基于个体优化和系统多能互补的光热电站优化配置方法
发布时间：2021-02-24 21:48
随着各类新能源发电技术不断成熟,新能源装机比例大幅提升,电源结构持续优化。光热作为一种可再生资源,具有灵活的调节能力,与其他电源具有良好的互补发电效益,但其高昂的成本成为影响其发展的主要因素。首先基于光热电站面向规划的外部特性,提出了光热电站个体优化配置方法,实现其个体经济性最优。在此基础上进一步分析了光热电站与其他类型电源的互补特性,建立了综合考虑区内新能源发电量占比及联络线外送需求的互补发电系统的容量优化配置模型,实现互补系统效益最大。最后,以实际系统的改进算例验证了所提方法的合理性与可行性。
【文章来源】：电网技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同年发电量下光热电站的优化配置结果Fig.2OptimalconfigurationresultsoftheCSPunderdifferentannualpowergeneration
成本/(元/kW)年固定运维成本/(元/kW)运行寿命/年风电2210700019520光伏0.555080009625火电13554038008040水电240480114503050小水电802401123030503.2算例结果分析3.2.1光热电站个体优化配置结果50MW光热电站的规划占地面积为75万m2，最大储能时间为12h，年运行时间不小于6500h。负荷高峰时段为每日9:00—11:00和18:00—20:00，且光热电站全年的峰荷时段的平均出力不小于40MW。根据前文模型，可求得光热电站的优化配置结果随发电量的变化情况如图2和图3所示。图2不同年发电量下光热电站的优化配置结果Fig.2OptimalconfigurationresultsoftheCSPunderdifferentannualpowergeneration度电成本/(元/(kW·h))图3不同发电量下光热电站的度电成本Fig.3LCOEofCSPunderdifferentannualpowergeneration由图2及图3可知随着光热电站的年利用小时数逐渐增加，其太阳倍数及储热小时数近似呈线性增长，而度电成本逐渐降低。当太阳倍数达到最大限额时，继续增加光热电站的年利用小时数，储热系统的配置容量会大幅增加，度电成本也开始增加。在年利用小时数为3950h时，光热电站的度电成本最低为1.016元/(kW·h)，对应的太阳倍数为2.27，储热小时数为4.52h，其四季典型日出力曲线如图4所示。其中，光热出力主要由集热系统、储热系统及后备系统3部分供能组成，采用各子系统的等效发电功率之和表示光热电站的出力可以反映各个时刻子系统供能占比。可以看出光热电站的出力受四季光照变化影响明显。储热系统在白天光照资源丰富时储热，在
2510刘树桦等：基于个体优化和系统多能互补的光热电站优化配置研究Vol.44No.7图4光热电站的典型日运行图Fig.4DiagramoftypicaldailyoperationoftheCSPplant负荷高峰时段及夜间放热。在秋冬季光照资源短缺时，后备系统会提供热能维持光热电站在负荷高峰期的高水平出力。在利用小时数为3950h时，计算得到光热电站的各类指标如表3所示。3.2.2含光热电站能源基地的互补优化配置结果根据表3所示的结果配置待投产的50MW光热电站的各子系统规模，并将其用于能源基地的互补电源优化配置。为了满足互补系统的新能源供电及外区送电的需求，要求互补系统的新能源发电量占比达到系统总发电量的40%，外送电能逐小时波动不得超过外送容量的20%。进行区域互补系统优化配置可得表4所示的配置结果。表3光热电站的指标计算结果Tab.3CalculationresultsofindexesoftheCSPPlant光场面积/万m2储热容量/(MW·h)单位投资成本/(元/kW)年固定运维成本/(元/kW)置信容量/MW排污费用/万元机组出力状态分布50MW25MW0MW75638.543066512784012.120.40.340.26表4区域互补电源优化配置结果Tab.4Optimizedconfigurationresultsofregionalcomplementarypowersupplies互补系统新增容量/MW总装机容量/MW年发电量/亿(kWh)总投资成本/亿元年运行成本/亿元年CO2排放量/万t外送电量/亿(kWh)风电2544647.8317.780.9014.02光伏25080016200.770光热1501505.9345.721.940.65火电054022.8105.33169.1水电24072012.4327.480.220小水电803205.528.980.10合计974299470.52119.969.26169.75为了加强生态保护，减少化石能源消耗，能源
【参考文献】：
期刊论文
[1]风光水互补发电系统送出能力分析[J]. 朱燕梅,陈仕军,黄炜斌,王黎,马光文. 水力发电. 2018(12)
[2]基于分时能量互补的风电–光热联合外送容量优化配置方法[J]. 崔杨,张汇泉,仲悟之,赵钰婷,张节潭,王茂春. 电网技术. 2019(11)
[3]光热汽轮发电机组技术特点[J]. 钱勇,倪剑. 中国重型装备. 2018(04)
[4]太阳能光热发电并网运行及优化规划研究综述与展望[J]. 杜尔顺,张宁,康重庆,苗淼. 中国电机工程学报. 2016(21)
[5]并网型风光互补系统容量优化配置方法[J]. 胡林献,顾雅云,姚友素. 电网与清洁能源. 2016(03)
[6]电力系统灵活性评价研究综述[J]. 施涛,朱凌志,于若英. 电力系统保护与控制. 2016(05)
[7]中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J]. 白建华,辛颂旭,刘俊,郑宽. 中国电机工程学报. 2015(14)
[8]风光水互补发电系统的优化配置[J]. 吴万禄,韦钢,谢丽蓉,朱昊. 电力与能源. 2014(01)
硕士论文
