混燃灵活调峰电源制造技术

本发明专利技术的名称是混燃灵活调峰电源，属于新能源、节省化石能源、减少温室气体排放、电力系统、锅炉等技术领域。要解决传统的灵活调峰成本高、容量不足以及弃风、弃光等问题。本发明专利技术是把现有燃煤发电、热电机组的锅炉加以混燃改造，混燃能够实现对系统负荷的调整，由此可应对风电、光电的随机性、不稳定性和反调峰特性，并以边际成本逼近边际收益为边界来提高风电光电占比。这将比投资抽水蓄能、燃油燃气等传统灵活调峰电源或储能设施、电锅炉等来提高风电光电占比要节省得多，显然若热网也被纳入系统则抑制弃风更有效。

Flexible peak load regulating power supply

The invention is a mixed combustion flexible peak-shaving power supply, which belongs to the technical fields of new energy, fossil energy saving, greenhouse gas emission reduction, power system, boiler, etc. To solve the problems of traditional flexible peak shaving, such as high cost, insufficient capacity, wind abandoning and light abandoning, etc. The invention reforms the existing boiler of coal-fired power generation and thermoelectric unit by mixing combustion, which can adjust the load of the system, thereby coping with the randomness, instability and inverse peak shaving characteristics of wind power and photoelectricity, and taking the marginal cost approaching the marginal income as the boundary to increase the proportion of wind power and photoelectricity. This will save much more than investing in traditional flexible peak-shaving power sources, such as pumped storage, fuel gas and so on, or energy storage facilities, electric boilers, etc. to increase the photoelectric proportion of wind power. Obviously, it is more effective to suppress the abandoned wind if the heating network is also included in the system.

