[发明专利]一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法

摘要

本发明属于电力系统分析领域，具体涉及一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法。针对储热容量与储热成本、调峰成本之间的平衡关系，本发明的特点是：以热电解耦为前提，从火电机组运行特性入手，分析火电机组发电并网对电网调峰产生的影响，并在此基础上提出一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，以经济性为基础，找到了储热成本、调峰成本与储热容量的平衡点，从而实现含储热火电机组储热容量的合理配置，具有科学合理，容量配置准确，效果好等优点。

主权项

1.一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，其特征是，以热电解耦为前提，从火电机组运行特性入手，分析火电机组发电并网对电网调峰产生的影响，并在此基础上提出一种计及调峰成本的含储热火电机组储热容量配置方法，以经济性为基础，找到了储热成本、调峰成本与储热容量的平衡点，具体包括以下步骤：1)火电机组调峰运行特性分析当火电机组平均负荷率在机组最大处理和最小运行方式出力之间时提供基本调峰辅助服务，火电机组平均负荷率小于或等于机组最小运行方式出力时提供有偿深度调峰辅助服务。火电机组深度调峰交易采用“阶梯式”报价方式和价格机制；火电机组运行煤耗成本为：f(P)＝(aP²+bP+c)S_coal      (1)其中：P为火电机组发电出力；a、b、c取值与机组类型、锅炉型号和煤质有关；S_coal为当季的煤炭价格；机组损耗成本为：ω_cost(P)＝βS_unit/2N_f(P)      (2)其中：β为机组运行影响系数；N_f(P)为转子致裂循环周次；S_unit为机组购机成本；在投油深度调峰阶段，投油成本为：C_oil＝C_conS_oil     (3)其中：C_con为机组投油稳燃时的耗油量；S_oil为当季的油价；不同运行状态下火电机组的运行成本C为以下分段函数，P为机组投油深度调峰稳燃极限负荷值：其中：P_max为机组最大出力；P_min为给定的机组最小运行方式出力；2)调峰收益分析根据2019年《东北电力辅助服务市场运营规则(暂行)》，火电厂提供深度调峰辅助服务，获得调峰补偿费用为：其中：C_R为火电机组供热期获得调峰补偿金额；E_r为第i档有偿调峰电量；q_i为第i档实际出清电价；n为机组数量；k为修正系数；供热期k＝1，非供热期k＝0.5；参与有偿调峰分摊的火电机组根据实际负荷率的不同，分3档依次加大分摊比例，进行“阶梯式”分摊：其中：C_T为火电机组分摊调峰补偿金额；E_T1为火电机组修正后发电量；E_T为省内参与分摊的所有火电机组总修正后发电量；E_W为省内所有风电机组总修正后发电量；E_N为省内核电机组修正后发电量；C_z为调峰补偿总金额；其中：E_i为第i档实际发电量，负荷率小于70％为第1档，负荷率在70％‑80％位第2档，负荷率高于80％位第3档，修正系数为k＝1，k＝1.5，k＝2；火电机组参与有偿调峰收益为：C_H＝C_R‑C_T            (8)3)电站储热容量配置方法储热量的大小是储热装置选型的重要依据，对电网调度部门而言，在供热负荷(供热功率)一定的情况下，储热量越大，放热时间就越长，热电解耦能力越强，但相应地投资也将有所增加。反之，储热量越小，可以大大降低投资，但放热时间缩短，热电解耦能力也降低，热水储热罐充热及放热的频率增加。储热量和放热量之间有以下关系式，储热量应大于放热量，才能保证放热时有足够的热量释放出来：Q_storage＝Q_release+Q_loss             (9)其中：Q_storage为储热量，MWh；Q_release为放热量，MWh；Q_loss为损失的热量，MWh放热量的大小可由放热功率与设计放热时间来表示，具体为：Q_release＝P_h2×t            (10)其中：P_h2为放热功率，MW；t为放热时间，h；由此可以得到，在放热时间一定时，放热量的大小取决于放热功率的大小，供热功率与发电功率之间的对应关系由下式表示：P_h1＝f(P_e)             (11)整个采暖期内，用电负荷需求最小的时段出现在春节前后，对应的最小供热功率也出现在这个时间段，而此时又是热用户用热功率达到最大的时段，因此需由储热罐提供的最大放热功率可由下式表示，储热罐放热功率等于热用户的最大用热功率(设计热负荷)与最小供热功率之差：P_h2.max＝P_design‑P_h1.min        (12)由储热罐提供的最大放热量可由下式求出：Q_release＝P_h2.max×t            (13)储热成本与储热容量成正比，储热成本计算公式为：C_b＝K_b(C＜C_max)            (14)其中：K_b为储热系统平均每天单位储存容量所需成本；C_max为除热系统的日最大储热容量；储热系统平均每天单位储存容量所需成本K_b的计算公式为：其中：B为运行年限内除热系统单位储存容量所需成本；n为除热系统的运行年限；随着储热容量的增加，储热成本随之有一定程度的增加，同时会带来调峰补偿的收益增加。因此，存在一个最优的储热容量使含储热系统的火电机组的综合成本最低。