基于储热之热电站消纳风电方案概述

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1、基于储热之热电站消纳风电方案概述1绪论1・1课题研究背景2012年，我国已成为世界最大的风电市场国，累计并容量达60830MW,发电量达1004亿千瓦时，风电已成为继火电和水电后我国第三大主力电源［1］。然而弃风问题越来越严重，2011年我国弃风电量超过123亿千瓦时，2012年弃风电量更是达到218亿千瓦时，风电平均利用小时数也比2011年有所下降，个别省区）甚至不足1400小时［2_3］o按中国电力企业联合会公布的2012年供电标准煤耗326g/KWh测算，这些损失的电量折合标准煤超过650万吨，直接经济损失超过100亿元，造成了巨大的国民经

2、济损失和能源浪费。弃风问题已成为我国未来风电发展的瓶颈，亟待解决。我国风电主要分布在“三北”地区，截止到2011年底，该地区占全国并风电量比例高达87.7%;同时，在“三北”电的电源结构中，水电、燃气机组等电源比例较小，火电机组比例较高，热电机组又占到火电中的很高比例，如蒙西电在2012年该比例达到57.4%,2010年吉林电该比例甚至达到了71%以上，考虑实际运行过程中，部分常规火电机组很可能无法开机，供热机组占实际开机比例更高；可以说“三北”地区电源结构呈现出风电、热电比

3、例均较高的特点。然而，当前我国风电、免电之间并没有实现协调发展，“三北”地区岀现了严重的“风热冲突”问题，究其原因在于，热电机组为满足冬季供暖热负荷将以“以热定电”的方式运行，必然会造成负荷低谷吋段机组的最小岀力的提高，基于电力平衡，系统将无法为风电提供足够的上空间，直接导致风电的弃风。1.2配置储热的热电厂消纳风电方案通过上述四种降低热电机组出力的方案对比，可知由于热电厂配置储热方案可实现弃风电力对非弃风吋段凝汽式发电的替代，因此具有最好的节煤效果，可以使得热电机组与风电实

4、现共同发展，这就为电同时提高电源结构中的热电和风电比例创造了条件，可以认为是当前缓解我国“三北”电风热冲突、减少弃电的最佳方案，因此本文下一步对热电厂配置储热方案进行了深入的研尢。储热装置通常是热量短期存储的大型蓄热罐，如图1・7所示，通常利用水作为其存储介质，根据供热系统的需要决定其体积、高度与最大蓄热放热能力等参数。蓄热罐依据不同温度的水由于密度差异而冷热水分层的原理运行[38],处于蓄热罐上部区域的是温度高的供水，而处于蓄热罐下部区域的是温度低的回水，热冷水之间存在卜2m的过渡层。蓄热吋，热水从蓄热罐上部区域蓄入罐内

5、，相同质量的冷水从蓄热罐底部排出；放热过程，则按照相反的方向流水。控制进入/流出的水流量是保证储热装置的可靠运行的重要因素，其可以防止储热罐内冷热水层的混合，即维持过渡层的稳定。蓄热罐由罐体钢罐或钢筋混凝土）、布水盘、水位控制器、排水系统、安全装置（安全阀、水封）、温度和压力等测量装置、自控监测调节装置、蓄热粟、放热栗、喷射粟、蒸汽发生器、蒸汽发生器补水果组成[39]o其中，布水盘是蓄热器最重要的部分，可用于控制进入/流出的水流速度，防止蓄热器内热、冷水层的混合。2配置储热后热电机组调峰能力分析2.1配置储热后热电机组的电热特性若腰荷时段的最大储

6、热量大于负荷低谷时段的最大调峰补偿供热需求，则运行时尽可能在腰荷时段多蓄热，然后优先满足低谷时段的调峰热需求；多余的储热量，再补偿给尖峰时段，以降低尖峰时段汽轮机的供热功率，提高凝汽发电比例，从而增大尖峰时段的电功率。若腰荷时段的最大储热量低于负荷低谷时段的最大调峰补偿供热需求，则在运行时腰荷、峰荷时段同时进行蓄热先在腰荷时段多尽可能蓄热，不足部分再在峰荷时段进行蓄热），以尽可能满足低谷时段调峰补偿供热的需求，从而获得最大的调峰增量。由上面运行策略可以看岀，在上述运行方式下，只要腰荷或峰荷吋段能够存储到足够的热量这就要求储热容量和热负荷满足一定条

7、件），即可在电负荷低谷时段尽可能降低电出力到最小水平，从而极大地提高其调峰能力，接纳风电。2.2配置储热后抽汽机组的灵活运行机制大容量抽汽式热电机组启停调峰并不经济，因此本文建议采用采用低负荷运行方式进行风电调峰。由图2.1可以看出，对于某个供热水平&通过储热补偿供热，既可以在负荷低谷吋段把汽轮机最小发电功率从Pf降到Pm进行低负荷调峰，也可以在尖峰时段把最大发电功率从Pe提高到PH进行调峰。设蓄热罐在腰荷时段存储了2s的热量，则将之于低谷时段释放时，可获得的低谷下调峰容量即机组最小出力的减小量）这相当于为低谷时段提供了CW0S/71的风

8、电上空间；而将之于尖峰吋段释放吋，可获得的尖峰上调峰容量即机组最大出力的增加量）为cvgs/Tp,这样，就可减少相同容量的凝汽式机组开机