CN113541204B - 一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统 - Google Patents

一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113541204B
CN113541204B CN202110915119.1A CN202110915119A CN113541204B CN 113541204 B CN113541204 B CN 113541204B CN 202110915119 A CN202110915119 A CN 202110915119A CN 113541204 B CN113541204 B CN 113541204B
Authority
CN
China
Prior art keywords
load
generator set
coal
fired
hydrogen production
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110915119.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113541204A (zh
Inventor
孙海杰
任建兴
李芳芹
陈梦萍
王泽�
王冠军
孙辰豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Electric Power University
Original Assignee
Shanghai Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Electric Power University filed Critical Shanghai Electric Power University
Priority to CN202110915119.1A priority Critical patent/CN113541204B/zh
Publication of CN113541204A publication Critical patent/CN113541204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113541204B publication Critical patent/CN113541204B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明提供一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统，其包括，获取外界调峰变负荷指令；判断机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异；根据机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负荷；确定发电机组升/降负荷后，获取发电机组的当前运行阶段；根据发电机组不同阶段做出不同的响应方案；根据响应方案发出负荷调节指令并实现发电机组变负荷运行，可以有效的实现机组全负荷范围内负荷调节，实现燃煤发电机组对于外界负荷变化的快速响应，减少燃煤发电机组负荷变化频率，降低燃煤发电机组供电煤耗，提供燃煤发电机组的运行效率，使得燃煤发电机组高效率运行，提高燃煤发电机组的经济性。

Description

一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统
技术领域
本发明涉及燃煤发电机组全负荷调峰领域，特别是，涉及一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统。
背景技术
目前，能源需求的增加和化石能源的枯竭，使得可再生资源相关方面的技术得到快速发展，为了促进新型能源的不断发展以及优化我国的能源结构，因此，燃煤发电机组在运行过程中需要进行调峰，且近年来调峰幅度越来越大，燃煤机组参与调峰或深度调峰，会对机组自身的经济性造成一定的影响，这会降低电厂的发电效率，增加发电机组的发电煤耗，即增加了机组成本，同时也会对锅炉、汽轮机寿命造成一定的影响，另一方面，针对用电高峰、低谷，以及对外界负荷需求的及时响应，这些因素都对机组调峰负荷变化提出了更高的要求。
另一方面，我国是目前世界上年产氢气最多的国家，工业制氢主要采取甲烷蒸汽重整制氢和电解水制氢，尽管甲烷重整制氢是目前经济效益最好的方法，但是在生产过程中需要消耗大量的化石能源，也会产生大量的二氧化碳，相比较之下，电解水制备氢气过程简单，氢气纯度高，而且不会对环境产生污染，此外，通过电解水制氢，可以有效地将多余的电能转化为氢能进行存储和利用，也可以在用电高峰期通过燃料电池等方式进行发电，缓解用电高峰期供电不足的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的燃煤机组参与调峰降低了电厂的发电效率，增加了发电机组的发电煤耗，以及影响设备使用寿命的缺陷，从而提供一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其包括如下步骤，
获取外界调峰变负荷指令；
判断机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异；
根据机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负荷；
确定发电机组升/降负荷后，获取发电机组的当前运行阶段；
根据发电机组不同阶段做出不同的响应方案；
