计及换热器传热特性的热电联合系统优化调度

换热器传热特性是影响热电联合系统优化调度的关键因素之一。针对热电联合系统,基于传热原理,采用抽汽的三级传热模型来描述换热器的传热过程,利用迭代法计算一定热负荷下的抽汽量,提出计及换热器传热特性的热电、火电、风电的联合调度模型。最后以最小化煤耗量为优化目标,分析换热器传热特性对抽汽传热过程和热电联合系统调度结果的影响。算例表明：增大换热器传热面积、降低换热器出口水温可以不同程度地提高风电消纳能力,降低运行成本,研究结果为电热联合系统优化调度方案提供换热参数选择的依据。     

含光热电站的热-电系统供暖期优化调度

为解决西北地区热电联产机组“以热定电”特性导致供暖期产生弃风的问题,提出一种含光热电站的热电联供系统优化调度策略。该模型将含储热的光热电站与电加热装置联合进行辅助供热,同时考虑能量损耗的影响,以系统综合成本最小、弃风率最低为目标,制订最优日前调度计划。模型对光热电站供热潜力进行深度开发,减弱了常规热电联产机组热电耦合程度,大大提高了风电消纳水平。最后利用西北某地区实际数据进行算例分析,验证模型有效性。结果表明,所提策略在促进风电消纳的同时降低系统综合成本。     

300 MW级热电联产机组调峰能力研究

北方采暖地区风电和热电联产联合运行矛盾凸显,为指导充分挖掘现有热电联产机组的调峰能力,增强电网调峰能力,为促进风电消纳提供支撑,通过组合运用简捷热平衡法、等效焓降法及弗留格尔公式,建立了大型热电联产机组调峰能力计算模型.运用计算模型研究了300 MW和350 MW热电联产机组在不同供热抽汽量、不同供热抽汽压力下的最大、最小发电功率,考虑全厂汽水损失对热电联产机组调峰能力的影响.计算结果为指导进一步挖掘北方采暖地区现有热电联产机组调峰能力,促进风电消纳提供了依据.     

风电场与含储热的热电联产联合运行的优化调度

热电联产的调节能力是制约我国三北地区风电消纳的主要因素之一,储热是提高其调节能力的有效手段。该文提出一种风电场与含储热的热电联产形成共同体联合运行的调度模式,并基于该调度模式提出了考虑风电出力不确定性的联合系统优化调度模型。该模型充分利用储热带来的灵活性实现联合运行系统在上网收益和惩罚费用之间的协调,获得收益最高的风电场和热电联产联合优化运行的调度策略。仿真分析了不同运行模式下的系统运行收益,并讨论了电价因素对于运行结果的影响。该联合运行优化调度模型在我国当前电力市场改革及鼓励可再生能源调峰机组优先上网背景下,对风电场和热电厂与电网的协调运行具有重要的参考价值,能有效促进风电消纳。     

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。     

热特性对含储热电–热联供系统的综合调度影响

储热装置的热特性分析是实现电?热联供系统中电、热综合调度的关键之一。针对含储热的电?热联供系统,应用能量流法构建包含储热、传热和漏热过程在内的系统整体能量流模型,获得系统中电能、热能的整体传输约束。并且,以最小化系统总运行成本为优化目标,分析储热装置热特性对运行成本和风电消纳的影响。结果表明:增强储热性能(储热介质最高温度或装置总体积)、传热性能(循环水最大质量流量、换热器面积)和隔热性能(隔热材料厚度),均可不同程度地促进风电消纳,降低总运行成本。其中,增加储热介质的温度上限和传热装置的总体积可使循环水的平均质量流量分别降低15.3%和17.4%,并且存在最佳的换热器面积和循环水流量上限使得总运行成本最低,可为制定含储热电?热联供系统的综合调度方案提供依据。     

