发电技术 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (4): 664-672.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20109
张辉1,2, 顾秀芳1, 陈艳宁1, 罗振鹏1, 王宸1
收稿日期:
2021-10-01
出版日期:
2022-08-31
发布日期:
2022-09-06
作者简介:
基金资助:
Hui ZHANG1,2, Xiufang GU1, Yanning CHEN1, Zhenpeng LUO1, Chen WANG1
Received:
2021-10-01
Published:
2022-08-31
Online:
2022-09-06
Supported by:
摘要:
在电-热联合系统中,应用大容量储热可提高电力系统运行控制的灵活性,从而提升系统消纳风电的能力。针对蓄热罐配置的效益成本问题,建立了热电厂配置蓄热罐方案的成本效益模型,将含储热的电力系统电热综合调度模型所得的参数代入,计算得到热电厂配置蓄热罐的总收益。仿真算例采用MATLAB中的数学规划求解器GUROBI进行求解。仿真结果表明:存在最优储热系统配置容量,使整体效益最佳;该模型能够有效分析热电厂配置蓄热罐的效益和成本。
中图分类号:
张辉, 顾秀芳, 陈艳宁, 罗振鹏, 王宸. 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.
Hui ZHANG, Xiufang GU, Yanning CHEN, Zhenpeng LUO, Chen WANG. Benefit Cost Analysis of Thermal Storage Tank in Thermal Power Plant Considering Wind Power Consumption[J]. Power Generation Technology, 2022, 43(4): 664-672.
参数 | 热电机组 | 常规机组 | 风电 |
---|---|---|---|
装机容量/MW | 1 900 | 900 | 900 |
所占比例/% | 51.4 | 24.3 | 24.3 |
表1 电网装机容量
Tab. 1 Installed capacity of power grid
参数 | 热电机组 | 常规机组 | 风电 |
---|---|---|---|
装机容量/MW | 1 900 | 900 | 900 |
所占比例/% | 51.4 | 24.3 | 24.3 |
热电厂参数 | 数值 |
---|---|
单位煤价格/(万元/t) | 0.06 |
排放率GSO2/(kg/t) | 2.7 |
排放率GCO2/(kg/t) | 1 878.9 |
排放率Gy/(kg/t) | 1.2 |
SO2当量δSO2/kg | 0.95 |
CO2当量δCO2/kg | 20 |
烟尘当量δy/kg | 2.18 |
排污征费指标/(万元/当量) | 0.000 12 |
供暖期天数/天 | 180 |
表2 热电厂参数
Tab. 2 Thermal power plant parameters
热电厂参数 | 数值 |
---|---|
单位煤价格/(万元/t) | 0.06 |
排放率GSO2/(kg/t) | 2.7 |
排放率GCO2/(kg/t) | 1 878.9 |
排放率Gy/(kg/t) | 1.2 |
SO2当量δSO2/kg | 0.95 |
CO2当量δCO2/kg | 20 |
烟尘当量δy/kg | 2.18 |
排污征费指标/(万元/当量) | 0.000 12 |
供暖期天数/天 | 180 |
蓄热罐参数 | 数值 |
---|---|
单位造价/(万元/m3) | 0.3 |
折现率 | 0.05 |
寿命/a | 20 |
低温回水温度/℃ | 70 |
高温供水温度/℃ | 150 |
蓄热温差ΔT/℃ | 80 |
容积率ε | 0.9 |
综合利用效率η | 0.95 |
蓄热损失K(i) | 0.005 |
年维护成本占其建设成本的百分比ξ | 0.005 |
表3 蓄热罐参数
Tab. 3 Heat storage tank parameters
蓄热罐参数 | 数值 |
---|---|
单位造价/(万元/m3) | 0.3 |
折现率 | 0.05 |
寿命/a | 20 |
低温回水温度/℃ | 70 |
高温供水温度/℃ | 150 |
蓄热温差ΔT/℃ | 80 |
容积率ε | 0.9 |
综合利用效率η | 0.95 |
蓄热损失K(i) | 0.005 |
年维护成本占其建设成本的百分比ξ | 0.005 |
机组 | 最大发电 功率/MW | 最小发电 功率/MW | 最大供热 功率/MW | a/(t⋅MW-2⋅h-1) | b/(t⋅MW-1⋅h-1) | c/(t⋅h-1) | 爬坡率Pup | 爬坡率Pdown |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
2 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
3 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
4 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
