面向新型电力系统的风电调频技术分析

在我国未来的新型电力系统中,风电将承担调频任务,保障电力系统安全稳定地运行。为了系统概述风电调频的研究现状,总结了风电机组调频技术、风电场调频技术及相关的建模及策略研究。风电机组的调频方式主要包括转子动能控制、功率备用控制和联合控制。风电场参与调频需要机组间的相互配合以最大化调频效果,也可以通过外加辅助设备协助调频。风电调频策略依托于模型的建立,然而目前风电场的模型均采用等值化方法,与实际电力系统存在一定差距。未来的发展中,应进一步优化模型,完善调频策略,早日实现工业应用。     

风电调频能力的潜力分析

随着风电并网装机容量的增加,充分挖掘风电调频潜力对提高电网稳定性和电网吸纳风电能力至关重要。通过分析134台风电机组的风电场运行数据,从短时间能量释放的角度,在风电火电协同场景下开展风电调频能力的分析。结果表明：火电调频具有0～30 s能量释放不及时的缺点,燃料投入的可控使其具有持续调频的优点;风电调频能量随输出功率和机组投运台数的增加而增加,风电调频具有0～30 s快速响应的特点;风电0～30 s调频能量释放潜力涵盖了电力系统小幅频率波动和大频差扰动调节时间尺度,能够弥补火电0～30 s能量释放不及时的缺点,降低大频差扰动频率下降幅度;风电火电协同运行场景下,风电调频能量随供电率的增加而增加,其0～30 s调频能量大于火电,协调运行可优势互补,具有较大的调频潜力。     

纯煤矸石燃烧循环流化床锅炉的开发及运行

通过热重分析研究了某超低热值煤矸石的燃烧特性,并模型预测了煤矸石在循环流化床(CFB)炉内的燃尽时间和停留时间;据此开发了燃用超低热值煤矸石的40 t/h CFB锅炉,设计采用了大布风板、高效分离器、较高的床温和较低的流化速度;3 a多运行实践表明,其状况良好,当燃料热值在4.187～5.443 MJ/kg范围内时,锅炉均能稳定燃烧并保证出力,排烟温度120～130℃,分离器出口处烟气含氧量为3%～5%,底渣可燃物含量低于1%,飞灰可燃物含量低于2%,实测锅炉热效率达到了80.05%;通过提高二次风喷口高度,采用低过量空气系数,NO_x原始排放浓度低于100 mg/m~3,在旋风分离器入口喷入少量尿素溶液可实现NO_x超低排放。     

流化床锥形阀流量特性实验研究

锥形阀作为一种性能优异的灰控阀,其调节性能对外置换热床的稳定运行十分重要。目前有关锥形阀流量特性的研究尚处于起步阶段,工业上设计和使用锥形阀大都通过经验选取,缺乏可靠理论依据。为此,设计并搭建了带锥形阀的小型流化床实验台,开展不同锥形阀开度x、流化风速u、初始床料高度h、阀体标称尺寸D对应工况实验,以探究开度、流化风速等因素对锥形阀流量特性的影响。为保证实验过程中床层高度及床压的稳定,对给料机流量与频率关系进行标定,从而可通过调节给料机流量使得其与阀流量保持动态平衡关系。在实验前通过马尔文粒度分析等,测得了实验颗粒的尺寸分布、堆积密度、真实密度等物理性质。实验结果表明,锥形阀开度x与阀流量之间基本呈线性关系,这与流通面积与开度之间呈现的近似线性关系相匹配,此外在实验中存在满开度使得流量达到饱和流量,进一步增大开度流量保持不变。对阀内颗粒流动进行了分析,认为锥形阀本质上属于孔口流动系统,进一步发现锥形阀流量由进料流量和出料流量决定,给出了饱和流量点出现的理论解释并分析各因素对进料和出料流量的影响。实验中发现流化风速u对阀流量影响较小,流化风速从2.5u_mf增加到5u...     

静止液体中浸没垂直导管口气泡脱离直径的预测

该文主要针对单个气泡在静止液体中的生成和脱离过程,探究准确度高的气泡脱离直径预测模型。根据实验条件,分析了不同工况下表面张力、黏滞阻力和惯性力对气泡生成与脱离过程影响的强弱变化。结果显示,韦伯数We是影响气泡脱离直径预测的关键因素。在实验数据的基础上,分析了韦伯数We对气泡脱离直径的影响,以此修正了气泡脱离直径预测模型。经验证表明,新模型具有较高的准确性和适应范围。     