根据响应方案发出负荷调节指令并实现发电机组变负荷运行。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述发电机组的当前运行阶段，根据发电机组在不同负荷情况下的运行状态和发电煤耗的变化规律，将机组全负荷调峰调节过程进行分段运行控制。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述机组全负荷调峰调节过程分为如下阶段：燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段、燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段、燃煤发电机组变负荷运行阶段、燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，当前机组实时发电负荷为0％～40％；
所述燃煤发电机组变负荷运动与电解水制氢协同运行阶段，当前机组实时发电负荷为40％～80％；
所述燃煤发电机组变负荷运行阶段，当前机组实时发电负荷为80％～100；
所述燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段，当前机组实时发电负荷为100％～120％。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负荷，若机组实时发电负荷大于变负荷指令，则发电机组需要降负荷；
若机组实时发电负荷小于变负荷指令，则发电机组需要升负荷。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述发电机组不同阶段的不同响应方案，若当前发电机组需要降负荷时，则响应方案包括：
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行阶段，则机组通过自身调节，降低机组负荷满足外界负荷变化的需求；
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段，则根据发电机组能耗成本和电解水制氢系统的经济性对比结果，继续选择不同响应方案；
若发电机组当前处于燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，则保持机组实时发电负荷不变，通过增加调节电解水制氢系统的运行功率，减少机组向电网的供电。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述发电机组不同阶段的不同响应方案，若当前发电机组需要升负荷时，则响应方案包括：
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行阶段，则机组通过自身负荷调节，增加机组负荷以满足外界负荷需求；
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段，则根据发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比结果，继续选择不同响应方案；
若发电机组当前处于燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，首先通过减少电解水制氢系统的用电量以实现机组实时发电负荷的增加，如果此时升负荷的调节幅度超出电解水制氢系统的容量范围，则进一步在减少电解水制氢系统用电量的同时，发电机组通过自身的负荷调节增加机组负荷；
若发电机组处于燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段，即发电机组本身满负荷运行无法满足外界负荷需求，则通过氢能燃料电池发电的方式，将电解水制氢系统制备的氢气通过燃料电池的方式进行发电，以增加机组的系统供电能力。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：所述发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比，采用如下公式：
M＝(a×(Pt)2+b×Pt+c)×w1-Pt H2ηt×w2
其中，a、b、c为发电机组的煤耗成本系数，Pt为发电机组在t时段输出的有功功率，Pt H2为电解水制氢系统的输入功率，ηt为电解水制氢系统的氢气产出效率，w1为燃煤的价格，w2为氢气的价格。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的一种优选方案，其中：若当前发电机组需要降负荷时，且发电机组能耗成本大于电解水制氢系统的运行收益，即M>0，则优先降低发电机组负荷，采取发电机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式，并实现电解水制氢系统的预启动；
若发电机组能耗成本小于电解水制氢系统的运行收益，即M<0，则优先增加电解水制氢系统的运行功率，采取电解水制氢系统调节为主，发电机组负荷调节为辅的运行方式；
若电解水制氢系统当前达到满负荷状态，还未达到变负荷指令需求，则进一步调节发电机组自身负荷，降低发电机组负荷以满足外界负荷需求，
若当前发电机组需要升负荷时，且发电机组能耗成本大于电解水制氢系统的运行收益，即M>0，则优先降低电解水制氢系统负荷，采取电解水制氢系统调节为主，发电机组负荷调节为辅的运行方式；
若发电机组能耗成本小于电解水制氢系统的运行收益，即M<0，则优先增加发电机组负荷，采取发电机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式。
作为本发明所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节系统的一种优选方案，其中：包括，
第一调节模块，所述第一调节模块用于发电机组自身调节；
第二调节模块，所述第二调节模块用于发电机组外部调节；以及，
控制模块，所述控制模块连接第一调节模块、第二调节模块，所述控制模块用于根据外界变负荷指令与实时发电负荷之间的差异分别向第一调节模块、第二调节模块发出负荷调节指令。
