基于古诺模型的热电厂电锅炉和储热优化配置

将电锅炉和储热系统集成到电热联合系统中是提高系统灵活性以及风电消纳的可行方案。为了综合考虑不同热电厂多主体配置电锅炉和储热系统,兼顾考虑调峰市场的出清价格,提出了一种基于古诺模型的多个热电厂博弈电锅炉和储热系统优化配置模型。从热电厂主体角度出发,构建基于古诺模型的热电厂年化调峰净收益最大为目标的上层优化模型;其次,以组合场景下的总燃料成本消耗最小和弃风最小为目标建立含电锅炉和储热系统的最优调度模型。最后分别基于实际9节点系统的仿真算例,验证了所提模型的合理性和有效性。     

热电厂配置调峰电锅炉最佳容量确定方法

热电联产机组配置电锅炉进行热电解耦以促进风电等新能源的并网。为了确定热电联产机组参与电网调峰时电锅炉的最佳配置容量,引入特征日的概念,对电锅炉运行时的约束进行说明,分别以机组调峰增量和经济净现值为目标函数,建立电锅炉最佳容量的计算模型。结果表明,对于330 MW机组,当不考虑投资成本时,电锅炉的供热功率达到52 MW时,机组可以获得最大的调峰增量,此时,电锅炉的电加热功率为178.28 MW;若考虑投资成本,当电锅炉的供热功率达到49 MW时,即电锅炉的电加热功率为168 MW时,可以得到最大的经济净现值。     

基于调度需求的多机组耦合电锅炉优化配置及运行分析

电锅炉作为大功率电热转换装置,成为提升火电机组运行灵活性、促进新能源电力可靠消纳的有效技术方案之一。提出了此类项目中电锅炉容量、储热容量的配置核算原则,并以企业经济效益最大化为原则,考虑电网调峰深度调度限值因素,建立系统优化运行参数、运营经济性评价计算模型。结合东北地区某热电厂多机组系统的实际情况,综合分析得出了该项目最佳的电锅炉配置容量为300 MW,储热容量为17 MW·h,同时提出全厂优化运行方案。结果表明:案例电厂在30%调峰深度限值工况下,每个采暖季可新增调峰收益约13 953万元,项目投资回收期约5年;在可预见的未来,该项目将具备长期盈利能力。     

计及容量市场的用户侧储能优化配置研究

容量市场能够为间歇性可再生能源的大规模并网提供灵活的容量支持,激励常规机组发电容量投资并保证峰荷时期备用容量充裕,在未来现货市场环境下建立相适应的容量市场机制是保障长期电力供给安全的有效方法,故储能作为用户侧的快速响应资源有望参与容量市场。该文结合容量市场,从用户对主能量市场实时电价进行响应后再利用储能充放电实现最优化用电的角度提出了一种用户需求响应-储能调节(DR-ESS)的优化模型。首先,基于容量市场合同构建用户实时电价需求响应模型;然后计及容量市场,建立储能定容双层优化配置模型,外层以用户在储能全寿命周期内净收益最大为目标优化储能功率及容量,内层以用户日收益最大化优化储能充放电策略。两层模型分别采用遗传算法与fmincon工具箱进行求解。以美国PJM市场下某大工业用户所在负荷节点数据进行算例分析,结果表明,采用DR-ESS优化模型在提升用户经济效益同时能够有效实现削峰填谷、降低电网尖峰负荷,减少电网投资成本,提高运行可靠性。     

计及热力系统热特性的热源容量优化配置及经济性分析

中国积极开展火电灵活性改造试点工作,多类型热源参与到风电消纳中并发挥重要作用,合理的热源容量规划可以有效提升风电消纳。考虑到热力系统具有天然的储热特性,在热源容量规划中考虑热网和热用户的储热特性,实现电力系统和热力系统联合优化,可进一步减少热源配置的经济成本。首先建立热力系统各组成元件（热源、热网和热负荷）的热特性模型;然后,构建以热源年经济费用最小为目标的多种热源容量优化规划的时序生产模拟模型;最后,基于该模型研究不同场景下热源配置方案及经济性,为热源规划提供参考。     

计及热力系统热特性的热源容量优化配置及经济性分析

中国积极开展火电灵活性改造试点工作,多类型热源参与到风电消纳中并发挥重要作用,合理的热源容量规划可以有效提升风电消纳。考虑到热力系统具有天然的储热特性,在热源容量规划中考虑热网和热用户的储热特性,实现电力系统和热力系统联合优化,可进一步减少热源配置的经济成本。首先建立热力系统各组成元件（热源、热网和热负荷）的热特性模型;然后,构建以热源年经济费用最小为目标的多种热源容量优化规划的时序生产模拟模型;最后,基于该模型研究不同场景下热源配置方案及经济性,为热源规划提供参考。     

