配置储热罐的供热机组运行特性研究文献综述

 2022-10-23 10:10

文献综述(或调研报告):

目前,社会经济不断地发展,人民生活水平逐渐提高,各行各业不断增加的燃料消耗量所造成的环境污染问题越来越严重,热电联产作为一种既发电又供热且能源利用效率高、对环境污染小以及经济效益好的节能发电技术,渐渐得到世界各个国家的重视和大规模发展。例如,我国北方城市冬季采暖期较长,一般长达4~6个月,地区居民釆暖所需要的供热量较大,通过大型热电厂进行区域性的集中供热,对能源的节约、环境污染的减轻和燃料利用率的提高有益,因此以大型热电厂为热源进行集中供热在我国北方寒冷地区供热方式中逐渐占据主导地位。然而,传统“以热定电”运行模式导致热电耦合,即在电力负荷低谷期发电量过剩,在电力负荷的高峰期发电量不足,不利于解决电力负荷峰谷差温现象,并且使机组的调峰能力下降。

高中压缸旁路供热、储热供热、电极锅炉、低压缸零出力供热技术是当前应用于供热机组热电解耦的常用技术。居文平等以某亚临界330 MW供热机组为例,从技术原理、技术特点及应用业绩等角度出发,对上述常用的热电解耦技术进行了汇总、探讨和比较分析。

蓄热技术的实质是把多余的、暂时不需要的热量利用特定的蓄热材料储存在特定的蓄热装置中,需要时将热量释放出来再利用的一项节能技术。热电机组采用蓄热罐,可以有效地减小电网的调峰压力,削平供热负荷,不仅可以节约燃料,还可以提升机组的运行效率和改善其运行条件,另外还可以减少大气污染起到保护环境的作用。国内针对含储热的电热协调运行研究主要分为两方面,分别为考虑储热装置对于热电联产机组运行特性的影响和对风电消纳作用研究以及考虑热网及建筑物储热能力的系统运行研究。吕泉等对热电机组通过储热消纳提高风电消纳的运行机理进行了研究,并验证了其可行性。于炎娟等采用储热罐运行状态预判的方法,针对风电不确定性制定了储热罐最优运行策略。葛维春等考虑电力系统、热负荷和电储热系统的多种约束条件,以弃风成本及常规机组污染排放的惩罚函数为目标函数,提出了电储热的储热控制策略。郑权国等分析了配置电锅炉后热电机组供热供电运行特性和其对风电消纳空间及系统调峰能力的影响,实现了兼顾二者的节能调度。郭丰慧等发现在二级热网中配置储热式电锅炉可进一步消纳弃风,且电锅炉的储热容量越大,弃风率越低。顾泽鹏等建立了适用于电热能源系统分析的热力网络模型,研究了热力网络运行约束对协调运行结果的影响。王耀函等采用图解法分析了储热罐与供热机组的热力学特性以及配备储热罐的供热机组运行特性,通过计算储热罐储热流量范围,分析了供热机组调峰能力区间,为机组的安全灵活运行提供了指导。

相比国内,国外热电机组应用蓄热装置参与调峰的技术已经发展很成熟,应用广泛,但大多数仅限于小型区域或居民式的燃气热电机组。比利时鲁汶的Dries Haeseldonckx, Leen Peeters通过模拟研究了区域热电联产机组加入储热系统对机组整体运行的影响,其中包括大规模热电机组和多个小规模组合的热电机组,以及对总体二氧化碳排放量的环境影响。立陶宛的Giedre Streckiene, Vytautas Martinaitis研究了带有储热系统的热电机组在德国电力市场的可行性,他们通过暖通专业软件模拟了在德国的电力市场背景下热电机组和储热系统容量的匹配优化问题以及在峰谷电价差和奖励政策下带有储热系统的热电机组的经济效益问题。澳大利亚的Khan KH, Rasul MG, Khan MMK提出通过热电机组和储热系统的稱合来充分利用机组的冷却水,该耦合相对单纯的热电机组提供了更好的经济效益以及节约了更多的能源,研究得到蓄热装置在机组运行中可以削弱23%的高峰电量,节约21%的能源消耗,且可以得到高于25%的内部回报收益率。芬兰的Tor-Martin Tveit和瑞典的Alemayehu Gebremedhin通过一个混合整数非线性规划(MINLP)模型来分析了在社区热网中釆用储热系统的热电机组的长期投资和运行情况。奥地利的G.Taljan, M.Sakulin, L.Fickert等人通过MATLAB软件和AMPL/CPLEX综合性数学模型来优化与带储热系统的热电机组相结合的以生物质为燃料的有机郎肯循环机组选型。

综上可以看出,研究供热机组增设蓄热装置的方式來参与电网调峰以提高运行灵活性是十分重要的,也是急需加以探讨的重要课题。

参考文献

[1]郑体宽. 热力发电厂(第二版)[M]. 北京:中国电力出版社,2008.

[2]康松,杨建明,胥建群. 汽轮机原理[M]. 北京:中国电力出版社,2000.

[3]林万超. 火电厂热系统节能理论[M]. 西安:西安交通大学出版社, 1994.

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