本发明的有益效果：
本发明通过利用电解水制氢装置和燃煤机组负荷调节相结合，可以有效的实现机组全负荷范围内负荷调节，实现燃煤发电机组对于外界负荷变化的快速响应，减少燃煤发电机组负荷变化频率，降低燃煤发电机组供电煤耗，提供燃煤发电机组的运行效率，使得燃煤发电机组以较高的效率状态运行，提高燃煤发电机组的经济性，并进一步实现燃煤发电机组负荷全范围的调节，以满足外界负荷需求的变化，间接的提高风光等新能源的利用，减少弃风弃光现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的流程图；
图2为本发明一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的燃煤发电机组负荷分段示意图；
图3为本发明一种实现燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节系统的原理图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
参照图1～2，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，该方法能够解决如下问题：
由于燃煤机组在用电低峰时需要进行调峰，且近年来调峰幅度越来越大，燃煤机组参与调峰或深度调峰，都会对机组自身的经济性造成一定的影响，这将会大大降低电厂的发电效率，增加机组的发电煤耗，增加机组成本，同时也会对锅炉汽轮机的寿命造成一定的影响，另一方面针对用电高峰期和低谷期，以及对外界负荷需求的及时响应，这些因素都对机组调峰负荷变化提出了更高的要求。
同时，我国是目前世界上产氢气量最多的国家，工业制氢主要采取甲烷蒸汽重整制氢和电解水制氢，尽管甲烷重整蒸汽制氢是目前经济效益最好的方法，但是在生产过程中需要消耗大量的化石能源，也会产生大量的二氧化碳，相比之下，电解水制备氢气的过程简单，氢气纯度高，而且不会对环境产生污染，此外，由于氢能的清洁高效，氢能资源的开发和利用，逐渐成为人们的研究发展对象，通过电解水制氢，可以有效的将多余的电能转化为氢能进行存储和利用，也可以在用电高峰期通过燃料电池等方式进行发电，缓解用电高峰期供电不足的问题。
本发明所述的一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，主要通过燃煤发电机组、电解水制氢系统和燃料电池协同耦合的负荷调节控制系统，其主要包括燃煤发电机组、电解水制氢系统、储氢装置、氢燃料电池以及机组负荷调节控制系统，该方法能够自适应外界负荷变化对燃煤发电机组全负荷调节的要求，通过机组负荷调节控制系统调节燃煤发电机组、电解水制氢系统和氢能燃料电池三者之间的负荷变化关系，实现燃煤发电机组在全负荷范围内对于外界负荷变化的快速响应，提高燃煤发电机组调峰能力和负荷变化响应速率。
在外界用电负荷降低时，通过机组负荷调节控制系统使得燃煤发电机组降负荷运行，随着负荷的持续降低，燃煤发电机组的发电效率降低、能耗增大，当燃煤发电机组能耗增大与电解水制氢成本达到平衡时，开始启动电解水制氢系统，参与负荷调节；
在外界用电负荷提升时，则通过降低电解水制氢系统负荷或增大燃煤发电机组负荷，实现负荷的增加，满足负荷变化的需求，若外界的负荷需求大于燃煤发电机组额定功率，为适应外界负荷需求，启动氢燃料电池，以满足短时间用电高峰负荷的需求，提高机组的供电能力与适应能力。
该方法在有效提高机组负荷调节能力的基础上，通过调节电解水制氢系统的输入功率调节燃煤发电机组的运行负荷，达到发电机组升/降负荷的目的，同时能够提高机组的运行效率，减少机组负荷调节频率，提高机组经济型，增强机组负荷调节能力，实现燃煤发电机组的制氢供电负荷调节的自适应性，为燃煤发电机组的全负荷调峰提供了一种有效的方法。
由图1可知，所述燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法包括如下步骤：
获取外界调峰变负荷指令；
判断机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异；
根据机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负荷；
确定发电机组升/降负荷后，获取发电机组的当前运行阶段；
根据发电机组不同阶段做出不同的响应方案；
根据响应方案发出负荷调节指令并实现发电机组变负荷运行。
进一步的，当机组负荷调节控制系统接收电网当前要求机组上网供电变负荷指令时，首先将变负荷指令与燃煤发电机组的实时发电负荷进行比对；
进一步的，根据变负荷指令与燃煤发电机组的实时发电负荷的比对结果，对燃煤发电机组发出升/降负荷调节指令；
进一步的，根据燃煤发电机组在不同负荷情况下的运行状态和发电煤耗的变化规律，将机组全负荷调峰调节过程进行分段运行控制，分段调节控制过程逻辑如图2所示，图2中横坐标为系统负荷即电网当前要求燃煤发电机组上网供电负荷，纵坐标为系统协同运行模式即燃煤发电机组、电解水制氢系统和氢燃料电池三者协同运行，其中，燃煤发电机组的全负荷调节控制分为四个阶段：燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段(DC阶段)，当前机组实时发电负荷为0％～40％，燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段(CB阶段)，当前机组实时发电负荷为40％～80％，燃煤发电机组变负荷运行阶段(BA阶段)，当前机组实时发电负荷为80％～100％，燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段(AE阶段)，当前机组实时发电负荷为100％～120％；
