基于光热发电和碳捕集技术的电力系统低碳调度研究
发布时间：2021-06-30 13:28
能源危机和环境污染促使电力行业深度变革,实现清洁能源替代和电力低碳化是未来电力系统的主要发展方向。近年来我国风电装机容量逐年递增,但限于其固有波动属性,导致规模化的风电并网后,电力系统供应侧可调度性降低,因而弃风限电现象也愈发严重。传统火电虽能通过调节出力配合风电降低其波动性,但这会使得火电机组无法稳定运行在最佳设计区间,不仅会大大影响经济性,更会加剧碳排放。因此,研究利用可调度性新能源和减少火电机组碳排放,以促进电力系统低碳调度迫在眉睫。光热发电作为新兴的太阳能发电形式,拥有出色的可控性和调度能力,能够协调可再生能源电站出力,促进电力替代。而碳捕集技术能够有效降低化石燃料机组的碳排放,减少电力行业造成的环境污染,并且碳捕集技术具有与可再生能源互补配合的能力。因此,本文充分挖掘光热发电、碳捕集技术和分布式电源的配合能力,并协调调度各类发电单元,研究促进风光消纳,实现电力系统低碳调度的方法。本文首先在分析光热发电基本运行机理的基础上,明确了光热发电的光能-热能-电能流动过程,并研究了各能量流动过程中的损耗率和储热装置的效率问题,进而分析了光热发电的出力灵活性与调度能力。然后,在分析碳捕集...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１含储热光热电站结构示意图??－７－??
?第２章光热发电、碳捕集运行特性及调度机理分析???￣?—?—￣?：?■■?Ｉ?一－??（Ｃ）碟式?（ｄ）菲涅尔式??图２－２不同集热装置示意图???表２－２各型光热电站参数对比???参数?＾＾?菲涅尔式??运行温度／°Ｃ?５６５－１０４９?３９０－７３４?７５０－１３８２?３９０－７３７??转换效率／％?１５?２０－３５?２５－４６?８￣１０??聚热方式?线性聚热?集中聚热?集中聚热?线性聚热??可否蓄能?有限制?可以?蓄电池?有限制??商业化情况?己商业化?已商业化?开始商业化?试验阶段??通过表２－２可知，塔式集热技术己经较为成熟，并且可以配置储能装置，提高效率和?＾??降低成本的潜力较大，在我国具有明显的经济性１１５１，因而本文接下来讨论的光热电站如不??加特殊说明均为塔式含储热光热电站。??２．?１．３含储热光热发电运行特性??配备储热装置的光热电站能够将光能以热量的形式储存在储热系统中，出力灵活可??控，在负荷低谷时刻蓄热储能，在负荷高峰时刻放热发电，拥有日内电力再分配的能力。??因而含储热光热发电具备控制灵活、调度能力优异的运行特性。??含储热光热电站工作原理为：聚光集热系统中定日镜能够实时跟踪太阳辐射，并将光??能汇聚至塔顶端的集热器。集热器温度升高从而加热导热流体，导热流体在流动过程中，??将热量传递到发电单元产生蒸汽，驱动汽轮机发电；与此同时，冗余的热量通过导热流体??流入储热系统，冷热盐罐之间的热量得以交换，实现储放热变化。这样就能满足热量的分??时利用，起到出力平移的作用，使得光热电站具有极佳的
东北电力大学工程硕士学位论文??储热系统能量??放＇??热＇??热力循环?电能??传热流体能量?系统能量??太阳能??储＼?＼、＼??热??＾?热量损失??光学损失?热量损失?储热系统能量??图２－３光热电站的能量传递过程??图２－３清晰地将光热发电运行过程中的能量转换展现出来，可见光热发电实现了光能－??热能－电能的逐级转换，并存在对冗余热量的存储和释放。这一独特的运行特性使得光热发??电有别于其他新能源发电，可以实现平稳可控出力，有利于电网调度调节，这对改善电网??调峰压力具有积极的意义。??聚光集热系统中光－热功率转换表达式如下：??（２－Ｄ??式中ｈ?—?／时段吸热器获得的热功率，ＭＷ?ｃ??ｒｊｓ－ｈ一光热转换效率，％??＆Ｆ一定日镜场面积，ｍ２??Ｄｉ一?