主题：【原创】综合思路利用新能源之一 风力-煤炭联合发电 修订 -- hansens

这两天去图书馆翻了翻书，其实这个思路的本质是要求建立快速可调配套火电能力，来平衡风电的不稳定性。

因此，能否按照这样的思路设计专门的火电站来快速调节风力的变化？

思路：

1、风力场的直流电输入电站后，大部分以直流--交流的方式接入电网，少部分送入锅炉加热。通过电力在两者之间分配，可以把风电的变化率减小60%。（比如风电总输入为100万千瓦，其中70万千瓦直接输出，30万千瓦加热锅炉水的情况下总的电输出为80万千瓦；如果风电输入下降了30万千瓦（总输入为70万千瓦）这种情况下可以改变分配方式为，直接输出70万千瓦、加热输出0万千瓦，总的电输出为70万千瓦）只下降了10万千瓦，也就是说可以在一定容量范围内把风电的波动减少2/3，变为1/3的煤电功率波动。

该方式实际上是以用于加热部分的电能作为缓冲电能，来提高放大（3倍）燃煤锅炉的调节速度，平衡中等时间段（10分钟）的风电波动。

比如：风电增加的情况下，可以把增加的风电全部用于加热，这样只增加了1/3的电功率变化幅度。锅炉只需要减少1/3的功率变化幅度就能平衡风电增加的情况。

在风电减少的情况下，可以把原来用于加热的风电抽调出来用于直流--交流转换输出，保持直流输出不变，加热功率下降输入变化率的1/3，这样锅炉只需要增加1/3的功率变化幅度就能平衡风电减少的情况。

2、设计大容量汽包，以大容量热水蓄热能力来快速平衡1-2分钟内的快速风电变化。（预计能平衡1-2分钟内10%的功率变动）

3、系统能以5%的电加热功率，长时间保持锅炉、管道、汽包、汽轮机系统处于热机状态

4、 通过预燃燃烧、优化炉膛设计、再燃、可调风道出风口、等离子点火、电加热空气预热、辅助水循环等现有技术基础上进一步综合研发有可能做到锅炉在10%-100%之间稳定燃烧，功率调节速度为10%/分（现有的锅炉稳定燃烧一般在30%-100%之间，功率调节速度一般在5%/分）。

该系统特点

1、长时间保持锅炉热机状态

由于外部低成本能源的输入，整个锅炉系统预计可以用5%的风电电能，使整个锅炉--汽轮机系统保持在热机状态。

2、快速响应能力

通过调节分布在省煤器、水冷壁、再热器甚至汽包炉等不同位置的电加热装置，可以更好的做到热平衡、热应力控制、各环节温度主动控制，提高汽轮机的响应能力和响应速度。

3、功率调节：

1、以大容量汽包炉的蓄热能力，可以在1-2分钟内平衡10%的功率变动。

2、通过调整电能在直接转换输出和直接加热之间的分配比例，可以把调节速率放大3倍（相当于热-电转换效率的倒数，按照热效率33%计算），如果煤锅炉的调节率为5%/分（现有的锅炉水平），那么一定容量范围内可以调节15%/分的风电波动。如果煤锅炉的调节率为10%/分（专门设计的锅炉），那么一定容量范围内可以调节30%/分的风电波动。

通过以上的特点综合运用可以以下的方式运行：

1、最大利用风电稳定输出的模式

例如：100万千瓦的风电直流进入电厂，其中70万千瓦以直流-交流转换直接输出，另外30万千瓦对锅炉水进行加热（30万千瓦的电加热功率能产生10万千瓦的电输出）风电总输出最大是80万千瓦电功率。总效率是80%（由煤炭提供另外20万千瓦的功率）。这种状态下，只需要20%的煤炭就可以完成100万千瓦的输出。（其中风电直流-交流转化为70万千瓦，汽轮机输出为30万千瓦）。系统可以短时调节能力30%/分（总调节容量30万千瓦），持续调节能力10%/分。可以在风电输出从0-100万千瓦的情况，均稳定输出100万千瓦的额定功率。

该方式的风电利用效率为80%。并且对电网无影响。

2、两班制运行方式

利用5%的风电功率，在夜间保持锅炉--汽轮机系统为热机状态，使系统可以低成本的以两班制运行（白天全功率，夜晚热机无输出），提高电网调峰能力。

3、备用热机

利用风电，可以低成本保持更多机组在热机状态，快速投入调峰运行，提高电网调峰能力。该机组的调节范围高达

4、快速调节电厂

在风能稳定的情况下，可以利用机组的快速调节能力，承担电网调节功能。

5、电厂内多机组综合调节

多个风电混合机组综合协调，比如

1、在夜间小负载情况下，多数机组进入热备机状态，集中风电供给少数机组发电。

2、在承担电网调节的情况下，平均分配风电到多个机组，利用该系统3倍的功率调节能力，对电网进行调节

3、风电不足的情况下，可以把风电尽可能多的用于直流-交流转换，减少风电加热的损失。

4、风电充足的情况下，可以把风电尽可能多的用于加热，减少煤炭的使用。

5、多个风电场电力综合调节，可以更好的平衡风力情况。

优点：

1、该系统可以在最低效率为80%的情况下，把大范围变动的风电通过煤电平衡，输出为稳定的功率。高于现阶段抽水蓄能电厂60%-70%的效率。在风能较少的情况下，通过减少风电用于加热的比例，系统效率最高可以接近100%。

2、该系统具备大负载范围的调节能力，对于电网调峰有重要意义，尤其是在缺少水电和抽水蓄能电厂的华北地区。

3、减少机组启停机次数，提高寿命，降低消耗。

4、系统的快速，多参数可调，对于电网调频可以起到重要作用。

5、由于中国天然气紧缺，用燃气电厂进行调节的成本过高和核电站的特性基本不能用于调峰。现阶段北方电网调峰，大部分是用燃煤电厂。燃煤电厂大范围调峰会较大程度的影响燃煤电厂的经济性（新电厂的调节能力一般再50%-100%，但是高效部分只有80%-100%），因此该系统的调峰能力对于电网来说也是很重要的。

请大家多提意见。

另外，现在