5 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
6 | 212 | 100 | 241 | 1.713 24×10-4 | 0.270 548 9 | 11.537 43 | 60 | 60 |
7 | 212 | 100 | 241 | 1.713 24×10-4 | 0.270 548 9 | 11.537 43 | 60 | 60 |
8 | 300 | 150 | 0 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
9 | 600 | 300 | 0 | 3.793 99×10-5 | 0.271 601 9 | 37.644 97 | 130 | 130 |
表4 热电机组参数
Tab. 4 Thermoelectric unit parameters
机组 | 最大发电 功率/MW | 最小发电 功率/MW | 最大供热 功率/MW | a/(t⋅MW-2⋅h-1) | b/(t⋅MW-1⋅h-1) | c/(t⋅h-1) | 爬坡率Pup | 爬坡率Pdown |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
2 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
3 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
4 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
5 | 323 | 150 | 357 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
6 | 212 | 100 | 241 | 1.713 24×10-4 | 0.270 548 9 | 11.537 43 | 60 | 60 |
7 | 212 | 100 | 241 | 1.713 24×10-4 | 0.270 548 9 | 11.537 43 | 60 | 60 |
8 | 300 | 150 | 0 | 7.587 99×10-5 | 0.271 601 9 | 18.822 48 | 80 | 80 |
9 | 600 | 300 | 0 | 3.793 99×10-5 | 0.271 601 9 | 37.644 97 | 130 | 130 |
时刻 | 电负荷/MW | 热负荷/MW | 风电功率/MW |
---|---|---|---|
01:00 | 1 964 | 1 770 | 401 |
02:00 | 1 946 | 1 770 | 441 |
03:00 | 1 926 | 1 770 | 463 |
04:00 | 1 898 | 1 770 | 480 |
05:00 | 1 913 | 1 770 | 486 |
06:00 | 1 943 | 1 770 | 475 |
07:00 | 2 062 | 1 770 | 475 |
08:00 | 2 205 | 1 770 | 436 |
09:00 | 2 293 | 1 770 | 425 |
10:00 | 2 363 | 1 770 | 388 |
11:00 | 2 369 | 1 770 | 323 |
12:00 | 2 392 | 1 770 | 310 |
13:00 | 2 258 | 1 770 | 336 |
14:00 | 2 253 | 1 770 | 316 |
15:00 | 2 300 | 1 770 | 301 |
16:00 | 2 336 | 1 770 | 361 |
17:00 | 2 388 | 1 770 | 371 |
18:00 | 2 520 | 1 770 | 391 |
19:00 | 2 467 | 1 770 | 425 |
20:00 | 2 394 | 1 770 | 433 |
21:00 | 2 364 | 1 770 | 446 |
22:00 | 2 260 | 1 770 | 450 |
23:00 | 2 150 | 1 770 | 448 |
24:00 | 2 054 | 1 770 | 416 |
表5 电负荷及风电预测功率
Tab. 5 Electric load and wind power forecast power
时刻 | 电负荷/MW | 热负荷/MW | 风电功率/MW |
---|---|---|---|
01:00 | 1 964 | 1 770 | 401 |
02:00 | 1 946 | 1 770 | 441 |
03:00 | 1 926 | 1 770 | 463 |
04:00 | 1 898 | 1 770 | 480 |
05:00 | 1 913 | 1 770 | 486 |
06:00 | 1 943 | 1 770 | 475 |
07:00 | 2 062 | 1 770 | 475 |
08:00 | 2 205 | 1 770 | 436 |
09:00 | 2 293 | 1 770 | 425 |
10:00 | 2 363 | 1 770 | 388 |
11:00 | 2 369 | 1 770 | 323 |
12:00 | 2 392 | 1 770 | 310 |
