基于供热系统热惯性供热机组短时深度参与电网调峰及风电消纳研究

针对我国供热机组占比高的北方寒冷地区特别是东北地区的电网,在冬季供暖期间存在严重弃风的问题,提出了利用供热系统的蓄热特性,供热机组短时深度参与电网调峰及风电消纳的方法,并建立了供热系统热惯性数学模型和含供热系统热惯性供热机组短时深度参与电网调峰及风电消纳的数学模型。结合案例的详细计算说明了配合电网在用电高峰时段,采取供热机组对建筑物提前蓄热的办法,蓄热时间为6. 44 h,在电网低负荷时,供热机组降适当减少供热量进而减少电负荷,利用建筑物和热网的蓄热量满足供热要求,放热时间为8. 26 h,从而获得更加深度调峰容量空间协助电网度过低谷并消纳风电等可再生能源,具有可行性和可操作性。供热机组按最小抽汽量114. 3 t/h运行时,每台机组可为风电并网增加约162. 96 MW的容量。     

高背压抽凝供热机组不同供热期运行背压调整优化研究

高背压供热具有提高机组整体热经济性和增强机组供热能力的优势,本文基于某600 MW亚临界直接空冷高背压抽凝供热机组Ebsilon仿真模型,从安全运行边界、经济性、供热能力、调峰能力和热电耦合性等方面对不同供热期的机组运行背压开展特性分析及调整优化研究。结果表明：当环境温度低于5 ℃时机组推荐运行背压为33 kPa,在5~11 ℃之间时需根据供水温度调整背压运行,高于11 ℃时推荐运行背压为13 kPa;随着背压抬高,机组的最小安全流量从140.4 t/h上升至336.5 t/h;乏汽供热火用效率明显高于抽汽供热火用效率,最大值可达到86.7%;机组在低供热需求下抬高背压会降低调峰能力,在较高供热需求下背压变化引起的调峰容量波动小,热电耦合性强,解耦度变化小。     

300MW供热机组凝抽背改造技术和经济性分析

对某发电公司300 MW供热机组进行凝抽背改造的合理性和可行性进行分析,通过凝抽背改造,可提升供热抽汽能力140 t/h,增大该机组供热能力101.5 MW;保证对外供热负荷不变的条件下,改造后可使发电功率下降约73.5 MW;改造后,设计工况下,预计下一个采暖季全厂年热电比增加3.63%,4号机组全年平均发电煤耗下降5.29 g/kWh。因此,凝抽背改造技术是适合该发电公司4机组供热能力提升的改造技术。     

高背压-抽凝机组耦合运行优化技术对深度调峰性能影响及经济性分析

针对某电厂350MW抽凝供热机组和高背压供热机组,利用Ebsilon软件进行建模,并进行了高背压-抽凝机组耦合运行优化分析,特别分析了两台机组总调峰性能以及优化运行后总经济效益的变化情况,并计算了调峰损失电量的运行补偿成本,计算结果显示,在保持供热总负荷600MW不变时,高背压-抽凝机组耦合运行方式可使两台机组增加调峰深度38.77MW,运行总经济效益减少1.03万元/h,折算调峰损失电量的运行补偿成本为0.26元/(kW·h)～0.27元/(kW·h)。分析案例为电厂参与深度调峰服务市场提供了参考依据。     

基于清洁能源消纳的风电规模入网机组启停间歇控制研究

风电规模入网机组启停间歇控制的传统方法忽略了对清洁能源发电量的检测，导致机组温度和风机能耗的控制效果较差。提出基于清洁能源消纳的风电规模入网机组启停间歇控制研究，根据风电规模入网机组的结构及特性，构建以清洁能源发电量最大为模型的运行目标函数。基于清洁能源消纳制定数学模型，通过能源计量系统获取用电量，判断风电规模入网情况，实现风电规模入网机组启停间歇控制。实验结果表明，该方法对机组温度和风机能耗具有良好控制效果，有利于提高风电站的清洁能源消纳比例。     

基于旁路系统提升热电机组风电消纳能力研究

针对中国三北地区冬季供热期弃风现象严重的问题,提出利用高低压旁路供热解耦传统热电机组的电热强耦合关系,并基于旁路系统供热的热电机组电热特性,建立风电消纳能力数学模型,根据电网调峰需求,给出热电机组的运行策略。结果表明:高低压旁路系统参与供热可大幅提升热电机组的风电消纳能力和供热能力。为了保证高低压旁路供热安全,要注意高低压旁路蒸汽流量的匹配关系。采用"传统抽汽+高低压旁路"切换方式供热,风电消纳能力最强。以某330 MW热电机组为例,采用高低压旁路供热可进一步提升供热能力90.56%;在满足额定供热量的前提下,采用"传统抽汽+高低压旁路"切换方式供热可进一步提升热电机组风电消纳能力324.46%。     

