发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (3): 392-400.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24024
陈晓峰1, 左川1, 赵宁1, 黄凯2, 王惠杰2
收稿日期:
2024-01-31
修回日期:
2024-02-29
出版日期:
2024-06-30
发布日期:
2024-07-01
作者简介:
基金资助:
Xiaofeng CHEN1, Chuan ZUO1, Ning ZHAO1, Kai HUANG2, Huijie WANG2
Received:
2024-01-31
Revised:
2024-02-29
Published:
2024-06-30
Online:
2024-07-01
Supported by:
摘要:
目的 随着新能源的大规模发展,新能源出力不确定性和波动性问题展现出来,而为了弥补新能源出力缺点,火电机组承担起了调峰作用。为了提升火电机组的调峰能力,对其调峰特性进行了研究。 方法 首先,以某350 MW供热机组作为分析对象,应用仿真软件搭建热力系统模型,并验证该模型的精确性。其次,以蓄热系统为辅助系统,研究机组在满足供热需求情况下的机组调峰能力,并分析蓄热等储能单元对机组调峰能力的影响。最后,采用启发式粒子群算法对蓄热水罐运行策略进行优化,得到随热负荷变化的储热罐最优运行模式。 结果 通过蓄热水罐与火电机组耦合的方法有效提升了机组的调峰和供热能力,并提出可以根据实际热负荷数据确定最大化收益的运行模式。 结论 该方法对机组的运行策略具有指导意义。
中图分类号:
陈晓峰, 左川, 赵宁, 黄凯, 王惠杰. 集成蓄热装置的火电机组调峰特性分析[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 392-400.
Xiaofeng CHEN, Chuan ZUO, Ning ZHAO, Kai HUANG, Huijie WANG. Analysis on Peak Regulation Characteristics of Thermal Power Units With Integrated Heat Storage Device[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(3): 392-400.
图5 含蓄热单元的热力系统图pr、hr、Dr分别为再热蒸汽压力、再热蒸汽焓、再热蒸汽流量;ps、hs、Ds分别为热罐抽汽压力、热罐抽汽焓、热罐抽汽流量;hc为排汽焓;p1—p7均为压力;h1—h7均为焓;D1—D7均为流量;p0、h0、D0分别为主蒸汽压力、主蒸汽焓、主蒸汽流量。
Fig. 5 Thermodynamic system diagram with heat unit
热负荷 | 调峰增量 | |||
---|---|---|---|---|
20 MW 蓄热罐 | 40 MW 蓄热罐 | 60 MW 蓄热罐 | 80 MW 蓄热罐 | |
135 | 3.45 | 6.90 | 10.34 | 13.79 |
144 | 3.45 | 6.90 | 10.34 | 13.79 |
153 | 5.86 | 9.31 | 12.75 | 16.20 |
162 | 11.15 | 14.60 | 18.05 | 21.49 |
171 | 15.47 | 20.01 | 23.46 | 26.91 |
180 | 17.05 | 25.53 | 28.98 | 32.43 |
189 | 17.05 | 31.43 | 34.62 | 38.07 |
198 | 17.05 | 33.08 | 40.37 | 43.82 |
207 | 17.05 | 33.08 | 46.21 | 49.65 |
216 | 17.05 | 33.08 | 49.10 | 55.65 |
225 | 17.05 | 33.08 | 49.10 | 61.61 |
234 | 17.05 | 33.08 | 49.10 | 64.13 |
表1 不同功率的蓄热罐在不同热负荷下的调峰增量 (MW)
Tab. 1 Peak load increment of heat storage tank with different power under different heat loads
热负荷 | 调峰增量 | |||
---|---|---|---|---|
20 MW 蓄热罐 | 40 MW 蓄热罐 | 60 MW 蓄热罐 | 80 MW 蓄热罐 | |
135 | 3.45 | 6.90 | 10.34 | 13.79 |
144 | 3.45 | 6.90 | 10.34 | 13.79 |
153 | 5.86 | 9.31 | 12.75 | 16.20 |
162 | 11.15 | 14.60 | 18.05 | 21.49 |
171 | 15.47 | 20.01 | 23.46 | 26.91 |
180 | 17.05 | 25.53 | 28.98 | 32.43 |
189 | 17.05 | 31.43 | 34.62 | 38.07 |
198 | 17.05 | 33.08 | 40.37 | 43.82 |
207 | 17.05 | 33.08 | 46.21 | 49.65 |
216 | 17.05 | 33.08 | 49.10 | 55.65 |
225 | 17.05 | 33.08 | 49.10 | 61.61 |
234 | 17.05 | 33.08 | 49.10 | 64.13 |
时刻 | 原始最低电负荷/MW | 优化后最低电负荷/MW | 时刻 | 原始最低电负荷/MW | 优化后最低电负荷/MW |
---|---|---|---|---|---|
01:00 | 173.16 | 141.01 | 13:00 | 142.35 | 140.25 |
02:00 | 176.68 | 140.59 | 14:00 | 140.46 | 140.32 |
03:00 | 178.06 | 140.34 | 15:00 | 141.72 | 140.65 |
04:00 | 198.37 | 246.52 | 16:00 | 142.98 | 141.89 |
05:00 | 199.38 | 247.14 | 17:00 | 151.65 | 140.45 |
06:00 | 199.44 | 244.63 | 18:00 | 151.78 | 141.61 |
07:00 | 210.76 | 258.80 | 19:00 | 159.64 | 140.45 |
08:00 | 209.63 | 250.27 | 20:00 | 159.76 | 140.36 |
09:00 | 184.48 | 141.89 | 21:00 | 187.62 | 230.52 |
10:00 | 165.61 | 141.12 | 22:00 | 185.10 | 227.97 |
11:00 | 141.09 | 140.42 | 23:00 | 171.90 | 140.25 |
