一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法技术

本发明专利技术属于电力系统分析领域，具体涉及一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法。针对储热容量与储热成本、调峰成本之间的平衡关系，本发明专利技术的特点是：以热电解耦为前提，从火电机组运行特性入手，分析火电机组发电并网对电网调峰产生的影响，并在此基础上提出一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，以经济性为基础，找到了储热成本、调峰成本与储热容量的平衡点，从而实现含储热火电机组储热容量的合理配置，具有科学合理，容量配置准确，效果好等优点。

A configuration method of heat storage capacity of motor group with heat storage considering peak load regulation cost

【技术实现步骤摘要】
一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法
本专利技术涉及电力系统分析领域，是一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法。
技术介绍
燃煤火力发电现在及未来的相当长的一段时间内都将是我国能源系统的重要组成部分。最近几年来，在国家节能减排的政策鼓励及日益加大的环保压力下，我国煤电节能减排工作取得了显著成效，在污染物排放方面，2014年烟尘排放量占全国烟尘总排放量的5.6％；二氧化硫排放量占全国总排放量的31.1％；氮氧化物排放量占全国总排放量的31.6％。随着全社会用电需求增速放缓以及可再生能源的大规模发展，火电利用小时数将会逐年下降，为此提升火电机组运行灵活性，大规模参与电网深度调峰将是大势所趋。在我国三北地区，热电联产机组比重大，水电、纯凝机组等可调峰电源稀缺，调峰困难已经成为电网运行中最为突出的问题。以东北电网为例，其目前的电源结构中，火电占总装机的70％，风电占总装机的20％，核电机组也在陆续投运。在冬季采暖期，供热机组运行容量占火电机组运行总容量的70％，热电机组按“以热定电”方式运行，调峰能力仅为10％左右，使得风电消纳问题更为突出。上述情况导致了东北电网调峰困难的三个严重后果：一是电网低谷电力平衡异常困难，调度压力巨大，增加了电网安全运行风险；二是电网消纳风电、光电及核电等新能源的能力严重不足，弃风问题十分突出，不利于地区节能减排和能源结构转型升级；三是电网调峰与火电机组供热之间矛盾突出，影响居民冬季供暖安全，存在引发民生问题的风险。2016年6月国家能源局发布了《关于火电灵活性改造试点项目的通知》，通知中列出的试点项目共16个。2016年3月，五部委联合下发热电联产管理办法，办法中明确提出“为提高系统调峰能力，保障系统安全，热电联产机组按照国家有关规定要求安装蓄热装置”。东北地区已经开始执行热电联产机组有偿调峰的政策。火电机组在未来几年持续低负荷运行且深度调峰即将成为常态。目前，实现热电解耦，进行供热机组调峰的主要方法有以下几种:设置电热锅炉，增加蓄热装置、新增电加热热网循环水装置、汽轮机双背压改造等措施。储热装置在丹麦、挪威、芬兰等欧洲国家有着比较成熟的应用经验，使用效果较好，投资少见效快，且对机组调峰、故障停机等具有较好的缓冲作用。利用储热装置进行供热机组调峰，实现热电解耦必将成为今后供热机组发展的一个方向。因此，综合考虑储热本体成本和电力系统效益，确定合理的火电机储热容量，对于火电机组在调峰辅助服务中的价值意义重大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，以热电解耦为前提，从火电机组运行特性入手，分析火电机组发电并网对电网调峰产生的影响，并在此基础上提出一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，以经济性为基础，找到了储热成本、调峰成本与储热容量的平衡点，从而实现含储热火电机组储热容量的合理配置，具有科学合理，容量配置准确，效果好等优点。解决其技术问题采用的方案是：一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，其特征是，以热电解耦为前提，从火电机组运行特性入手，分析火电机组发电并网对电网调峰产生的影响，并在此基础上提出一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，以经济性为基础，找到了储热成本、调峰成本与储热容量的平衡点，具体包括以下步骤：1)火电机组调峰运行特性分析当火电机组平均负荷率在机组最大处理和最小运行方式出力之间时提供基本调峰辅助服务，火电机组平均负荷率小于或等于机组最小运行方式出力时提供有偿深度调峰辅助服务。火电机组深度调峰交易采用“阶梯式”报价方式和价格机制；火电机组运行煤耗成本为：f(P)＝(aP2+bP+c)Scoal(1)其中：P为火电机组发电出力；a、b、c取值与机组类型、锅炉型号和煤质有关；Scoal为当季的煤炭价格；机组损耗成本为：ωcost(P)＝βSunit/2Nf(P)(2)其中：β为机组运行影响系数；Nf(P)为转子致裂循环周次；Sunit为机组购机成本；在投油深度调峰阶段，投油成本为：Coil＝CconSoil(3)其中：Ccon为机组投油稳燃时的耗油量；Soil为当季的油价；不同运行状态下火电机组的运行成本C为以下分段函数，P为机组投油深度调峰稳燃极限负荷值：其中：Pmax为机组最大出力；Pmin为给定的机组最小运行方式出力；2)调峰收益分析根据2019年《东北电力辅助服务市场运营规则(暂行)》，火电厂提供深度调峰辅助服务，获得调峰补偿费用为：其中：CR为火电机组供热期获得调峰补偿金额；Er为第i档有偿调峰电量；qi为第i档实际出清电价；n为机组数量；k为修正系数；供热期k＝1，非供热期k＝0.5；参与有偿调峰分摊的火电机组根据实际负荷率的不同，分3档依次加大分摊比例，进行“阶梯式”分摊：其中：CT为火电机组分摊调峰补偿金额；ET1为火电机组修正后发电量；ET为省内参与分摊的所有火电机组总修正后发电量；EW为省内所有风电机组总修正后发电量；EN为省内核电机组修正后发电量；Cz为调峰补偿总金额；其中：Ei为第i档实际发电量，负荷率小于70％为第1档，负荷率在70％-80％位第2档，负荷率高于80％位第3档，修正系数为k＝1，k＝1.5，k＝2；火电机组参与有偿调峰收益为：CH＝CR-CT(8)3)电站储热容量配置方法储热量的大小是储热装置选型的重要依据，对电网调度部门而言，在供热负荷(供热功率)一定的情况下，储热量越大，放热时间就越长，热电解耦能力越强，但相应地投资也将有所增加。反之，储热量越小，可以大大降低投资，但放热时间缩短，热电解耦能力也降低，热水储热罐充热及放热的频率增加。储热量和放热量之间有以下关系式，储热量应大于放热量，才能保证放热时有足够的热量释放出来：Qstorage＝Qrelease+Qloss(9)其中：Qstorage为储热量，MWh；Qrelease为放热量，MWh；Qloss为损失的热量，MWh放热量的大小可由放热功率与设计放热时间来表示，具体为：Qrelease＝Ph2×t(10)其中：Ph2为放热功率，MW；t为放热时间，h；由此可以得到，在放热时间一定时，放热量的大小取决于放热功率的大小，供热功率与发电功率之间的对应关系由下式表示：Ph1＝f(Pe)(11)整个采暖期内，用电负荷需求最小的时段出现在春节前后，对应的最小供热功率也出现在这个时间段，而此时又是热用户用热功率达到最大的时段，因此需由储热罐提供的最大放热功率可由下式表示，储热罐放热功率等于热用户的最大用热功率(设计热负荷)与最小供热功率之差：Ph2.max＝Pdesign-Ph1.min(12)由储热罐提供的最大放热量可由下式求出：Qrelease＝Ph2.max×t(13)储热成本与储热容量成正比，储热成本计算公式为：Cb＝Kb(C＜Cmax)(14)其中：Kb为储热系统平均每天单位储存容量所需成本；Cmax为除热系统的日最大储热容量；储热系统平均每天单位储存容量所需成本Kb的计算公式为：其中：B为运行年限内除热系统单位储存容量所需成本；n为除热系统的运行年限；随着储热容量的增加，储热成本随之有一定程度的增加，同时会带来调峰补偿的收益增加。因此，存在一个最优的储热容量使含储热系统的火电机组的综合成本最低。本专利技术的一种计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，其特征是，以热电解耦为前提，从火电机组运行特性入手，分析火电机组发电并网对电网调峰产生的影响，并在此基础上提出一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，以经济性为基础，找到了储热成本、调峰成本与储热容量的平衡点，具体包括以下步骤：1)火电机组调峰运行特性分析当火电机组平均负荷率在机组最大处理和最小运行方式出力之间时提供基本调峰辅助服务，火电机组平均负荷率小于或等于机组最小运行方式出力时提供有偿深度调峰辅助服务。火电机组深度调峰交易采用“阶梯式”报价方式和价格机制；火电机组运行煤耗成本为：f(P)＝(aP