／时段的太阳能直接福照指数（ＤＮＩ），ｗ／ｍ２??吸热器收集的热能既可以由导热流体储存到储热装置，也可在负荷高峰直接供给发电??系统进行发电，同时，为保证光热电站平稳运行，吸热器内吸收的热能也可以舍弃。??＾ＳＦ．ｈ?＝（／，ｃｓｐ．ｈ?＋?＾ＴＳｘｈａ?＿?＾＾＾ＴＳ．ｄｉｓ?＋?＾ａｂｎ．ｈ?（２－２）??式中／Ｔｈ—／时段吸热器直接用于发电的热功率，ＭＷ??／＾Ｓｄｉａ—储热装置在／时段的储热功率，ＭＷ??Ｃｄ＿ｓ—储热装置在／时段的放热功率，ＭＷ??—储热系统的放热效率，％??尸，ｈ?—?／时段吸热器舍弃的热能，ＭＷ??限于储能装置自身材料特性，热耗散无法避免，计算公式如下：??Ｃ（ＴＳ＇ｈ?＝?（１?－７，〇ｓｓ）Ｃｌ］ＭＡｔ?＋?（７ｃｈａ＾ＴＳｃｈａ?－?＾ＴＳｄ，ｓ）Ａｔ?（２－３）??式中Ｃｆ＇ｈ—
【参考文献】：
期刊论文
[1]光热发电机组聚合模型及其在电力系统运行模拟中的应用[J]. 邵成成,冯陈佳,李丁,王秀丽,王锡凡. 中国电机工程学报. 2020(11)
[2]国内光热发电现状及应用前景综述[J]. 童家麟,吕洪坤,李汝萍,关键. 浙江电力. 2019(12)
[3]燃煤电厂实施CCUS改造适宜性评估：以原神华集团电厂为例[J]. 姜大霖,杨琳,魏宁,刘胜男,聂立功,李小春. 中国电机工程学报. 2019(19)
[4]熔盐储热型塔式太阳能与燃煤机组耦合方式及热力性能分析[J]. 王惠杰,董学会,昝永超,杨杰,罗天赐,于佼,何仑. 热力发电. 2019(07)
[5]槽塔结合太阳能辅助燃煤发电机组性能分析[J]. 杨晖,段立强,王振,刘玉磊. 中国电力. 2019(07)
[6]中国CCUS技术发展趋势分析[J]. 米剑锋,马晓芳. 中国电机工程学报. 2019(09)
[7]风光水互补发电系统与需求侧数据中心联动的优化调度方法[J]. 温正楠,刘继春. 电网技术. 2019(07)
[8]太阳能光热发电技术研究进展[J]. 蔡洁聪,王伟,郑建平. 中外企业家. 2019(04)
[9]“风、光、火、蓄、储”多能源互补优化调度方法研究[J]. 安磊,王绵斌,齐霞,李芬花,曲烔辉. 可再生能源. 2018(10)
[10]风电–CSP联合发电系统优化运行研究[J]. 杨勇,郭苏,刘群明,李荣. 中国电机工程学报. 2018(S1)
硕士论文
[1]考虑单碳量与双碳量的风电—碳捕集虚拟电厂低碳经济调度[D]. 孙洪.长沙理工大学 2017
本文编号：3257831
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１含储热光热电站结构示意图??－７－??
?第２章光热发电、碳捕集运行特性及调度机理分析???￣?—?—￣?：?■■?Ｉ?一－??（Ｃ）碟式?（ｄ）菲涅尔式??图２－２不同集热装置示意图???表２－２各型光热电站参数对比???参数?＾＾?菲涅尔式??运行温度／°Ｃ?５６５－１０４９?３９０－７３４?７５０－１３８２?３９０－７３７??转换效率／％?１５?２０－３５?２５－４６?８￣１０??聚热方式?线性聚热?集中聚热?集中聚热?线性聚热??可否蓄能?有限制?可以?蓄电池?有限制??商业化情况?己商业化?已商业化?开始商业化?试验阶段??通过表２－２可知，塔式集热技术己经较为成熟，并且可以配置储能装置，提高效率和?＾??降低成本的潜力较大，在我国具有明显的经济性１１５１，因而本文接下来讨论的光热电站如不??加特殊说明均为塔式含储热光热电站。??２．?１．３含储热光热发电运行特性??配备储热装置的光热电站能够将光能以热量的形式储存在储热系统中，出力灵活可??控，在负荷低谷时刻蓄热储能，在负荷高峰时刻放热发电，拥有日内电力再分配的能力。??因而含储热光热发电具备控制灵活、调度能力优异的运行特性。??含储热光热电站工作原理为：聚光集热系统中定日镜能够实时跟踪太阳辐射，并将光??能汇聚至塔顶端的集热器。集热器温度升高从而加热导热流体，导热流体在流动过程中，??将热量传递到发电单元产生蒸汽，驱动汽轮机发电；与此同时，冗余的热量通过导热流体??流入储热系统，冷热盐罐之间的热量得以交换，实现储放热变化。这样就能满足热量的分??时利用，起到出力平移的作用，使得光热电站具有极佳的
