五千年(敝帚自珍)

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

共:💬58 🌺38
全看分页树展 · 主题 跟帖
家园 【原创】风力-煤炭联合发电 【重大修订】

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

全看分页树展 · 主题 跟帖


有趣有益,互惠互利;开阔视野,博采众长。
虚拟的网络,真实的人。天南地北客,相逢皆朋友

Copyright © cchere 西西河