燃气热电联产机组选型、调峰能力及电价机制分析

广东电力系统峰谷差不断增大,系统调峰问题日渐突出,对热电联产机组参与调峰的能力也提出了新的要求。探讨了燃气热电联产机组选型及调峰能力,分析了热电联产机组上网电价机制,提出促进广东燃气热电联产科学发展的建议。     

基于热电联产运行模式的光热发电调峰策略

针对中国"三北"地区冬季供暖期因热电机组"以热定电"运行约束,导致系统调峰能力不足而造成的大量弃风问题提出一种基于热电联产运行模式的光热电站调峰策略。该文首先分析光热电站辅助供热后热电机组电热特性及其调峰能力变化情况,然后根据不同时段的负荷特性及热电机组运行状况制定出基于热电联产运行模式的光热电站在各时段的运行策略,在此基础上建立含光热电站、热电机组、纯凝机组、风电场的电力系统电热综合调峰优化模型。与传统模型相比,新模型增加了系统热平衡约束、热电机组的热电耦合约束、光热电站运行约束等。仿真结果表明基于热电联产运行模式的光热电站,通过辅助供热不但可有效提高电网的风电消纳水平,同时可避免运行成本较高的纯凝式机组频繁调节,提高系统运行的经济性。     

抽凝机组耦合热电转换辅助调峰系统参数设计

  目的  为适应新能源电力并网需求,原有抽凝热电联产机组深度调峰供热改造已为重要途径之一。现有包括电热泵和电锅炉在内的热电转换装置为辅助火电机组调峰提供了潜在途径。  方法  以350 MW抽凝机组为例,建立了以热电转换装置辅助调峰参数优化模型,重点分析了热电转换设备参数对深度调峰性能的影响;其次,分别对比了电热泵和蓄热电锅炉两种典型热电转换系统在不同装置容量、不同放热速率下的调峰深度;最后,介绍了300 MW燃煤机组的煤耗率与污染物排放水平,指出本系统的节能效益,并给出热电转换装置的最优参数。  结果  结果显示:当电热泵的热功率为100 MW、放热速率与热功率相匹配也为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为73 MW左右;当蓄热式电锅炉的电功率为45 MW、放热速率为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为70.05 MW。蓄热式电锅炉的储热量在24 h中内略有增加,净储热量的数值为967.5 kWh。  结论  功率和放热速率是衡量热电转换装置辅助机组调峰能力的重要参数,且二者之间要有一定程度上的匹配性,针对不同情景灵活匹配热电转换装置的类型与参数可大幅提升机组的调峰深度。     

耦合电锅炉和蓄热罐的热电机组供热能力提升

基于国内外研究现状，以某300MW热电联产机组为研究对象，通过耦合蓄热罐和电锅炉等储热装置，分析了外接热源情况下的热电特性及调峰容量，并采用单目标约束优化方法对电锅炉及参数进行了寻优，从而得到了蓄热装置的最优参数配置。研究表明：附加蓄热罐可以一定程度上增加机组的调峰能力，但受到机组容量限制；当蓄热罐和电锅炉容量分别为73MW和70MW时，调峰深度增量为187.1MW,机组最大供热能力提高了72.3%。     

高低压旁路供热改造对机组调峰能力的影响分析

针对现阶段热电联产机组供热期调峰能力不足的问题,以某350 MW超临界燃煤机组为案例,介绍了其高低压旁路供热改造方案,并以改造后机组的实际运行数据为基础,对改造前后机组的运行特性和调峰能力进行了详细的对比分析。结果表明：案例机组进行高低压旁路供热改造后,在保证机组供热期热负荷和热段再热蒸汽流速不超限的情况下,机组电负荷调峰下限可由原来的230.9 MW降至161.4 MW,降低30.1%;当案例机组两个中压调节汽门关至42%时,机组电负荷调峰下限可进一步降至140.8 MW;旁路供热蒸汽量占比可由原来的56.3%提高至61.9%,提高5.6%,机组的调峰能力得到进一步提高。     