东北电力大学工程硕士学位论文??储热系统能量??放＇??热＇??热力循环?电能??传热流体能量?系统能量??太阳能??储＼?＼、＼??热??＾?热量损失??光学损失?热量损失?储热系统能量??图２－３光热电站的能量传递过程??图２－３清晰地将光热发电运行过程中的能量转换展现出来，可见光热发电实现了光能－??热能－电能的逐级转换，并存在对冗余热量的存储和释放。这一独特的运行特性使得光热发??电有别于其他新能源发电，可以实现平稳可控出力，有利于电网调度调节，这对改善电网??调峰压力具有积极的意义。??聚光集热系统中光－热功率转换表达式如下：??（２－Ｄ??式中ｈ?—?／时段吸热器获得的热功率，ＭＷ?ｃ??ｒｊｓ－ｈ一光热转换效率，％??＆Ｆ一定日镜场面积，ｍ２??Ｄｉ一?／时段的太阳能直接福照指数（ＤＮＩ），ｗ／ｍ２??吸热器收集的热能既可以由导热流体储存到储热装置，也可在负荷高峰直接供给发电??系统进行发电，同时，为保证光热电站平稳运行，吸热器内吸收的热能也可以舍弃。??＾ＳＦ．ｈ?＝（／，ｃｓｐ．ｈ?＋?＾ＴＳｘｈａ?＿?＾＾＾ＴＳ．ｄｉｓ?＋?＾ａｂｎ．ｈ?（２－２）??式中／Ｔｈ—／时段吸热器直接用于发电的热功率，ＭＷ??／＾Ｓｄｉａ—储热装置在／时段的储热功率，ＭＷ??Ｃｄ＿ｓ—储热装置在／时段的放热功率，ＭＷ??—储热系统的放热效率，％??尸，ｈ?—?／时段吸热器舍弃的热能，ＭＷ??限于储能装置自身材料特性，热耗散无法避免，计算公式如下：??Ｃ（ＴＳ＇ｈ?＝?（１?－７，〇ｓｓ）Ｃｌ］ＭＡｔ?＋?（７ｃｈａ＾ＴＳｃｈａ?－?＾ＴＳｄ，ｓ）Ａｔ?（２－３）??式中Ｃｆ＇ｈ—
【参考文献】：
期刊论文
[1]光热发电机组聚合模型及其在电力系统运行模拟中的应用[J]. 邵成成,冯陈佳,李丁,王秀丽,王锡凡. 中国电机工程学报. 2020(11)
[2]国内光热发电现状及应用前景综述[J]. 童家麟,吕洪坤,李汝萍,关键. 浙江电力. 2019(12)
[3]燃煤电厂实施CCUS改造适宜性评估：以原神华集团电厂为例[J]. 姜大霖,杨琳,魏宁,刘胜男,聂立功,李小春. 中国电机工程学报. 2019(19)
[4]熔盐储热型塔式太阳能与燃煤机组耦合方式及热力性能分析[J]. 王惠杰,董学会,昝永超,杨杰,罗天赐,于佼,何仑. 热力发电. 2019(07)
[5]槽塔结合太阳能辅助燃煤发电机组性能分析[J]. 杨晖,段立强,王振,刘玉磊. 中国电力. 2019(07)
[6]中国CCUS技术发展趋势分析[J]. 米剑锋,马晓芳. 中国电机工程学报. 2019(09)
[7]风光水互补发电系统与需求侧数据中心联动的优化调度方法[J]. 温正楠,刘继春. 电网技术. 2019(07)
[8]太阳能光热发电技术研究进展[J]. 蔡洁聪,王伟,郑建平. 中外企业家. 2019(04)
[9]“风、光、火、蓄、储”多能源互补优化调度方法研究[J]. 安磊,王绵斌,齐霞,李芬花,曲烔辉. 可再生能源. 2018(10)
[10]风电–CSP联合发电系统优化运行研究[J]. 杨勇,郭苏,刘群明,李荣. 中国电机工程学报. 2018(S1)
硕士论文
[1]考虑单碳量与双碳量的风电—碳捕集虚拟电厂低碳经济调度[D]. 孙洪.长沙理工大学 2017
本文编号：3257831
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