350MW超临界供热机组协调控制系统优化

为提高电网消纳风电、光电等新能源发电的能力,西北地区的供热机组普遍参与电网调频调峰。但采暖期与非采暖期的机组特性差异较大,加之低热值煤种掺烧带来的燃烧扰动,使得供热机组运行过程中煤水风失配问题较为突出,严重影响了机组的安全稳定运行能力。针对超临界供热机组参与调频调峰过程中存在的问题,提出了一套适应超临界供热机组运行特性的协调控制优化策略,并成功应用在吴忠电厂2台350 MW机组中,较好地适应了机组的各种运行工况,使机组稳态运行性能和变负荷性能都有了较大地提高,对于同类型机组具有较大的应用推广价值。     

F级燃气-蒸汽联合循环机组供热经济性分析

以华北电网某F级燃气-蒸汽联合循环机组为例,通过试验确定了联合循环机组抽凝和背压两种运行模式下供热量的变化,建立了全厂热效率的计算模型,并得出了联合循环机组的供热性能。结果表明:全厂热效率随着供热量增加而提高,当供热量需求在200t/h~400t/h范围时,一拖一抽凝模式具有经济性运行优势;供热量需求在400t/h~620t/h范围时,采用背压模式运行优势明显;供热量需求在620t/h~770t/h范围时,仅背压模式能够满足运行需求。     

冬季风电消纳的两种途径的节能分析

冬季北方地区风电等清洁能源消纳矛盾突出,热电联产机组运行容量占比高、受热负荷的约束调峰能力差是造成弃风、弃光的主要原因。在解决弃风、弃光等问题上,针对北方冬季风电消纳的两种途径,依据热力发电厂热经济性评价方法,对不同形式的机组、采取不同深度调峰的改造技术路线,进行了节能分析。提出了在发电侧纯凝机组应首先进行深度调峰、热电联产机组采取增设蓄热罐改造进行深度调峰,为风电等清洁能源让出发电空间;在用电侧对供热锅炉实施电锅炉改造,消纳剩余的风电,实现经济效益和社会效益的最大化。     

300MW机组厂级供热优化调度方式及性能分析

从厂级角度优化机组的供热调度方式能够提升其深度调峰能力和盈利能力。以厂级两台300MW供热机组为例，利用Ebsilon软件建立了抽凝工况和低压缸零出力工况机组的数学模型，分析了机组的热力性能、调峰性能和经济性能。提出了5种厂级供热调度方式，研究了各调度方式下厂级的深度调峰能力和净收益；提出了串联梯级、并联平级供热系统，对比了二者对厂级净收益的影响。结果表明，供热量一定时，两台机组“双切缸模式”运行时，厂级发电功率最小，深度调峰能力最强；当供热负荷低于600MW时，两台机组“双切缸”模式运行时净收益最高；当供热负荷高于600MW时，“双抽凝”或“切缸+抽凝”模式运行时净收益最高；在厂级700MW供热负荷下，串联梯级供热系统的厂级净收益高于并联平级供热系统。     

热泵回收循环水余热的低真空优化分析

以一台200MW联合循环机组为例,对机组进行低真空与热泵耦合供热技术改造节能分析,得出机组的最佳乏汽背压约为22kPa;此时经济收益最大,可达1128万元;在最佳乏汽背压时,可使机组热化发电率提高60%。同时,进行抽凝工况、低真空工况、低真空耦合热泵工况3种不同供热方式的热力分析,得出,低真空耦合热泵工况时,总效率为65.0%,总热效率为90.2%,总损为205.1×10~6kJ/h,热力性能最好。     

大型供热机组深度参与电网调峰的一种新模式

在寒冷地区,传统大型供热机组供热模式在能源梯级利用方面存在很大缺陷,供热抽汽压力设定不合理,致使机组的做功能力下降,调峰能力不高。提出了可采用两台大型供热机组热网加热器串联运行,在第一台机组热网加热器前增设小背压机组的新模式。该模式不仅能较好地降低第一台机组供热抽汽压力至合理值,还能增加供热机组的发电量。另外,还可以用背压机带动电动压缩式热泵,增大了机组的对外供热能力,降低了机组的发电出力,提高了大型供热机组深度参与电网的调峰能力。     

350 MW供热机组低压缸零出力试验及仿真研究

低压缸零出力技术可有效实现热电联产机组热电解耦,提升机组供热能力和调峰能力。对某350 MW机组低压缸零出力试验方案和试验过程进行了详细分析。试验研究显示,在280 t/h供热抽汽流量下,低压缸零出力技术可降低机组负荷52 MW。受试验条件限制,为获取全负荷范围内低压缸零出力工况下机组性能,采用Ebsilon软件对低压缸零出力工况进行仿真计算。结果表明：与抽凝工况相比,低压缸零出力运行方式下,热网抽汽量可提高90 t/h,相同供热量下机组负荷可降低29%,最小电负荷率可降至28.5%,在176 MW供热负荷下供电煤耗可降低51.2 g/(kW·h)。     