12:00 | 141.72 | 140.21 | 24:00 | 172.53 | 141.36 |
表2 11月份电负荷优化输出结果前后对比
Tab. 2 Comparison of output results of electricity load optimization in November
时刻 | 原始最低电负荷/MW | 优化后最低电负荷/MW | 时刻 | 原始最低电负荷/MW | 优化后最低电负荷/MW |
---|---|---|---|---|---|
01:00 | 173.16 | 141.01 | 13:00 | 142.35 | 140.25 |
02:00 | 176.68 | 140.59 | 14:00 | 140.46 | 140.32 |
03:00 | 178.06 | 140.34 | 15:00 | 141.72 | 140.65 |
04:00 | 198.37 | 246.52 | 16:00 | 142.98 | 141.89 |
05:00 | 199.38 | 247.14 | 17:00 | 151.65 | 140.45 |
06:00 | 199.44 | 244.63 | 18:00 | 151.78 | 141.61 |
07:00 | 210.76 | 258.80 | 19:00 | 159.64 | 140.45 |
08:00 | 209.63 | 250.27 | 20:00 | 159.76 | 140.36 |
09:00 | 184.48 | 141.89 | 21:00 | 187.62 | 230.52 |
10:00 | 165.61 | 141.12 | 22:00 | 185.10 | 227.97 |
11:00 | 141.09 | 140.42 | 23:00 | 171.90 | 140.25 |
12:00 | 141.72 | 140.21 | 24:00 | 172.53 | 141.36 |
1 | 李雄威,王昕,顾佳伟,等 .考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度[J].中国电力,2023,56(1):1-7. |
LI X W, WANG X, GU J W,et al .Day-ahead optimal dispatching of wind-solar-thermal power storage system considering deep peak shaving of thermal power[J].Electric Power,2023,56(1):1-7. | |
2 | 周保中,刘敦楠,张继广,等 .“风光火一体化”多能互补项目优化配置研究[J].发电技术,2022,43(1):10-18. doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21101 |
ZHOU B Z, LIU D N, ZHANG J G,et al .Research on optimal allocation of multi-energy complementary project of wind-solar-thermal integration[J].Power Generation Technology,2022,43(1):10-18. doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21101 | |
3 | 德格吉日夫,田雪沁,王新雷,等 .计及运行成本与排放量的风光火储联合外送调度多目标优化模型研究[J].电网与清洁能源,2022,38(6):121-128. doi:10.3969/j.issn.1674-3814.2022.06.016 |
DE G, TIAN X Q, WANG X L,et al .Research on multi-objective optimization model of the combined outward transmission dispatching of wind,solar,thermal-power and storage considering operation cost and emission[J].Power System and Clean Energy,2022,38(6):121-128. doi:10.3969/j.issn.1674-3814.2022.06.016 | |
4 | 吴雄,贺明康,何雯雯,等 .考虑储能寿命的风-光-火-储打捆外送系统容量优化配置[J].电力系统保护与控制,2023,51(15):66-75. |
WU X, HE M K, HE W W,et al .Optimal capacity of a wind-solar-thermo-storage-bundled power transmission system considering battery life[J].Power System Protection and Control,2023,51(15):66-75. | |
5 | 王放放,杨鹏威,赵光金,等 .新型电力系统下火电机组灵活性运行技术发展及挑战[J/OL].发电技术,2023:1-12.(2023-12-28).. |
WANG F F, YANG P W, ZHAO G J,et al .Development and challenge of flexible operation technology of power plants under new power system[J/OL].Power Generation Technology,2023:1-12.(2023-12-28).. | |
6 | 张辉,顾秀芳,陈艳宁,等 .考虑风电消纳的热电厂蓄热罐效益成本分析[J].发电技术,2022,43(4):664-672. doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20109 |
ZHANG H, GU X F, CHEN Y N,et al .Benefit cost analysis of thermal storage tank in thermal power plant considering wind power consumption[J].Power Generation Technology,2022,43(4):664-672. doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20109 | |
7 | 成美丽,成天乐,符茜茜,等 .考虑配网功率约束及可靠供暖的蓄热式电采暖系统优化调度方法[J].电测与仪表,2024,61(2):115-121. |
CHENG M L, CHENG T L, FU Q Q,et al .Optimal dispatching method for regenerative electric heating system considering the heating reliability and power constraint of distribution network[J].Electrical Measurement & Instrumentation,2024,61(2):115-121. | |
