基于储热的热电厂消纳风电方案研究

摘要

当前，在我国“三北”地区冬季供暖期，因“风热冲突”所导致的弃风现象越来越严重，已经成为全社会关注的问题。冲突的原因在于热电联产机组为保证供热而不得不大幅提高其最小出力，进而导致风电的上网空间不足。为此，本文提出了在我国热电厂中通过配置储热装置来降低弃风时段最小出力，进而消纳风电的方案。论文的主要工作内容及成果如下:
　　首先，为验证方案的技术可行性，分析了我国抽汽式机组配置储热后的调峰能力。首先，对配置储热后热电机组的电热运行外特性进行了建模;进而，讨论了其运行策略;在此基础上，建立了计算配置储热后热电机组调峰容量的数学模型;最后，利用该模型对我国北方地区典型的300MW和200MW供热机组配置储热提高调峰能力的效果进行分析，结果表明:在给定的供热中期热负荷水平下，配置储热可使得2台机组的调峰容量分别提高额定容量的21％和13％，从而为弃风电力提供大量的上网空间。
　　然后，为适应我国集中调度的电力运营环境，建立了含储热的电力系统电热综合调度模型。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、储热装置运行约束等;目标函数扩展为供电和供热总煤耗最低。算例对模型的有效性进行了验证，并表明，在热电厂中配置储热可有效提高电网的风电消纳水平，且消纳单位电量风电的节煤量要高于电锅炉消纳方案。
　　最后，为制定考虑风电不确定性的蓄热罐运行策略，建立了基于场景分析的含储热优化调度模型，利用场景分析方法描述风电的不确定性，以各场景下系统煤耗量的期望值作为目标函数;鉴于模型的复杂性，为简化计算，提出一种实用化方法，该方法对不同场景分别进行电热综合调度确定备选的运行策略，然后建立“节煤量”指标对各策略进行评价，最后选择“节煤量”最大的策略作为蓄热罐的次日运行策略;算例对以上两种方法的有效性进行验证，并表明，实用化方法与基于场景的优化调度所得到的结果基本相同。
　　上述研究表明，在我国热电厂中配置储热是促进风电、热电友好协调发展的有效手段，可有效缓解当前“风热冲突”问题，为我国解决弃风问题提供了一种可行方案。