间点上具有弹性;同时以自回归滑动平均(ARMA)模型描述供热系统多时段间的耦合关系,使供热量在时间轴上具有一定的可调节性。文中将上述两个特性统称为热负荷的二维可控性。算例分析了考虑热负荷二维可控性后,微网在孤网/并网运行时微型燃气轮机运行平稳性、弃风/光、购/售电量等方面,结果显示所述方法可有效减少热—电刚性耦合,为实现微网中热—电的时间平移和优化匹配提供了一种新思路。     

电热固体蓄热装置的蓄热原理及传热分析

介绍了电热固体蓄热装置的蓄热原理和蓄热用材料,对加热过程和放热过程进行了传热分析。在加热阶段,电能转换成热能,热能以辐射和导热方式传递给蓄能介质;在放热阶段,空气与蓄热介质表面进行对流换热,蓄热介质内部的换热仍为导热。     

上海东方艺术中心电蓄热采暖系统

电蓄热是削峰填谷的一项有效措施,通过电蓄热用电设备的使用,使电力客户充分利用分时电价政策,多用谷电,降低电费支出,从而达到削峰填谷的目的。通过上海东方艺术中心电蓄热系统典型案例,介绍了电蓄热锅炉的具体实施和达到的效果。     

考虑联合热电需求响应与高比例新能源消纳的多能源园区日前经济调度

在由风机、光伏电池、燃气轮机、热电联产机组、电锅炉、储气设备、储热设备以及电、热负荷构成的热电联供园区系统的基础上,提出考虑联合热电需求响应的多能源园区日前经济调度模型,进一步提高可再生能源渗透率。仿真结果说明了电转气、电转热、储气、储热设备以及联合热电需求响应对高比例新能源的消纳能力及园区经济效益的提升。     

考虑综合需求响应的电热系统调度

随着综合能源中电、热负荷不断增长以及热电联产(CHP)装置、风机等电源迅速发展,弃风现象愈发严重。为解决弃风问题,提出考虑电、热综合需求响应的优化模型。首先,在负荷侧分析电、热负荷的可调度价值,对电负荷建立实时电价模型,并采用价格型需求响应进行调整;其次,采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述热负荷的传输延迟特性,并考虑模糊性供热舒适度,使得热负荷具有一定的弹性,即热力需求响应,通过2种响应模式对电、热负荷进行调整可增大风电上网空间;然后,在源侧增加电锅炉和储热装置,增加系统的灵活性,解耦CHP“以热定电”的刚性需求;最后,以系统的日运行费用与弃风成本最小为目标,在Matlab中调用CPLEX对模型进行求解。算例表明,所提方法可显著提升风电消纳能力,降低系统运行成本,提高能源利用效率。     

计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳策略

为解决传统热电联产机组的热电耦合特性以及冬季采暖期间弃风消纳问题,提出了计及碳交易含储热热电联产机组和电锅炉联合运行的弃风消纳策略。首先将储热设备、电锅炉与热电联产机组联合运行来满足系统所需热负荷,从而提高热电联产机组电调峰能力。其次,为进一步控制碳排放量,引入阶梯式碳交易与优化电锅炉运行模式,兼顾系统运行成本、弃风消纳量以及碳排放量,构建计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳模型并进行求解。最后,以IEEE-30节点为例进行算例分析,结果表明所提策略能够有效促进风电消纳、减少碳排放量且有效降低系统运行成本。