8 | 葛星,滕佳颖,王鹏鹰 .基于增量替代的蓄热式电采暖系统推广模式研究[J].内蒙古电力技术,2022,40(4):74-80. |
GE X, TENG J Y, WANG P Y .Research on extension mode of regenerative electric heating system based on incremental substitution[J].Inner Mongolia Electric Power,2022,40(4):74-80. | |
9 | 杨玉龙,王淞,陈韬,等 .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[J].电力建设,2023,44(7):111-120. |
YANG Y L, WANG S, CHEN T,et al .Optimal scheduling method of electric boiler based on fuzzy determination of temperature feasible region of hot water storage tank[J].Electric Power Construction,2023,44(7):111-120. | |
10 | 靳文睿,张靖,曹祥,等 .采用城市供暖管网低温回水的热泵供暖系统性能分析[J].制冷技术,2020,40(6):66-69. doi:10.3969/j.issn.2095-4468.2020.06.205 |
JIN W R, ZHANG J, CAO X,et al .Performance analysis of heat pump heating system using low temperature backwater in urban heating network[J].Chinese Journal of Refrigeration Technology,2020,40(6):66-69. doi:10.3969/j.issn.2095-4468.2020.06.205 | |
11 | WANG D, HAN X, LI H,et al .Modeling and control method of combined heat and power plant with integrated hot water storage tank[J].Applied Thermal Engineering,2023,226:120314. doi:10.1016/j.applthermaleng.2023.120314 |
12 | 江瑞平 .能源危机重创全球经济[J].世界知识,2022(21):72-73. |
JIANG R P .The energy crisis hit the global economy hard[J].World Affairs,2022(21):72-73. | |
13 | 王哮江,刘鹏,李荣春,等 .“双碳” 目标下先进发电技术研究进展及展望[J].热力发电,2022,51(1):52-59. |
WANG X J, LIU P, LI R C,et al .Research progress and prospects of advanced power generation technology under the goal of carbon emission peak and carbon neutrality[J].Thermal Power Generation,2022,51(1):52-59. | |
14 | 王振浩,杨璐,田春光,等 .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[J].中国电机工程学报,2017,37(S1):137-143. |
WANG Z H, YANG L, TIAN C G,et al .Energy optimization of wind power-electric energy storage-regenerative electric boiler combined system considering wind power consumption[J].Proceedings of the CSEE,2017,37(S1):137-143. | |
15 | KOPISKE J, SPIEKER S, TSATSARONIS G .Value of power plant flexibility in power systems with high shares of variable renewables:a scenario outlook for Germany 2035[J].Energy,2017,137:823-833. doi:10.1016/j.energy.2017.04.138 |
16 | 郭通 .电力系统灵活性评价及灵活性改造规划研究[D].北京:华北电力大学,2020. |
GUO T .Research on evaluation of power system flexibility and flexibility retrofit planning[D].Beijing:North China Electric Power University,2020. | |
17 | 汉京晓,穆世慧 .典型蓄热技术在供热领域的应用分析[J].能源与节能,2019(4):54-57. doi:10.3969/j.issn.2095-0802.2019.04.026 |
HAN J X, MU S H .Application analysis of typical thermal storage technology in heating field[J].Energy and Energy Conservation,2019(4):54-57. doi:10.3969/j.issn.2095-0802.2019.04.026 | |
18 | TROJAN M, TALER D, DZIERWA P,et al .The use of pressure hot water storage tanks to improve the energy flexibility of the steam power unit[J].Energy,2019,173:926-936. doi:10.1016/j.energy.2019.02.059 |
19 | 杨海生,张拓,唐广通,等 .蓄热水罐技术对供热机组的调峰性能影响及补偿成本分析[J].汽轮机技术,2020,62(5):385-388. doi:10.3969/j.issn.1001-5884.2020.05.018 |