350MW供热机组低压缸零出力经济运行研究

为了更好的发挥热电联产机组汽轮机低压缸零出力灵活性改造在参与深度调峰及降低煤耗方面的优势,对参与调峰运行方式及非调峰状态的运行方式进行经济分析,总结出两种方式的优化机组经济运行策略优化方案,确保机组可实现深度调峰与经济运行效益最大化。     

基于KNN-LSTM的区域热负荷短期预测及在机组热电可行域的应用研究

为了准确预测热电联产机组的热负荷进而确定机组的热电可行域,使用互信息法筛选预测模型的输入参数。搭建了基于粒子群(PSO)参数寻优的最邻近节点(KNN)模型和长短期记忆神经网络(LSTM)模型对电厂的单日供暖热负荷进行预测,并提出将两种预测方法相结合的KNN-LSTM模型,通过对比发现该混合预测模型在处理短期热负荷异常波动问题时提高了预测模型的鲁棒性。在搭建热电联产机组热力仿真模型的基础上,根据热负荷短期预测结果和机组深度调峰限制条件确定机组的最低运行电负荷,提高了机组预测最低运行电负荷的能力。     

热电联产机组集成吸收式热泵的热电解耦与能耗特性理论研究

以某330MW热电联产机组为例,对于集成吸收式热泵的热电解耦性能及能耗特性展开了理论研究。结果表明:耦合吸收式热泵扩大了热电联产机组的安全运行范围,提高了热电联产机组的最大热电比,降低了热电联产机组的最低电负荷率。当供热量为300MW时,热电联产机组电功率上调与下调能力分别增加40.53%、84.76%,最低电负荷率降低16.24%。当发电量为200MW时,其最大热电比提高了0.56。最后,对集成吸收式热泵的节能潜力进行了计算和分析。     

不同规模供热水网辅助热电联产机组调峰性能的模拟研究

利用供热水管网蓄能可提升热电联产机组参与电网调峰调频的能力,本文建立供热水网与热电联产机组的耦合模型,分析了不同规模供热水网温度波动情况以及供热管道末端温度的动态响应时间。单程管长分别为10 km、20 km、40 km管道的工况下,供热管道末端温度响应时间为2.5 h、5.0 h、11.0 h。通过汽轮机变工况建模,分析了汽轮机输出功率的变化,结果表明,在此间歇性供热的情况下,机组最小电负荷降低了37.41MW,最高电负荷升高了58.25MW,使用热网进行蓄放热能有效提升机组运行灵活性。     

替代燃煤小热电的F级燃气热电联产机组的选型分析

在对张家港市主城片区建设燃气热电联产机组替代燃煤小热电必要性分析的基础上,结合当地实际情况,阐述选择F级燃气—蒸汽联合循环热电联产机组的可行性,并对当前F级燃气热电联产机组的主流机型、性能和特点进行分析,进而提出燃气热电联产机组选型方案。分析认为,主机设备装机方案的选择,不仅要从机组的经济技术角度考虑,还要考虑整个机组运行高效、安全、可靠、灵活、供热连续等诸多因素,更要考虑投产后运行维护和检修费用,只有全面进行分析与比较,才能做出合理的选择。     

风电并网下含核电受端电力系统调峰问题研究

  目的  随着风电装机规模和比重的不断提升,受风电反调峰特性的影响,含核电的受端电力系统（如广东电网）在汛期的调峰问题将更为凸显。为了保障多类型电源协调发展和电网的安全可靠运行。  方法  针对风电并网下含核电的受端电力系统调峰问题,在充分分析国内外核电机组参与调峰情况及其技术经济性的基础上,结合常规确定性调峰校核方法存在的不足,提出了确定性与概率性相结合、典型周/典型日和全年8 760 h全景模拟相结合的系统调峰平衡分析方法。  结果  以我国某沿海省级电网为例,采用所提方法,分析不同风电和外电场景下电网的调峰形势,并提出相应措施建议。  结论  所述方法能够发挥确定性与概率性两种方法各自的优点,对系统调峰平衡进行更为全面和有效的分析与校核。     