考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略

为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,文章提出了综合考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略。首先,在分析系统产生弃风原因的基础上,对引入电储能提升系统灵活性进而促进风电消纳的机理进行研究;其次,分析碳交易机制对电热联合系统的影响并建立碳交易成本模型;然后,构建以总成本最低为目标的优化调度模型,综合考虑火电、热电机组运行成本、风电运行维护成本及弃风惩罚费用、储能装置运行成本、碳交易成本及系统各单元约束;在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip/Gurobi对所建模型进行求解;最后,通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下,储能的参与对于进一步提升系统新能源利用率和经济环境效益的有效性。     

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。     

考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应 协同的电热联合系统优化调度

电热联合系统中电、热负荷在峰谷分布上存在互补特性,考虑电、热负荷的互补特性实施电热联合系统优化运行可以有效增强系统调峰灵活性,缓解电热强耦合造成的弃风。为此,研究了考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度问题。阐述了电、热负荷协同促进风电消纳的机理。根据电、热负荷特性分别建立采暖建筑用户热负荷弹性模型以及分时电价需求侧响应模型,并以此为基础建立电、热负荷协同响应模型。将负荷模型纳入调度模型,构建考虑负荷协同优化的电热联合系统日前调度模型。算例分析表明,采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效提升系统运行经济性并促进系统风电消纳。     

考虑源侧灵活性改造及可调节电热负荷的电热联合调度模型EI北大核心CSCD

在对电热联合系统源侧灵活性改造的基础上,协调运用电热柔性负荷以进一步增强系统风电消纳能力。建立了纯凝火电机组深度调峰运行成本、补贴及分摊模型,以蓄热罐蓄放热特性为基础建立了配置蓄热罐后的等效热电机组调节范围扩展模型,并以弃风开启的调峰电锅炉为可调节电负荷、其输出为可调节热负荷,构建了以总运行成本最小为目标、综合考虑热电机组调节范围扩展、火电机组深度调峰改造及负荷侧可控电锅炉3种弃风消纳方案的电热联合系统优化调度模型。算例分析表明,所提模型能够对3种方案的任意组合场景进行仿真,且能在利用源侧灵活性的同时挖掘负荷侧调节潜力,依次调度成本低、消纳效果好的可调度资源,实现弃风的低成本梯级消纳。     

Heat Exchangers for Utilization of the Heat of High-Temperature Geothermal Brines

The basic component of two-circuit geothermal systems is the heat exchanger. When used in geothermal power systems, conventional shell-and-tube and plate heat exchangers cause problems related to the cleaning of the latter from salt-deposition and corrosion products. Their lifetime does not exceed, as a rule, 1 year. To utilize the heat of high-temperature geothermal brines, a heat exchanger of the “tube-in-tube” type is proposed. A heat exchanger of this design has been operated for several years in Ternair geothermal steam field; in this heat exchanger, the thermal potential of the saline thermal water is transferred to the fresh water of the secondary circuit of the heating system for apartment houses. The reduction in the weight and size characteristics of the heat exchangers is a topical problem that can be solved with the help of heat transfer enhancers. To enhance the heat transfer process in the heat exchanger, longitudinal ribbing of the heat exchange surface is proposed. The increase in the heat exchange surface from the heat carrier side by ribbing results in an increase in the amount of the heat transferred from the heating agent. The heat exchanger is easy to manufacture and is assembled out of components comprised of two concentrically positioned tubes of a definite length, 3–6 m, serially connected with each other. The method for calculation of the impact of the number and the size of the longitudinal ribs on the heat transfer in the well heat exchanger is presented and a criterion for the selection of the optimal number and design parameters of the ribs is formulated. To prevent the corrosion and salt deposition in the heat exchanger, the use of an effective OEDFK (oxyethylidenediphosphonic acid) agent is proposed. This agent has a long-lasting corrosion-inhibiting and antiscaling effect, which is explained by the formation of a strongly adhesive chelate layer difficult to wash off the surface. The passivating OEDFK layer is restored by periodical pulsed introduction of the agent solution into the brine at the heat exchanger inlet.     