基于熔盐储热辅助煤电机组深度调峰的系统设计及容量计算方法研究

构建以新能源为主体的新型电力系统对于煤电机组深度调峰提出了更高的要求,通过对电网需求的分析以及各种储能技术的对比,以燃煤发电机组的系统特征为出发点,提出了一种基于熔盐储热辅助煤电机组深度调峰的系统,并给出了其运行方式。通过理论分析,给出了熔盐系统加热、储热、换热3个子系统的主要参数计算方法;以某660 MW燃煤机组为例,在分析其热力边界和调峰需求的基础上,依照提出的计算方法,计算得到了熔盐系统电加热模块的功率以及连接方式;选定了熔盐的种类以及换热系统的进出口参数;确定了熔盐储热的容量、用盐量和储罐容积,为准确核算项目投资和项目占地提供了可靠的数据支撑。该系统以及计算方法可为同类型工程项目前期设计提供参考。     

提高风电接纳的储热系统容量优化配置

在东北地区,为保证冬季供暖需求,热电联产机组热出力较高,受热、电出力耦合关系限制,风电接纳空间有限。通过电锅炉等装置将电能转换为热能存储于储热系统可以起到减小负荷峰谷差、提高电网风电接纳能力的作用。以辽宁某地区供暖期风电并网受限的情况为例,以综合效益最大化为目标,考虑储热系统投资成本、运维成本、风热转化收益、节省供热燃煤收益、补偿收益等因素,建立一种储热系统辅助电网调峰的优化配置模型,通过模型求解得到最优储热系统容量配置。最后基于辽宁电网运行数据,通过算例验证了所提配置方法的有效性。     

规模风电并网条件下储能系统参与辅助调峰服务容量配置优化研究

由于风电等可再生能源装机比例不断加大,电网对辅助调峰的需求也日益迫切,而储能系统是解决电网调峰问题的有效途径之一。本文在东北地区建设辅助调峰市场所提出的补偿机制下,对储能系统参与火电机组辅助调峰服务容量配置优化模型进行研究,设计了储能系统参与辅助调峰的充放电控制策略,考虑受风电波动影响的电网综合负荷,在火电及储能约束条件下,分别得出经济性最优、消纳风电出力效果最优以及兼顾经济性和消纳风电效果综合最优的储能系统容量配置方案,并从火电企业、新能源企业、政府政策制定等多角度对比分析并提出建议。     

计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳策略

为解决传统热电联产机组的热电耦合特性以及冬季采暖期间弃风消纳问题,提出了计及碳交易含储热热电联产机组和电锅炉联合运行的弃风消纳策略。首先将储热设备、电锅炉与热电联产机组联合运行来满足系统所需热负荷,从而提高热电联产机组电调峰能力。其次,为进一步控制碳排放量,引入阶梯式碳交易与优化电锅炉运行模式,兼顾系统运行成本、弃风消纳量以及碳排放量,构建计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳模型并进行求解。最后,以IEEE-30节点为例进行算例分析,结果表明所提策略能够有效促进风电消纳、减少碳排放量且有效降低系统运行成本。     

考虑容量分布的电热器和蓄热器分布式优化配置方法

充分利用电热器（electric heater,EH）和蓄热器（heat storage,HS）的调节能力是减少弃风的有效措施。针对目前EH和HS多为集中式容量优化,容易突破电网运行约束的问题,提出考虑容量分布的电热器和蓄热器分布式优化配置方法。以8节点简化的实际电网为例,基于直流潮流模型,考虑EH、HS等设备的容量、运行约束和具体分布,建立综合能源系统数学模型;在此基础上,以经济效益最优为目标,给出EH和HS在满足一定热负荷比例时的最优分配。仿真结果表明：EH和HS处于最优分配时,会缓解系统的弃风现象,并显著提高系统经济效益。     

考虑容量分布的电热器和蓄热器分布式优化配置方法

充分利用电热器（electric heater,EH）和蓄热器（heat storage,HS）的调节能力是减少弃风的有效措施。针对目前EH和HS多为集中式容量优化,容易突破电网运行约束的问题,提出考虑容量分布的电热器和蓄热器分布式优化配置方法。以8节点简化的实际电网为例,基于直流潮流模型,考虑EH、HS等设备的容量、运行约束和具体分布,建立综合能源系统数学模型;在此基础上,以经济效益最优为目标,给出EH和HS在满足一定热负荷比例时的最优分配。仿真结果表明：EH和HS处于最优分配时,会缓解系统的弃风现象,并显著提高系统经济效益。     

风-光-火-抽蓄联合系统中抽水蓄能电站最佳容量配置

针对含风电、光伏、火电和抽蓄联合系统中抽水蓄能电站的容量配置问题,构建了联合系统双层规划模型,并提出了求解流程。上层模型以弃风、弃光电量之和最小为目标,确定抽水蓄能电站的容量配置问题,下层模型旨在最大化联合系统的经济效益、环境价值,同时改善系统运行条件,解决抽水蓄能电站的运行调度问题,上下层目标采用基于Tent映射混沌优化的改进灰狼算法进行求解。通过对某地区冬季和夏季2个典型日场景进行仿真分析,验证了模型与算法的有效性,结果表明,所构建的双层规划模型对科学确定联合系统中抽水蓄能电站的容量是有效的,并在满足运行调度优化的条件下,能够改善系统运行条件,实现经济效益与环境价值最大化的预期目标。     

考虑电池寿命损耗的园区综合能源电/热混合储能优化配置

针对园区综合能源系统(PIES)储能容量优化配置问题,为提升PIES规划-运行经济性,提出了考虑电池寿命损耗的PIES电/热混合储能优化配置方法.首先,构建了适用于PIES规划问题的电池寿命损耗模型,用于量化评估电池寿命损耗;进而,在考虑PIES多能互补特性基础上,引入电池置换成本体现电池寿命损耗的长期影响,以电/热混...     