13:00 | 2 258 | 1 770 | 336 |
14:00 | 2 253 | 1 770 | 316 |
15:00 | 2 300 | 1 770 | 301 |
16:00 | 2 336 | 1 770 | 361 |
17:00 | 2 388 | 1 770 | 371 |
18:00 | 2 520 | 1 770 | 391 |
19:00 | 2 467 | 1 770 | 425 |
20:00 | 2 394 | 1 770 | 433 |
21:00 | 2 364 | 1 770 | 446 |
22:00 | 2 260 | 1 770 | 450 |
23:00 | 2 150 | 1 770 | 448 |
24:00 | 2 054 | 1 770 | 416 |
蓄热罐容量/(MW∙h) | 弃风消纳量/(MW∙h) | 方案成本/ 万元 | 方案效益/万元 | 总收益/ 万元 |
---|---|---|---|---|
40 | 3 149 | 3 161 | 104 | 87 |
1 500 | 111 926 | 16 478 | 3 672 | 3 005 |
3 000 | 217 065 | 16 478 | 7 115 | 5 780 |
4 500 | 227 019 | 16 478 | 7 442 | 5 439 |
6 000 | 227 019 | 16 478 | 7 442 | 4 771 |
表6 风电装机容量为900 MW?h的效益分析
Tab. 6 Benefit analysis of wind power plant with installed capacity of 900 MW?h
蓄热罐容量/(MW∙h) | 弃风消纳量/(MW∙h) | 方案成本/ 万元 | 方案效益/万元 | 总收益/ 万元 |
---|---|---|---|---|
40 | 3 149 | 3 161 | 104 | 87 |
1 500 | 111 926 | 16 478 | 3 672 | 3 005 |
3 000 | 217 065 | 16 478 | 7 115 | 5 780 |
4 500 | 227 019 | 16 478 | 7 442 | 5 439 |
6 000 | 227 019 | 16 478 | 7 442 | 4 771 |
蓄热罐容量/(MW∙h) | 弃风消纳量/(MW∙h) | 方案成本/万元 | 方案效益/万元 | 总收益/ 万元 |
---|---|---|---|---|
40 | 18 | 18 | 105 | 87 |
1 500 | 627 | 668 | 547 | -121 |
3 000 | 653 | 1 336 | 547 | -789 |
4 500 | 653 | 2 003 | 547 | -1 456 |
6 000 | 653 | 2 671 | 547 | -2 124 |
表7 风电装机容量为500 MW?h的效益分析
Tab. 7 Benefit analysis of wind power plant with installed capacity of 500 MW?h
蓄热罐容量/(MW∙h) | 弃风消纳量/(MW∙h) | 方案成本/万元 | 方案效益/万元 | 总收益/ 万元 |
---|---|---|---|---|
40 | 18 | 18 | 105 | 87 |
1 500 | 627 | 668 | 547 | -121 |
3 000 | 653 | 1 336 | 547 | -789 |
4 500 | 653 | 2 003 | 547 | -1 456 |
6 000 | 653 | 2 671 | 547 | -2 124 |
蓄热罐容量/(MW∙h) | 弃风消纳量/(MW∙h) | 方案成本/万元 | 方案效益/万元 | 总收益/ 万元 |
---|---|---|---|---|
40 | 6 340 | 18 | 210 | 192 |
1 500 | 133 013 | 668 | 4 391 | 3 723 |
3 000 | 133 013 | 1 336 | 4 391 | 3 056 |
4 500 | 133 013 | 2 003 | 4 391 | 2 388 |
6 000 | 133 013 | 2 671 | 4 391 | 1 720 |
表8 风电装机容量为1 500 MW?h的效益分析
Tab. 8 Benefit analysis of wind power plant with installed capacity of 1 500 MW?h
蓄热罐容量/(MW∙h) | 弃风消纳量/(MW∙h) | 方案成本/万元 | 方案效益/万元 | 总收益/ 万元 |
---|---|---|---|---|
40 | 6 340 | 18 | 210 | 192 |
1 500 | 133 013 | 668 | 4 391 | 3 723 |
3 000 | 133 013 | 1 336 | 4 391 | 3 056 |
4 500 | 133 013 | 2 003 | 4 391 | 2 388 |
6 000 | 133 013 | 2 671 | 4 391 | 1 720 |
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