煤燃烧成灰发射率研究进展

煤燃烧成灰发射率是炉内传热的重要参数,对于电站锅炉的设计与安全运行均有重要意义。为了系统性地概述煤灰发射率的研究现状,为实际应用中煤灰发射率的确定提供参考,总结了煤灰发射率的主要影响因素和预测模型。煤灰发射率主要影响因素包括:波长、温度、表面状态和化学组成。煤灰不是灰体,其光谱发射率随波长变化。波长与表面状态是煤灰光谱发射率的主要影响因素;温度与表面状态是煤灰总发射率的主要影响因素。Fe元素是主要影响煤灰发射率的化学元素,然而化学组成对于煤灰发射率的影响相对较小,并取决于波长、温度和表面状态。目前关于煤灰发射率影响因素的研究大多属于定性研究,难以给出具有普适性的定量结论。煤灰发射率的预测模型可以分为两类,一类是基于物理过程建立的预测模型,一类是基于实验数据得到的经验模型和半经验模型。前者涉及到散射相关的计算和光学常数的选取,较为复杂;后者虽然具有形式较为简单的表达式,便于计算,但是有较多特定的限制条件,应用范围相对较小。目前还几乎没有同时涵盖多种影响因素,可以广泛应用的经验模型或半经验模型,因此煤灰发射率的测量是必要的。有关数据的补充,建立起不同种类煤灰和主要成分发射率的数据库,对于实际应用和预测模型的完善都会有很大帮助。     

静止液体中浸没垂直导管口气泡形成实验

利用高速摄像技术研究气流通过浸没垂直导管口在液体中形成气泡的机理及其行为规律,分析导管内径、气体流量、导管口浸没深度和导管外径对气泡脱离直径的影响。结果表明:在导管内径分别为7、10和14 mm,气体流量在0~450 mL/s的条件下,气泡脱离直径随导管内径和气体流量的增加而增大;在浸没深度为0.05~1 m的条件下,导管口浸没深度对气泡脱离直径的影响很小可以忽略;当气体流量在100 mL/s以上,导管内径为10 mm、导管外径为14~26 mm时,随着导管外径的增加,气泡脱离直径减小。     

中国循环流化床燃烧技术的发展与展望

我国循环流化床（CFB）燃烧技术经过40年的发展,实现了从学习跟踪、创新并跑到全面引领的跨越,形成了以定态设计理论为核心的设计体系,基于流态重构技术开发了能效指标可以与煤粉锅炉相媲美的节能型CFB锅炉。目前我国的CFB锅炉在应用数量、装机容量、污染控制等许多方面达到国际领先水平。本文回顾了CFB燃烧技术在我国的发展历程,总结了CFB燃烧技术的中国创新与中国贡献,并对后续的发展进行了展望,未来应充分发挥CFB燃烧技术燃料适应性广的优势,做好低热值燃料的清洁高效消纳,同时进一步提升CFB锅炉负荷调节速度,并实现0~100%的全负荷运行,推动CFB机组由电量型向功能型转变,助力可再生能源消纳利用和电网安全稳定运行。     

循环流化床锅炉炉内受热面磨损防护技术与应用进展

炉内受热面磨损是影响循环流化床锅炉长周期安全稳定的主要因素,锅炉设计结构、燃用煤质特性、运行控制方式、检修维护水平等因素均会对磨损造成影响。磨损多集中于颗粒浓度高、烟气流速大、流场发生突变的区域,如炉膛密相区、过渡区、屏式受热面连接区、稀相区不规则部位、炉顶部和炉膛出口等位置。为减轻炉内磨损带来的危害,循环流化床锅炉一般通过降低炉膛烟气流速、让管设计、采用主动防磨或被动防磨技术手段进行防护。从使用效果来看,防磨梁、防磨格栅、金属喷涂、激光熔敷(熔覆)等措施均能在一定程度上缓解炉内受热面磨损,防磨技术的选用需要综合考虑其对炉内传热的影响以及检修维护的便利性,总体而言应用较广泛且效果较好的是金属格栅与金属喷涂或激光熔敷(熔覆)相结合的组合防磨技术。目前,循环流化床锅炉炉内磨损问题已得到有效控制,锅炉的连续运行周期和安全性显著改善。     

基于循环流化床燃烧技术的煤泥利用

煤泥是煤炭加工的一个主要副产物,它难以存储,容易造成严重的环境污染.我国煤泥产量大,但是综合利用率较低,煤泥的清洁规模化消纳对我国的低碳发展有重要意义.循环流化床(CFB)燃烧技术具有燃料适应性广的特点,有规模化消纳煤泥的潜能,若能在燃用煤泥的情况下保证CFB锅炉机组的稳定运行,发电成本将会大幅降低.历经30余年的研发...