大型燃煤锅炉深度调峰关键问题探讨

  目的  随着我国“双碳”目标的制定及构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的迫切需求,可再生能源在电网中的发电比例将逐年提高。但因其自身的随机性及间歇性特点,可再生能源对电网调峰的贡献极其有限。为了提高对可再生能源的消纳能力,具有良好调峰潜力的煤电机组正担负着电网中基础调节能源的重要角色。其中,燃煤锅炉作为煤电机组的前端核心系统,其低（变）负荷运行性能直接影响着煤电机组的整体调峰能力。  方法  为此,文章从燃煤锅炉低（变）负荷运行过程中的燃烧稳定性、运行可靠性、环保性及经济性需求出发,首先总结了大型燃煤锅炉深度调峰所面临的关键问题,并分别从低（变）负荷运行下的燃烧稳定性、机组运行环保性和经济性、主要辅机适应性和安全性及热电机组的热电解耦四个方面,对目前的主要研究内容及进展进行分析总结。  结果  在此基础上,提出对燃煤锅炉调峰能力深度提升技术的研究及发展展望。  结论  通过文章分析得出,为了发挥燃煤锅炉在提升电网调峰能力方面的先发优势,应从燃煤锅炉的整体系统出发,综合开展主要辅机运行状态监测及评估、燃烧性能关键影响因素研究、过程智能优化控制及预测,从而提升燃煤锅炉在低负荷运行、快速启停及升降负荷过程中的综合性能。     

基于高温熔盐储热的火电机组灵活性改造技术及其应用前景分析

  目的  在分析常规火电机组灵活性改造方案存在问题的基础上,提出了一种新型的灵活性改造技术方案,即在传统的“锅炉-汽机”热力系统中嵌入大容量高温熔盐储热系统,削弱原本刚性联系的“炉机耦合”,实现火电机组深度调峰和灵活运行。  方法  根据汽、水和熔盐的不同热力特性,利用热力平衡原理,建立了“锅炉-高温储热-汽机”一体化热力系统。  结果  研究表明:火电机组进行高温熔盐储热改造,将极大地提高其深度调峰能力,且能解决常规改造方案存在的问题;同时,机组改造后对外提供高参数工业供汽的能力将得到大幅度提高,这将有效提高电厂经济效益,弥补调峰补偿机制的不足;高温熔盐储热技术也可以应用于火电机组延寿改造,不仅增加系统灵活调峰电源,还可以使老旧电厂企业资产继续发挥效益。  结论  在系统中选择一批火电机组进行大规模高温储热技术改造,可以在不增加煤炭总消费量的基础上,为系统提供大量灵活调峰电源,有效缓解新能源电力消纳问题;同时汽轮发电机组的容量被保留,可为电力系统提供备用容量和转动惯量,保障电力供应和系统安全稳定。该技术的推广,将有力促进火电厂转型升级,助力实现“碳达峰、碳中和”目标。     

中国煤电机组调峰运行现状分析

随着国家电网提出的“全球能源互联网”的加快构建，风电、太阳能等新能源发电的大规模并网，但其出力不稳定的特定使得电力负荷的峰谷差日趋增大，电网调峰压力增加。而我国目前的能源形势和电力装机结构决定了煤电机组将承担主要调峰任务。分析了煤电机组在参与调峰过程中，长期处于变工况运行时引起的各类问题，从煤电机组调峰的需求、调峰方式、调峰引起的新问题及煤电机组参与调峰相关政策支持等角度出发进行分析。结果表明机组调峰运行时，各主、辅设备偏离最佳运行工况，对设备安全、能源利用率、环境污染物排放等造成一定的影响。在此基础上，从政策制定和电网调度侧出发，提出了应对调峰问题的相关建议，以实现社会资源的优化配置。     