进一步的，当确定燃煤发电机组升/将负荷后，机组负荷调节控制系统获取燃煤发电机组当前的运行阶段(BA/CB/DC/AE)，然后根据燃煤发电机组所处不同的阶段做出不同的响应方案，向燃煤发电机组以及电解水制氢系统发出负荷调节指令，实现燃煤发电机组全负荷范围的负荷调节，提高燃煤发电机组负荷调节的灵活性，实现快速响应，通过本负荷调节控制方法可以有效地提高燃煤发电机组的运行效率，减少机组负荷变化的同时，还可以提高电解水制氢系统制氢与燃煤发电机组的协调性，具体而言，通过机组负荷调节控制凶对比机组当前的负荷情况以及外界指令的负荷需求，发出负荷调节指令进行负荷调节，电解水制氢系统的容量需要根据机组低负荷稳定运行的实际情况进行确定，一般可以确定为燃煤发电机组额定容量的20％-40％，
具体的调节运行方法如下：
(一)、若燃煤发电机组当前负荷大于变负荷指令，则燃煤发电机组需要降负荷：
(1)若燃煤发电机组处于BA阶段，则燃煤发电机组通过自身调节，降低机组负荷满足外界负荷变化的需求；
(2)若燃煤发电机组处于CB阶段，则需要根据燃煤发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比，使得燃煤发电机组与电解水制氢系统总的收益最大化，即燃料成本与制氢收益之差最小：
M＝(a×(Pt)2+b×Pt+c)×w1-Pt H2ηt×w2
其中，a、b、c为发电机组的煤耗成本系数，Pt为发电机组在t时段输出的有功功率，Pt H2为电解水制氢系统的输入功率，ηt为电解水制氢系统的氢气产出效率，w1为燃煤的价格，w2为氢气的价格，
若燃煤发电机组能耗成本大于电解水制氢系统运行收益，即M>0，则优先降低燃煤发电机组负荷，以机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式，满足机组降负荷的需求，并实现电解水制氢系统的预启动；
若燃煤发电机组能耗成本小于电解水制氢系统运行收益，即M<0，则优先增加电解水制氢系统运行功率，以电解水制氢系统调节为主，机组负荷调节为辅的运行方式，以满足机组降负荷需求；
若电解水制氢系统达到满负荷状态，还未达到指令负荷需求，则还需要调节机组自身负荷，降低机组负荷以满足外界负荷需求。
(二)、若燃煤发电机组当前负荷小于变负荷指令，则燃煤发电机组需要升负荷：
(1)若燃煤发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行阶段(BA阶段)，则通过机组自身负荷调节，增加机组负荷以满足外界负荷需求；
(2)若燃煤发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段(CB阶段)，根据燃煤发电机组能耗成本与电解水制氢系统经济型进行对比，使得燃煤发电机组与电解水制氢系统总的收益最大化，即燃料成本与制氢收益之差最小，若燃煤发电机组能耗成本大于电解水制氢系统运行收益，即M>0，则优先降低电解水制氢系统负荷，以电解水制氢系统负荷调节为主，机组负荷调节为辅的运行方式，满足机组升负荷的需求；
若燃煤发电机组能耗成本小于电解水制氢系统运行收益，即M<0，则优先增加燃煤发电机组负荷，以机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式，满足燃煤发电机组升负荷的需求。
(3)若燃煤发电机组当前处于燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段(DC阶段)，首先通过减少或关闭电解水制氢系统的用电量以实现燃煤发电机组负荷的增加，若升负荷的调节幅度超过电解水制氢系统的容量范围，则需要减少电解水制氢系统用电量的同时，燃煤发电机组通过自身的负荷调节以增加机组负荷，从而满足外界负荷需求。
(4)若燃煤发电机组处于燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段(AE阶段)，即燃煤发电机组本身满负荷运行不能满足外界负荷需求，则可以通过氢能燃料电池发电的方式，将电解制备的氢气通过燃料电池的方式进行发电，增加机组的系统供电能力，实现燃煤机组的超设计负荷供电，提高燃煤发电机组的负荷调节能力，有效缓解用电高峰期供电不足的问题。
通过这种燃煤发电机组的自适应调节方法能够实现燃煤机组全负荷范围内的负荷调节，满足外界负荷变化对燃煤发电机组全负荷调峰的要求。
实施例2
参照图3，为本发明的第二个实施例，该实施例提供了一种实现燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节系统，包括，第一调节模块100，所述第一调节模块100用于发电机组自身调节；第二调节模块200，所述第二调节模块200用于发电机组外部调节；以及，控制模块300，所述控制模块300连接第一调节模块100、第二调节模块200，所述控制模块300用于根据外界变负荷指令与实时发电负荷之间的差异分别向第一调节模块100、第二调节模块200发出负荷调节指令。
由图3可知，所述的实现燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节系统，包括第一调节模块100，即燃煤机组发电模块，其包括锅炉101、汽轮机装置102、发电机装置103、氢燃料电池104，并与控制模块300相连接；第二调节模块200，即电解水制氢系统，其包括电解制氢装置201、储氢装置202和储氧装置203，并与控制模块300相连接，电解水制氢系统制备的氢气和氧气可以提高高压气态或液态的方式进行储存，其中电解水制氢装置201还可连接氢燃料电池104和发电机装置103，可为发电机装置103的氢冷装置供给氢气或向氢燃料电池104供给氢气进行发电，提高燃煤发电机组的供电能力；储氧装置203与锅炉101连接，可为锅炉101燃料燃烧供给氧气，控制模块300接收电网400当前要求机组上网供电变负荷指令时，利用电解水制氢系统与燃煤发电机组负荷调节相结合，可以有效的实现机组全负荷范围内负荷调节，实现燃煤发电机组对于外界负荷变化的快速响应，减少燃煤发电机组负荷变化频率，降低燃煤发电机组供电煤耗，提高燃煤发电机组的运行效率，使得燃煤发电机组以较高的效率状态运行，提高燃煤发电机组的经济型，同时，电解水制备的氢气和氧气，可以供给发电机的氢冷装置和锅炉101燃烧，增加整个系统的经济性。