考虑终端“储热”差异性的调峰能力提升与风电消纳最优化技术

为进一步提升终端的调峰能力,有效削弱风电出力的不确定性对风电消纳的影响,提出了一种考虑终端“储热”差异性的风电消纳最优化技术。首先,基于用户电负荷、热负荷、采暖室温等数据分析了终端热负荷的差异性;其次,基于扰动单价、扰动时长、采暖温度等变量分析了终端“储热”的差异性;最后,利用场景分析法构造了不同的终端热负荷空间分布场景,并基于所提出的技术进行了仿真计算。将调控前后的效果进行比较,主要结论如下：（1）近端型热负荷空间分布下风电消纳量最大提高7.23%;（2）不同种类用户室温在各自接受的范围内波动,A类用户波动幅度最大为6 ℃,C类用户采暖室温最大为30 ℃;（3）风电消纳与热电厂收益的提高表明了文章所提策略的技术可行性与经济可行性。     

计及直流配电效益的混合储能系统容量配置模型

为了解决在直流配电网下平抑风电场出力波动的混合储能系统容量优化配置问题,提出了一种以钒电池-超级电容混合储能系统为研究对象的多目标容量配置模型。首先,以风电场实际输出功率和储能设备荷电状态为指标构建了风电场目标功率输出曲线;然后,分别建立了以计及直流配电效益的最小年均成本和最大风电场输出功率合格率为目标函数,以荷电状态、功率出力等为约束条件的多目标容量优化配置模型;最后,采用自适应遗传算法求解所建模型。结果表明,直流配电效益主要体现在降低传输损耗带来的收益,而节省的换流成本和增加的直流换流站成本影响有限。     

含电转气的热电联产微网电/热综合储能优化配置

电转气技术提升了多能源系统运行的灵活性,在此背景下,针对综合能源系统中电/热综合储能配置优化问题研究不足的现状,构建了包含电转气装置的热电联产微网电/热综合储能优化配置模型,提出包含电/热储能系统额定容量和功率的配置方法。首先考虑用户侧电能替代,建立随机“以电代热”负荷模型,并以此修正负荷曲线。其次针对成本、供能可靠性和新能源接纳率的多目标,并计及电储能寿命的折损,构建双层优化模型,外层为配置优化,内层为运行优化。基于内层模型的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将内层模型转化为外层模型的附加约束,将双层模型转化为单层模型,调用Gurobi求解器对模型进行求解。最后,算例验证了所提模型的正确性,并对比分析了电转气技术对储能系统优化配置的影响。     

考虑储能动态运行特性的充电站光储容量优化配置模型

光伏和储能技术的快速发展,为"新基建"背景下大规模充电桩接入电网提供了可靠支撑.考虑到城市充电站配置光伏以及储能系统,文章提出了光储容量优化配置方法.首先,基于储能系统的充放电特性,融合储能容量衰减、寿命损耗、动态效率特性,建立了动态的精细化储能模型.然后,在精细化储能模型基础上,以充电站成本最小化为目标建立混合整数非...     

甘肃某电厂电蓄热调峰灵活性技术改造设计

近年来,提升火电机组运行灵活性成为国家"十三五"规划纲要中的重要工作,电蓄热锅炉调峰技术成为重要手段之一。本文详细介绍了电极锅炉+蓄热水罐调峰技术原理及特点,同时以甘肃某电厂灵活性改造为案例,介绍了电极锅炉+蓄热水罐的工程实际设计方案。通过改造,强化了供热的安全可靠性,节约了投资,节能效益、环保效益和社会效益明显。     

考虑电热耦合的交直流微电网多目标优化配置

在当前电热联系日渐紧密以及交直流微电网日益成熟的发展趋势下,以投资成本、CO_2排放量以及换流损耗最小为优化目标,综合考虑微电网电/热功率平衡、自治能力等多种约束,提出了考虑电热耦合的交直流混合微电网电/热源双层优化配置模型。其上层为微电网内的各设备容量配置模型,下层是对微电网内各设备运行策略的确定,通过上下层的联合优化对微电网内各设备容量进行配置研究。对比不同规划场景,分析电热耦合对优化目标的影响,通过全年的设备出力和典型日的功率平衡曲线,说明了含电热耦合的交直流微电网供电/热的可靠性,最终验证了所述模型的合理性和有效性。