深度调峰运行时汽轮机低压叶片的安全性分析

为了满足电网深度调峰和供热的要求,低压缸需要长期在低负荷甚至零出力工况下运行。本文以某660 MW汽轮机为对象,对其深度调峰和供热工况下低压叶片的通流特性和运行安全性问题进行了研究,得到了不同排汽压力时低压末级叶片的流场分布以及相关参数随背压变化的规律,分析计算了叶片所受汽流弯应力,确定了汽流弯应力随背压的变化。结果表明：该机组在深度调峰和供热的小容积流量工况下,叶片所受汽流弯应力很小,满足不调频叶片的设计要求,能够保证机组安全稳定运行;小容积流量工况下,汽轮机的排汽压力降低,真空度提高,其低压部分摩擦鼓风损失大幅度降低,鼓风发热问题减少,汽流弯应力降低,汽轮机可以安全稳定运行。     

基于气象数据的供热机组调峰能力预测方法

针对我国冬季供热期间弃风现象严重,导致风能不能被电网大量吸纳的问题。提出一种基于气象数据的供热机组调峰能力预测方法。即将整个热网热用户作为一个整体,保证供暖期热用户最低室内温度为18℃的前提下,通过计算在不同室外温度下热用户的采暖热负荷和供热汽轮机采暖抽汽量,最终依据供热机组工况图确定出供热机组的调峰范围。通过实例计算和误差分析表明,该方法简单、实用且精度高,能够通过气象数据预测得到不同初始条件(不同室外温度)下供热机组的调峰范围,以供电网调度参考。在保证机组供热的基础上能使电网最大限度地吸纳风电,促进风能的深度利用。     

基于启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳低碳经济调度

为解耦热电厂中热电机组"以热定电"的刚性约束,提高风电消纳能力,降低碳排放成本,研究启停电锅炉与储热装置协调供热策略,建立基于启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳低碳经济调度模型。该模型以经济环境成本最低为目标,引入碳排放成本参数,考虑热电机组热电耦合约束,热、电平衡以及机组爬坡等约束。算例对4种供热方式下系统的风电消纳水平,煤耗成本以及碳排放成本进行分析。算例结果验证所提模型有效性与准确性。     

基于热网及建筑物蓄热特性的大型供热机组深度调峰能力研究

针对我国北方区域电网风电并网后在冬季供暖期经常弃风情况,以及电网内存在高比例的大型供热机组的特点,提出了基于热网及建筑物蓄热特性的大型供热机组深度调峰的方法,并建立了深度调峰的数学模型;通过案例计算,在一定范围内大型供热产热量的变化不会影响供热质量。在采暖期间,热网配合电网低谷深度调峰适当降低热负荷运行,在电网调峰容量十分紧张情况下利用建筑物具有蓄热特点适当减少供热量,从而获得更加深度调峰容量空间协助电网度过低谷具有可行性和可操作性;建立的数学模型可计算出提前蓄热时间和放热时间以及机组的深度调峰能力,为电网调度进行供热机组深度调峰提供了科学的依据。     

联合循环抽凝背机组工况切换运行研究

联合循环抽凝背汽轮机可实现低压模块在线解列与并列功能来满足冬季采暖供热最大化的需求。通过对该类机组复杂的热力系统、本体结构以及轴系分析等方面的研究,确定工况切换策略,进行理论和试验研究,使机组的抽凝、纯凝和背压运行模式能在线切换,并安全稳定运行。研究成果为联合循环机组低压缸在线解列与并列运行设计提供了重要依据。     

抽凝背汽轮机机组在NHR200-Ⅱ型热电堆的应用研究

NHR200-Ⅱ型热电堆可靠近作为热负荷中心的城市建设,可作为城市供热、降低大气污染的清洁能源。抽凝背汽轮机机组具有运行方式灵活、能源利用率高等特点,拥有极限供热/供电能力。对某热电堆厂址进行经济技术分析后推荐采用抽凝背汽轮机机组,其经济性优于其他机型,能满足不同季节的供热需求。     

电力系统中抽水蓄能电站调峰作用的研究

探讨核电、风电等清洁能源大规模接入电网后带来的电力系统调峰问题,研究抽水蓄能电站的调峰作用。通过对2020年全国各区域电网电源结构、负荷特性、调峰能力等数据预期进行综合分析,计算出核电、风电机组接入电网后应参与调峰的容量,得出需配套建设抽蓄电站的比例。为今后电力系统的规划建设提供理论依据。