该系统采用燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，方法步骤如下：
获取外界调峰变负荷指令；
判断机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异；
根据机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负荷；
确定发电机组升/降负荷后，获取发电机组的当前运行阶段；
根据发电机组不同阶段做出不同的响应方案；
根据响应方案发出负荷调节指令并实现发电机组变负荷运行。
机组全负荷调峰调节过程分为如下阶段：燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段、燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段、燃煤发电机组变负荷运行阶段、燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段。
燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，当前机组实时发电负荷为0％～40％；
燃煤发电机组变负荷运动与电解水制氢协同运行阶段，当前机组实时发电负荷为40％～80％；
燃煤发电机组变负荷运行阶段，当前机组实时发电负荷为80％～100；
燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段，当前机组实时发电负荷为100％～120％。
机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负荷，若机组实时发电负荷大于变负荷指令，则发电机组需要降负荷；
若机组实时发电负荷小于变负荷指令，则发电机组需要升负荷。
发电机组不同阶段的不同响应方案，若当前发电机组需要降负荷时，则响应方案包括：
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行阶段，则机组通过自身调节，降低机组负荷满足外界负荷变化的需求；
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段，则根据发电机组能耗成本和电解水制氢系统的经济性对比结果，继续选择不同响应方案；
若发电机组当前处于燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，则保持机组实时发电负荷不变，通过增加调节电解水制氢系统的运行功率，减少机组向电网的供电。
发电机组不同阶段的不同响应方案，若当前发电机组需要升负荷时，则响应方案包括：
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行阶段，则机组通过自身负荷调节，增加机组负荷以满足外界负荷需求；
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段，则根据发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比结果，继续选择不同响应方案；
若发电机组当前处于燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，首先通过减少电解水制氢系统的用电量以实现机组实时发电负荷的增加，如果此时升负荷的调节幅度超出电解水制氢系统的容量范围，则进一步在减少电解水制氢系统用电量的同时，发电机组通过自身的负荷调节增加机组负荷；
若发电机组处于燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段，即发电机组本身满负荷运行无法满足外界负荷需求，则通过氢能燃料电池发电的方式，将电解水制氢系统制备的氢气通过燃料电池的方式进行发电，以增加机组的系统供电能力。
发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比，采用如下公式：
M＝(a×(Pt)2+b×Pt+c)×w1-Pt H2ηt×w2
其中，a、b、c为发电机组的煤耗成本系数，Pt为发电机组在t时段输出的有功功率，Pt H2为电解水制氢系统的输入功率，ηt为电解水制氢系统的氢气产出效率，w1为燃煤的价格，w2为氢气的价格。
若当前发电机组需要降负荷时，且发电机组能耗成本大于电解水制氢系统的运行收益，即M>0，则优先降低发电机组负荷，采取发电机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式，并实现电解水制氢系统的预启动；
若发电机组能耗成本小于电解水制氢系统的运行收益，即M<0，则优先增加电解水制氢系统的运行功率，采取电解水制氢系统调节为主，发电机组负荷调节为辅的运行方式；
若电解水制氢系统当前达到满负荷状态，还未达到变负荷指令需求，则进一步调节发电机组自身负荷，降低发电机组负荷以满足外界负荷需求，
若当前发电机组需要升负荷时，且发电机组能耗成本大于电解水制氢系统的运行收益，即M>0，则优先降低电解水制氢系统负荷，采取电解水制氢系统调节为主，发电机组负荷调节为辅的运行方式；
若发电机组能耗成本小于电解水制氢系统的运行收益，即M<0，则优先增加发电机组负荷，采取发电机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其特征在于：包括如下步骤，
获取外界调峰变负荷指令；
判断机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异；