电站锅炉尾部烟气余热回收与梯级利用系统特性分析

燃煤电站锅炉实际运行排烟温度一般在130~150 ℃,进一步回收烟气余热有利于降低发电煤耗,减少污染物排放。针对电站锅炉尾部不同位置烟气参数不同的情况,设计了安装在空气预热器后及湿法脱硫装置后的两级热交换器余热回收系统,并结合330 MW燃煤电站锅炉,分析了不同负荷下,两级热交换器的换热量、冷凝水量、两侧介质静压差及发电标准煤耗降低值的变化情况,同时监测了二级热交换器前后烟气中固体颗粒物含量。结果表明：一级热交换器的换热量明显高于二级热交换器,烟气中水分主要在二级热交换器冷凝;标准煤耗降低值高达3.09 g/（kW·h）;同时烟气经过二级热交换器后固体颗粒物含量明显降低。为燃煤电站锅炉尾部烟气余热回收利用提供了参考。     

考虑调峰辅助服务的热电联合调度方法

中国三北地区风资源丰富,但受制于热电联产机组以热定电的出力特性,在供热季节弃风严重。集中供热系统覆盖的范围大,管道容积巨大,储热能力与热惯性强,如能对集中供热系统加以合理调节,可对改善电力系统调峰、促进风电消纳起到显著效果。为了改变电网调峰能力不足的现状,中国各地陆续开展调峰辅助服务市场,以激励火电机组改造,提高灵活性,挖掘出力下限。在此背景下,针对考虑调峰辅助服务的热电联合调度方法开展研究,对供热系统进行了建模以刻画其动态特性,并在目标函数中计及了辅助服务的调用顺序。在省网规模的系统进行了仿真测试,验证了所提出模型的合理性,并计算了其在促进风电消纳方面的经济效益。     

直接空冷热电联产机组供热优化分析

通过对直接空冷传统抽汽供热热电联产机组及热网供回水温度存在的问题进行分析,提出了抽汽-乏汽联合供热系统,并经全面性能耗计算分析了抽汽-乏汽供热与传统抽汽供热的经济性。通过技术改造后数据得出,抽汽-乏汽供热系统较抽汽供热方式节约发电煤耗约26 g/kWh、发电机功率可增加20.36 MW、可增加供热面积约70万m2,有很大的节能潜力。     

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。     

全焊板式热交换器在热电联产机组中的应用

热交换器设备是热电联产机组中最重要的辅机设备体系,介绍了全焊板式热交换器的结构特点、传热原理及其在热电联产机组中的应用,并将其与传统管壳式热交换器进行了对比分析。分析结果表明,全焊板式热交换器兼备新型可拆板式热交换器和传统管壳式热交换器两者的优点,在高温高压介质传热工况下拥有卓越的传热性能,可在多个工况中充分替代管壳式热交换器。     

LED照明散热技术现状及进展

对当前大功率发光二极管(LED)照明散热技术的现状进行了介绍。针对LED照明热源的特点,开发了一系列具有特殊翅片结构的热管换热器,并对不同工况下各种热管的散热能力进行了测试,测试结果表明,所研发的新型热管换热器散热能力比普通热管换热器有明显提高,结构更加紧凑,其中,外翻形翅片结构的热管换热器散热能力最好,可为LED照明散热技术的发展和研究提供参考。     

热管换热器应用于大功率LED路灯冷却系统的实验研究

研发了一系列将大功率发光二极管(LED)散热和热管传热相结合的用于大功率LED路灯冷却的热管散热器,并对设计出的热管散热器的传热性能进行了实验研究.实验结果表明,该系列热管散热器具有良好的散热能力,能控制节点温度在70℃以下,满足了LED路灯对结点温度的控制要求;同时实验结果表明,改变翅片结构,换热器散热能力明显不同,所研发的具有菱形、开孔形及外翻形翅片的热管换热器散热能力比普通矩形翅片热管换热器的散热能力明显提高,其中以外翻形翅片的热管换热器散热能力最好;另外研究了改变环境温度、热管排布数量、翅片材质及结构对换热器散热性能、换热装置体积、成本及质量的影响,找到更具应用价值的热管换热器形式;最后研究了热管换热器工作倾角对LED路灯散热能力的影响,倾角越小,散热能力越好,垂直使用时散热能力最差,最后从理论上加以分析.