【技术特征摘要】
1.一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，其特征是，以热电解耦为前提，从火电机组运行特性入手，分析火电机组发电并网对电网调峰产生的影响，并在此基础上提出一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，以经济性为基础，找到了储热成本、调峰成本与储热容量的平衡点，具体包括以下步骤：1)火电机组调峰运行特性分析当火电机组平均负荷率在机组最大处理和最小运行方式出力之间时提供基本调峰辅助服务，火电机组平均负荷率小于或等于机组最小运行方式出力时提供有偿深度调峰辅助服务。火电机组深度调峰交易采用“阶梯式”报价方式和价格机制；火电机组运行煤耗成本为：f(P)＝(aP2+bP+c)Scoal(1)其中：P为火电机组发电出力；a、b、c取值与机组类型、锅炉型号和煤质有关；Scoal为当季的煤炭价格；机组损耗成本为：ωcost(P)＝βSunit/2Nf(P)(2)其中：β为机组运行影响系数；Nf(P)为转子致裂循环周次；Sunit为机组购机成本；在投油深度调峰阶段，投油成本为：Coil＝CconSoil(3)其中：Ccon为机组投油稳燃时的耗油量；Soil为当季的油价；不同运行状态下火电机组的运行成本C为以下分段函数，P为机组投油深度调峰稳燃极限负荷值：其中：Pmax为机组最大出力；Pmin为给定的机组最小运行方式出力；2)调峰收益分析根据2019年《东北电力辅助服务市场运营规则(暂行)》，火电厂提供深度调峰辅助服务，获得调峰补偿费用为：其中：CR为火电机组供热期获得调峰补偿金额；Er为第i档有偿调峰电量；qi为第i档实际出清电价；n为机组数量；k为修正系数；供热期k＝1，非供热期k＝0.5；参与有偿调峰分摊的火电机组根据实际负荷率的不同，分3档依次加大分摊比例，进行“阶梯式”分摊：其中：CT为火电机组分摊调峰补偿金额；ET1为火电机组修正后发电量；ET为省内参与分摊的所有火电机组总修正后发电量；EW为省内所有风电机组总修正后发电量；EN为省内核电机组修正后发电量；Cz为调峰补偿总金额；其中：Ei为第i档实际发电量，负荷率小于70％为第1档，负荷率在...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶小宁，李振元，王彩霞，孙勇，李琼慧，雷雪姣，时智勇，袁伟，李梓仟，刘志君，黄碧斌，汪晓露，胡静，樊昊，曹政，冯凯辉，闫湖，李宝聚，傅吉悦，
申请(专利权)人：国网能源研究院有限公司，国网吉林省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11