根据机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负，所述机组实时发电负荷与变负荷指令之间的差异确定发电机组升/降负荷，若机组实时发电负荷大于变负荷指令，则发电机组需要降负荷，若机组实时发电负荷小于变负荷指令，则发电机组需要升负荷；
确定发电机组升/降负荷后，获取发电机组的当前运行阶段；
根据发电机组不同阶段做出不同的响应方案；
所述发电机组不同阶段的不同响应方案，若当前发电机组需要降负荷时，则响应方案包括：若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行阶段，则机组通过自身调节，降低机组负荷满足外界负荷变化的需求，若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段，则根据发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比结果，继续选择不同响应方案，若发电机组当前处于燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，则保持机组实时发电负荷不变，通过增加调节电解水制氢系统的运行功率，减少机组向电网的供电；
根据响应方案发出负荷调节指令并实现发电机组变负荷运行。
2.根据权利要求1所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其特征在于：所述发电机组的当前运行阶段，根据发电机组在不同负荷情况下的运行状态和发电煤耗的变化规律，将机组全负荷调峰调节过程进行分段运行控制。
3.根据权利要求2所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其特征在于：所述机组全负荷调峰调节过程分为如下阶段：燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段、燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段、燃煤发电机组变负荷运行阶段、燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段。
4.根据权利要求3所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其特征在于：所述燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，当前机组实时发电负荷为0％～40％；
所述燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段，当前机组实时发电负荷为40％～80％；
所述燃煤发电机组变负荷运行阶段，当前机组实时发电负荷为80％～100；
所述燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段，当前机组实时发电负荷为100％～120％。
5.根据权利要求1所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其特征在于：所述发电机组不同阶段的不同响应方案，若当前发电机组需要升负荷时，则响应方案包括：
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行阶段，则机组通过自身负荷调节，增加机组负荷以满足外界负荷需求；
若发电机组当前处于燃煤发电机组变负荷运行与电解水制氢协同运行阶段，则根据发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比结果，继续选择不同响应方案；
若发电机组当前处于燃煤发电机组低负荷稳定运行阶段，首先通过减少电解水制氢系统的用电量以实现机组实时发电负荷的增加，如果此时升负荷的调节幅度超出电解水制氢系统的容量范围，则进一步在减少电解水制氢系统用电量的同时，发电机组通过自身的负荷调节增加机组负荷；
若发电机组处于燃煤发电机组额定负荷稳定运行阶段，即发电机组本身满负荷运行无法满足外界负荷需求，则通过氢能燃料电池发电的方式，将电解水制氢系统制备的氢气通过燃料电池的方式进行发电，以增加机组的系统供电能力。
6.根据权利要求1所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其特征在于：所述发电机组能耗成本与电解水制氢系统的经济性对比，采用如下公式：
M＝(a×(Pt)2+b×Pt+c)×w1-Pt H2ηt×w2
其中，a、b、c为发电机组的煤耗成本系数，Pt为发电机组在t时段输出的有功功率，Pt H2为电解水制氢系统的输入功率，ηt为电解水制氢系统的氢气产出效率，w1为燃煤的价格，w2为氢气的价格。
7.根据权利要求6所述的燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法，其特征在于：若当前发电机组需要降负荷时，且发电机组能耗成本大于电解水制氢系统的运行收益，即M>0，则优先降低发电机组负荷，采取发电机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式，并实现电解水制氢系统的预启动；
若发电机组能耗成本小于电解水制氢系统的运行收益，即M<0，则优先增加电解水制氢系统的运行功率，采取电解水制氢系统调节为主，发电机组负荷调节为辅的运行方式；
若电解水制氢系统当前达到满负荷状态，还未达到变负荷指令需求，则进一步调节发电机组自身负荷，降低发电机组负荷以满足外界负荷需求，
若当前发电机组需要升负荷时，且发电机组能耗成本大于电解水制氢系统的运行收益，即M>0，则优先降低电解水制氢系统负荷，采取电解水制氢系统调节为主，发电机组负荷调节为辅的运行方式；
若发电机组能耗成本小于电解水制氢系统的运行收益，即M<0，则优先增加发电机组负荷，采取发电机组负荷调节为主，电解水制氢系统调节为辅的运行方式。