[1]太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D]. 辛培裕.华北电力大学 2015
本文编号：3049989
【文章来源】：电网技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同年发电量下光热电站的优化配置结果Fig.2OptimalconfigurationresultsoftheCSPunderdifferentannualpowergeneration
成本/(元/kW)年固定运维成本/(元/kW)运行寿命/年风电2210700019520光伏0.555080009625火电13554038008040水电240480114503050小水电802401123030503.2算例结果分析3.2.1光热电站个体优化配置结果50MW光热电站的规划占地面积为75万m2，最大储能时间为12h，年运行时间不小于6500h。负荷高峰时段为每日9:00—11:00和18:00—20:00，且光热电站全年的峰荷时段的平均出力不小于40MW。根据前文模型，可求得光热电站的优化配置结果随发电量的变化情况如图2和图3所示。图2不同年发电量下光热电站的优化配置结果Fig.2OptimalconfigurationresultsoftheCSPunderdifferentannualpowergeneration度电成本/(元/(kW·h))图3不同发电量下光热电站的度电成本Fig.3LCOEofCSPunderdifferentannualpowergeneration由图2及图3可知随着光热电站的年利用小时数逐渐增加，其太阳倍数及储热小时数近似呈线性增长，而度电成本逐渐降低。当太阳倍数达到最大限额时，继续增加光热电站的年利用小时数，储热系统的配置容量会大幅增加，度电成本也开始增加。在年利用小时数为3950h时，光热电站的度电成本最低为1.016元/(kW·h)，对应的太阳倍数为2.27，储热小时数为4.52h，其四季典型日出力曲线如图4所示。其中，光热出力主要由集热系统、储热系统及后备系统3部分供能组成，采用各子系统的等效发电功率之和表示光热电站的出力可以反映各个时刻子系统供能占比。可以看出光热电站的出力受四季光照变化影响明显。储热系统在白天光照资源丰富时储热，在
2510刘树桦等：基于个体优化和系统多能互补的光热电站优化配置研究Vol.44No.7图4光热电站的典型日运行图Fig.4DiagramoftypicaldailyoperationoftheCSPplant负荷高峰时段及夜间放热。在秋冬季光照资源短缺时，后备系统会提供热能维持光热电站在负荷高峰期的高水平出力。在利用小时数为3950h时，计算得到光热电站的各类指标如表3所示。3.2.2含光热电站能源基地的互补优化配置结果根据表3所示的结果配置待投产的50MW光热电站的各子系统规模，并将其用于能源基地的互补电源优化配置。为了满足互补系统的新能源供电及外区送电的需求，要求互补系统的新能源发电量占比达到系统总发电量的40%，外送电能逐小时波动不得超过外送容量的20%。进行区域互补系统优化配置可得表4所示的配置结果。表3光热电站的指标计算结果Tab.3CalculationresultsofindexesoftheCSPPlant光场面积/万m2储热容量/(MW·h)单位投资成本/(元/kW)年固定运维成本/(元/kW)置信容量/MW排污费用/万元机组出力状态分布50MW25MW0MW75638.543066512784012.120.40.340.26表4区域互补电源优化配置结果Tab.4Optimizedconfigurationresultsofregionalcomplementarypowersupplies互补系统新增容量/MW总装机容量/MW年发电量/亿(kWh)总投资成本/亿元年运行成本/亿元年CO2排放量/万t外送电量/亿(kWh)风电2544647.8317.780.9014.02光伏25080016200.770光热1501505.9345.721.940.65火电054022.8105.33169.1水电24072012.4327.480.220小水电803205.528.980.10合计974299470.52119.969.26169.75为了加强生态保护，减少化石能源消耗，能源
【参考文献】：
期刊论文
[1]风光水互补发电系统送出能力分析[J]. 朱燕梅,陈仕军,黄炜斌,王黎,马光文. 水力发电. 2018(12)
[2]基于分时能量互补的风电–光热联合外送容量优化配置方法[J]. 崔杨,张汇泉,仲悟之,赵钰婷,张节潭,王茂春. 电网技术. 2019(11)
[3]光热汽轮发电机组技术特点[J]. 钱勇,倪剑. 中国重型装备. 2018(04)
[4]太阳能光热发电并网运行及优化规划研究综述与展望[J]. 杜尔顺,张宁,康重庆,苗淼. 中国电机工程学报. 2016(21)
[5]并网型风光互补系统容量优化配置方法[J]. 胡林献,顾雅云,姚友素. 电网与清洁能源. 2016(03)
[6]电力系统灵活性评价研究综述[J]. 施涛,朱凌志,于若英. 电力系统保护与控制. 2016(05)
[7]中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J]. 白建华,辛颂旭,刘俊,郑宽. 中国电机工程学报. 2015(14)
[8]风光水互补发电系统的优化配置[J]. 吴万禄,韦钢,谢丽蓉,朱昊. 电力与能源. 2014(01)
硕士论文
[1]太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D]. 辛培裕.华北电力大学 2015
本文编号：3049989
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3049989.html
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