YANG H S, ZHANG T, TANG G T,et al .Influence of thermal storage tank technology on peak shaving performance of heating unit and its effect analysis[J].Turbine Technology,2020,62(5):385-388. doi:10.3969/j.issn.1001-5884.2020.05.018 | |
20 | URBANECK T .Water tank stores for medium/large applications[M]//Encyclopedia of Energy Storage.Amsterdam:Elsevier,2022:394-409. doi:10.1016/b978-0-12-819723-3.00007-x |
21 | DE LA CRUZ-LOREDO I, ZINSMEISTER D, LICKLEDERER T,et al .Experimental validation of a hybrid 1-D multi-node model of a hot water thermal energy storage tank[J].Applied Energy,2023,332:120556. doi:10.1016/j.apenergy.2022.120556 |
22 | WU Y, FU L, ZHANG S,et al .Study on a novel co-operated heat and power system for improving energy efficiency and flexibility of cogeneration plants[J].Applied Thermal Engineering,2019,163:114429. doi:10.1016/j.applthermaleng.2019.114429 |
23 | 杨波,李政 .火电机组热力系统主导因素变工况建模方法研究[J].中国电机工程学报,2005,25(24):96-102. doi:10.3321/j.issn:0258-8013.2005.24.017 |
YANG B, LI Z .Dominant factor modelling method for the thermal system of power station[J].Proceedings of the CSEE,2005,25(24):96-102. doi:10.3321/j.issn:0258-8013.2005.24.017 | |
24 | MEDICA-VIOLA V, PAVKOVIĆ B, MRZLJAK V .Numerical model for on-condition monitoring of condenser in coal-fired power plants[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2018,117:912-923. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.10.047 |
[1] | 刘旺, 陈连, 龚高阳, 李智华, 薛文华, 石金刚, 谢军, 李雷雷, 姚荣财, 王召鹏, 杨延西, 邓毅, 张晨辉. 基于数字孪生的空气预热器预测性维护模式研究[J]. 发电技术, 2024, 45(4): 622-632. |
[2] | 袁鑫, 刘骏, 陈衡, 潘佩媛, 徐钢, 王修彦. 碳捕集技术应用对燃煤机组调峰能力的影响[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 373-381. |
[3] | 丁湧. 1 000 MW超超临界燃煤锅炉深度调峰研究[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 382-391. |
[4] | 代华松, 浦绍旭, 柴国旭, 金李, 陈为平, 解明亮. 350 MW超临界流化床机组深度调峰研究与应用[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 401-411. |
[5] | 李军徽, 陈国航, 马腾, 李翠萍, 朱星旭, 贾晨. 高风电渗透率下液流电池储能系统调峰优化控制策略[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 434-447. |
[6] | 王放放, 杨鹏威, 赵光金, 李琦, 刘晓娜, 马双忱. 新型电力系统下火电机组灵活性运行技术发展及挑战[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 189-198. |
[7] | 张思海, 李超然, 万广亮, 刘印学, 徐海楠, 黄中, 杨海瑞. 330 MW 循环流化床锅炉深度调峰技术[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 199-206. |
[8] | 郑淇薇, 王华霆, 陈衡, 潘佩媛, 徐钢. 深度调峰背景下火电机组热电解耦技术路径对比分析[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 207-215. |
[9] | 贾志军, 范伟, 任少君, 魏唐斌. 600 MW亚临界机组长时间深度调峰燃烧稳定性研究[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 216-225. |
[10] | 李展, 杨振勇, 刘磊, 陈振山, 季卫鸣, 洪烽. 火电机组深度调峰工况下炉侧蓄热系数对一次调频能力的影响分析[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 226-232. |
[11] | 杨正, 孙亦鹏, 温志强, 程亮, 李战国. 深度调峰工况下超临界机组的干湿态转换策略研究[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 233-239. |
[12] | 郁海彬, 张煜晨, 刘扬洋, 陆增洁, 翁锦德. 碳交易机制下多主体虚拟电厂参与电力市场的优化调度竞标策略[J]. 发电技术, 2023, 44(5): 634-644. |
[13] | 董中豪, 卢啸风, 史丽超, 杨增增, 孔繁盛, 王鹏, 林国强, 赵鹏. 炉膛耐火材料热惯性对循环流化床锅炉调峰速率的影响[J]. 发电技术, 2023, 44(4): 514-524. |
[14] | 安吉振, 郑福豪, 刘一帆, 陈衡, 徐钢. 基于大数据分析的火电机组引风机故障预警研究[J]. 发电技术, 2023, 44(4): 557-564. |
[15] | 楚帅, 王爱华, 葛维春, 李音璇, 崔岱. 电网调控集中式储热降低弃风率分析方法[J]. 发电技术, 2023, 44(1): 18-24. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||