8.一种基于如权利要求1～7任一所述燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法的系统，其特征在于，包括，
第一调节模块(100)，所述第一调节模块(100)用于发电机组自身调节；
第二调节模块(200)，所述第二调节模块(200)用于发电机组外部调节；以及，
控制模块(300)，所述控制模块(300)连接第一调节模块(100)、第二调节模块(200)，所述控制模块(300)用于根据外界变负荷指令与实时发电负荷之间的差异分别向第一调节模块(100)、第二调节模块(200)发出负荷调节指令；
第一调节模块(100)，即燃煤机组发电模块，其包括锅炉(101)、汽轮机装置(102)、发电机装置(103)、氢燃料电池(104)，并与控制模块(300)相连接；第二调节模块(200)，即电解水制氢系统，其包括电解制氢装置(201)、储氢装置(202)和储氧装置(203)，并与控制模块(300)相连接。
CN202110915119.1A 2021-08-10 2021-08-10 一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统 Active CN113541204B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110915119.1A CN113541204B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110915119.1A CN113541204B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113541204A CN113541204A (zh) 2021-10-22
CN113541204B true CN113541204B (zh) 2022-12-27

Family

ID=78091459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110915119.1A Active CN113541204B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113541204B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009005439A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Hitachi Ltd 電力系統需給制御システム、指令装置、及び電力系統需給制御方法
CN102751728A (zh) * 2012-07-26 2012-10-24 浙江大学 基于负荷中断模型的微网孤网运行的能量管理方法
WO2014092195A1 (ja) * 2012-12-10 2014-06-19 日本電気株式会社 分散型発電システム、制御局、及びその制御方法
CN106921159A (zh) * 2017-02-21 2017-07-04 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种多空调负荷群的有功功率调制方法
CN109149657A (zh) * 2018-09-27 2019-01-04 东南大学 一种多阶段主动配电网调度方法
CN110635493A (zh) * 2019-09-19 2019-12-31 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种燃机气门调频快速响应控制方法
CN112128797A (zh) * 2020-10-16 2020-12-25 西安热工研究院有限公司 一种火电机组高速降负荷调峰系统及方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013042475A1 (ja) * 2011-09-22 2013-03-28 日本電気株式会社 電池制御システム、電池制御装置、電池制御方法および記録媒体
CN104410085B (zh) * 2014-09-26 2017-05-24 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种提高低压微电网频率瞬时稳定性的调控方法
NL2019767B1 (en) * 2017-10-20 2019-04-29 Besi Netherlands Bv Press part for supporting a mould part for encapsulating electronic components mounted on a carrier and a press comprising the press part
CN107806625A (zh) * 2017-11-21 2018-03-16 赫普科技发展（北京）有限公司 一种锅炉负荷调整结合外部调峰调频设备的系统
CN109347152B (zh) * 2018-11-30 2022-01-18 国家电网公司西南分部 考虑多类型电源参与调峰的随机生产模拟方法及应用
CN109638858B (zh) * 2018-11-30 2021-10-15 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 调频调峰方法、装置及系统
CN110011362B (zh) * 2019-04-10 2020-11-27 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种火电机组参与的电网快速调峰方法
CN211232384U (zh) * 2019-12-20 2020-08-11 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种igcc协调快速变负荷系统