双碳目标下燃煤热电联产机组储能技术应用分析

  目的  “碳达峰、碳中和”目标要求现有能源结构进行深刻变革。提高原有燃煤热电联产机组灵活调节能力是保障新能源电力安全并网的重要内容之一。  方法  分别从燃煤热电联产系统灵活调节需求、潜在储能应用现状以及耦合储能技术的发展方向等方面进行了评述。  结果  分析认为深度“热电解耦”仍是提高燃煤热电联产系统的关键内容。其次,为满足“源–荷”匹配性,储能技术将在燃煤热电联产系统中发挥重要作用,其中具有应用潜力的储能技术主要包括储热、蓄电以及飞轮储能。  结论  最后根据燃煤热电联产机组耦合储能技术的应用特点,提出了储能性能老化、新能源消纳、扩容区域热电负荷中长期变更、初投资与回收期的经济性分析四个方面的建议以及需要注意的相关问题。     

氢储能用于核电调峰经济性研究

    目的   以光伏、风电为代表的可再生能源装机占比的提高和煤电比例的不断降低使得电网对于优质调节资源的需求不断增加,也给核电调峰带来新的压力。通过系统升级改善核电调峰能力,从而提高核燃料利用效率、系统安全性和经济性是亟待解决的重点问题。    方法   调研了氢能的制备、储运及利用现状,探究了适合用于核电调峰的氢储能技术路线,并以某核电站现有运行情况为例,分析了不同氢能利用技术路线的经济效益。    结果   利用富余核电制氢能够提高核电利用效率,并具有较好的经济效益应用潜力。    结论   随着技术的进步和设备成本的降低,利用富余核电开展氢气制备,不仅能够提高核电机组的利用效率获得更好的经济效益,还有助于氢能产业的发展。作为高能量密度的绿色能源,氢能在节能减排中起到极为重要的作用,将助力碳中和目标的实现。     

仙居抽水蓄能电站建设必要性和经济性分析

华东电网(江苏、浙江、安徽、上海)是我国最大的跨省市电网，地区经济发展处于我国的先进水平，电力需求增长迅猛，而区内能源资源缺乏，可开发水电资源已经不多，系统将重点发展大容量、高参数煤电机组．积极发展天然气、LNG和核电，还将接受大量区外来电。区内供需矛盾较为突出，调峰压力将进一步增大。为缓解系统调峰压力、优化电源结构、改善系统安全、经济、稳定运行条件，建设一定规模的抽水蓄能电站是必要的。仙居抽水蓄能电站地理位置适中，建设条件优越，经济指标优良，接入系统方便，通过经济分析，仙居抽水蓄能电站是一个经济的调峰备用电源。电站建成后可服务于华东电网和浙江电网。     

基于燃煤机组供热改造方案技术经济性研究

  目的  为了解决目前燃煤机组面临的电负荷与热负荷矛盾突出的问题,保障机组冬季热源供给,有必要进行破除其热电耦合关系的供热改造方案的研究。  方法  对某类型300 MW燃煤机组的两种供热改造方式进行模型分析,比较机组改造前后的供热量等数据,研究符合生产条件的热电解耦供热改造方案。总结出了热电联产机组供热改造的经济效果。  结果  通过文中供热模型分析可知,燃煤机组仅靠抽汽进行供热,受电负荷制约很大,高电负荷时供热量为低电负荷时的2～3倍。当电负荷受限严重时,其供热量无法满足冬季供热需求。但机组经过高背压改造、切缸改造后,调峰能力增强,相同电负荷下其供热量增加到原来的3～4倍,有效解决了这一问题。  结论  文章研究成果对今后相同类型的燃煤机组供热改造具有借鉴意义。