【技术实现步骤摘要】
混燃灵活调峰电源
本说明书中的“燃电”特指电能转化为热能，“混燃”特指化石燃料转化为热能并和燃电同时进行。截至目前为止，燃煤发电、热电机组是在其锅炉内把化石燃料的化学能转化为蒸汽的热能，本专利技术涉及一种用于发电、热电机组的混燃锅炉，燃电的增减可以调整系统用电负荷，燃电燃煤的增减则可以调整系统的发电负荷，这会使系统形成灵活调峰能力，借此可平衡风电、光电等波动对系统带来的冲击。增加灵活调峰容量对提高风电、光电消纳能力至关重要，若热网中供热锅炉也进行混燃改造，则风电反调峰特性所引起的弃风将得到有效缓解。
技术介绍
风力发电、光伏发电是实现风能、光能大规模开发利用的有效途径，也是我国能源和电力可持续发展战略的最现实选择。为了减少全系统发电不可再生能源的消耗，以及减少相应的温室气体和污染物排放，往往希望既有电网尽可能多地接纳风电、光电，使风电、光电全额上网成为电网调度的重要目标，但是，在一般运行条件下，增加风电、光电接入容量，风电、光电的波动将对电网造成冲击，系统发电成本也会上升。对于以火电机组为主的电网，增加风电、光电接入的主要措施包括：增加燃油机组、燃气机组、抽水蓄能等灵活调度电源，建设储能设施，煤改电供热等，这些措施都需要额外增加投资。此外以适度弃风来应对风电的反调峰特性也是一种措施，但弃风会造成经济损失。通过利用混燃发电、热电机组来抑制上述措施的不足，对提高既有电网的风电、光电的接纳能力和降低全系统发电成本都具有重大意义。然而增加用电负荷规模、提高风电功率预测技术、协调需求响应、跨区电网建设、增加本地风电、光电消纳等措施，并不能替代混燃发电、热电机组对提高风电、光电消纳的作用。
技术实现思路
本专利技术要解决的主要技术问题：解决传统灵活调峰技术措施所存在的成本高、容量不足问题，以及解决弃风、弃光等问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案：首先，对现有燃煤发电锅炉、燃煤热电锅炉、燃煤供热锅炉加以改造，使之成为混燃锅炉。其次，对于风电接入、光电接入、用电负荷等不同情况，实施燃电燃煤功率调整，以达到发电用电负荷的平衡。同时把热网等耗煤大户实施混燃改造，不仅可增加用电负荷规模，并且可缓解弃风所造成的损失。再次，以边际成本等于边际收益为边界来确定电网风电、光电的装机容量。技术特征1以燃煤锅炉为例。在发电、热电锅炉和热网供热锅炉的炉膛、烟道及其它有利于提高燃电效率和有利于锅炉正常运行的部位，安装电热转换装置，使之能够实现混燃，该电热转换装置工作时使锅炉成为系统的负载，并且锅炉还要安装负荷伺服系统。技术特征2风电、光电接入或向上波动，实为系统发电负荷的波动，如果相应增加燃电功率以及减少燃煤功率，则能够使系统用电发电负荷保持平衡。若风电、光电功率向下波动，则相应减少燃电功率及相应增加燃煤功率即可。系统用电负荷增加时，燃电功率相应减少，燃煤功率相应增加，则系统用电发电负荷保持平衡。系统用电负荷减少时，系统相应增加燃电功率，相应减少燃煤功率即可。当系统用电负荷低谷时，热网尽可能的燃电，系统用电负荷增加，弃风得到缓解。技术特征3电网风电、光电的装机容量，以边际成本等于边际收益为边界来确定。本专利技术技术方案所带来的有益效果：1、2017年底火电装机容量超过11亿千瓦，如果火电机组不断改造成混燃灵活调峰电源，将为提高风电、光电功率占区域电网功率的百分比创造条件，即本专利技术是提高风电、光电占比的关键。2、传统的灵活调峰电源，包括抽水蓄能、燃油发电、燃气发电等。由燃煤锅炉改造的混燃灵活调峰电源与新建传统的灵活调峰电源及储能设施、电锅炉相比成本低得多。3、既然混燃灵活调峰电源能够调整系统的用电负荷，那么也能够把包含混燃锅炉的热网耗能纳入到系统的用电负荷，能够有效地缓解弃风问题。4、混燃灵活调峰电源能够把火电、风电、光电、热网等整合为一体，减少不同利益主体的分歧，有利于相互之间的合作。具体实施方式1、对现有燃煤发电锅炉、燃煤热电锅炉、燃煤供热锅炉加以改造，使之成为混燃锅炉，燃油、燃气锅炉也可实施类似的改造。在发电、热电锅炉和热网供热锅炉的炉膛、烟道及其它有利于提高燃电效率和有利于锅炉正常运行的部位，安装电热转换装置，使之能够实现混燃。而不同煤种间混燃、煤和油混燃、煤和燃气混燃是化学能之间的混燃，此时锅炉也不能成为系统的负载。燃煤是吹入颗粒细小的煤粉，沸腾燃烧，燃煤向燃电转换就是减少煤粉的吹入量，同时增加燃电消耗功率。反过来，燃电会使炉膛温度远远高于煤的燃点，燃电向燃煤转换就是减少燃电消耗功率，同时相应地增加煤粉的吹入量。在燃煤燃电的相互转化过程中，保持锅炉水冷壁、过热器、再热器、汽包、省煤气、空气预热器等设备的正常运行状态。燃电就是电能转化为热能，再通过汽轮机、发电机，最终转化为电能，从电能到电能的转换，效率上有损失，划算吗？在此百分之几的效率损失能够克服风电、光电的随机性和波动性，能够缓解弃风弃光，能够提高风电、光电占比，是值得的。改造过的锅炉即能燃煤又能燃电，燃煤燃电的配比能够调整，使其跟随用电、用热负荷的变动，电热转换装置工作时，锅炉成为系统的负载。为了实现燃煤燃电的配比能够跟随用电、用热负荷的变动，锅炉还需安装相应的负荷伺服系统，且跟随负荷的时间尺度也需要相应地逐步细化。混燃机组在负荷低谷时调峰能力是双向计算的，一部分是依据锅炉稳燃负荷水平的向下调峰能力，另一部分是燃电所增加的系统用电负荷。燃煤燃电转换即可实现调峰，但这种调峰没有升降负荷速率的约束。既混燃改造过的机组已是名副其实的灵活调峰电源。抽水蓄能电站也能够在风电出力峰值时抽水蓄能，实现灵活调峰，但需较大的初始投资，燃气、燃油机组等也有类似的缺点。如果电锅炉等不能混燃，在系统用电负荷尖峰时，供热则进一步叠加了用电负荷峰值。2、对风电、光电接入功率不同、用电负荷不同等情况，实施相应的燃电燃煤功率的转换来达到发电用电负荷的平衡。同时把热网等耗煤大户实施混燃改造，这样不仅能够增加系统用电负荷规模，而且能够缓解弃风造成的损失。假设1，某独立电网未接入风电光电，也没有传统的灵活调峰能力，系统处于发电用电负荷平衡，且用电负荷不变，该电网中有部分混燃机组，最大发电负荷之和为PGmax。如果接入风电、光电功率PWG，且PWG＜PGmax，这种情况下混燃机组启动混燃模式，多个混燃机组燃电消耗功率之和PWG、燃电的发电功率为αPWG(α为燃电效率，α＜1)、同时燃煤功率减少αPWG，使混燃机组出力之和不变，系统将维持发电用电负荷平衡，其结果是燃电替代了相应的燃煤，且不受升降负荷速率约束。在此燃电功率的增加，即相当于系统用电负荷的增加也相当于系统发电负荷相应的增加；与之相类似，燃电功率的减少，相当于系统用电负荷的减少也相当于系统发电负荷相应的减少。如果风电、光电接入功率减少到PWG-△P，那么只要燃电功率再减少△P，燃煤功率再增加为α△P，则系统仍然维持发电用电负荷平衡，在此燃电与燃煤功率的转换，实质是面对风电、光电的不稳定性，实现了系统的灵活调峰能力。假设2，某独立电网接入风电、光电功率PWG，系统仍然没有传统的灵活调峰能力，系统中多个混燃机组燃电消耗功率之和PWG，系统处于发电用电负荷平衡。如果系统用电负荷增加△P，此时混燃机组燃电消耗功率减少△P，同时增加燃煤功率α△P，系统处于发电用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以燃煤锅炉为例，在发电锅炉、热电锅炉、热网供热锅炉的炉膛、烟道及其它有利于提高燃电效率，有利于锅炉能够正常运行的部位，安装电热转换装置，使之能够实现混燃，该电热转换装置工作时锅炉成为系统的负载，此外锅炉还要安装负荷伺服系统。

【技术特征摘要】
1.以燃煤锅炉为例，在发电锅炉、热电锅炉、热网供热锅炉的炉膛、烟道及其它有利于提高燃电效率，有利于锅炉能够正常运行的部位，安装电热转换装置，使之能够实现混燃，该电热转换装置工作时锅炉成为系统的负载，此外锅炉还要安装负荷伺服系统。2.风电、光电接入或向上波动，实为系统发电功率波动，如果相应增加燃电功率以及相应减少燃煤功率，则系统发电、用电负荷保持平衡，在此增加燃电功率，则系统的用电功率、发电功率同时相应增加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张良，
申请(专利权)人：张良，
类型：发明
国别省市：吉林,22