CN111564871B (zh) * 2020-05-13 2024-02-27 国电新能源技术研究院有限公司 基于燃煤电站热惯性的自适应变负荷指令生成方法及装置
CN112398144A (zh) * 2020-11-17 2021-02-23 江西大唐国际抚州发电有限责任公司 一种汽轮机调节系统的一次调频动态协同控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009005439A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Hitachi Ltd 電力系統需給制御システム、指令装置、及び電力系統需給制御方法
CN102751728A (zh) * 2012-07-26 2012-10-24 浙江大学 基于负荷中断模型的微网孤网运行的能量管理方法
WO2014092195A1 (ja) * 2012-12-10 2014-06-19 日本電気株式会社 分散型発電システム、制御局、及びその制御方法
CN106921159A (zh) * 2017-02-21 2017-07-04 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种多空调负荷群的有功功率调制方法
CN109149657A (zh) * 2018-09-27 2019-01-04 东南大学 一种多阶段主动配电网调度方法
CN110635493A (zh) * 2019-09-19 2019-12-31 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种燃机气门调频快速响应控制方法
CN112128797A (zh) * 2020-10-16 2020-12-25 西安热工研究院有限公司 一种火电机组高速降负荷调峰系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
制氢系统参与火电辅助调峰的容量配置优化;曹炜等;《分布式能源》;20200430;第5卷(第2期);第15-20页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113541204A (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2216546A1 (en) Production system for electric energy and hydrogen
CN107104467B (zh) 一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法
CN112491064A (zh) 一种考虑soc自适应恢复的储能一次调频综合控制方法
CN109638893A (zh) 一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统
CN110543157A (zh) 一种多能互补智慧供应热电氢的系统及方法
CN114086203A (zh) 一种间歇、波动电解制氢控制方法
CN212063513U (zh) 再生能源发电制甲烷装置及具备调峰能力的发电装置
Song et al. Problems and technology development trends of hydrogen production from renewable energy power electrolysis-a review
CN109936156A (zh) 一种高效率高安全风电制氢调峰调频系统
CN113541204B (zh) 一种燃煤发电机组全负荷调峰的自适应调节方法及系统
CN113793964A (zh) 一种基于固体氧化物燃料电池的火电调峰系统及工作方法
CN106911134B (zh) 一种平抑配电网负荷母线电压波动的方法及系统
CN210199571U (zh) 一种多能互补智慧供应热电氢的系统
CN116544980A (zh) 一种多能互补条件下火电与储能调峰协调分配的调度方法
CN115759421A (zh) 全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统及方法
CN116024594A (zh) 一种碱性电解水制氢系统及方法
CN209250261U (zh) 一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统
CN210370915U (zh) 利用电解制氢和氢混合燃料进行火电厂调峰的系统
CN112981439A (zh) 一种igcc电站耦合水电解设备系统及其运行方法
Li et al. Sustainable energy ecosystem based on Power to X technology
CN112994118B (zh) 一种igcc电站气化炉加氢系统及其工作方法
CN218385296U (zh) 氢储能系统
Ling et al. Day-ahead Scheduling Model for Power Systems with a High Proportion of Renewable Energy
CN118114819A (zh) 计及多环节运行特性的pemwe最优运行策略规划方法
Chen Application of Underwater Constant Pressure Compressed Air Energy Storage Technology in The Direction of Hydrogen Production

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant