规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析.docx

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规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析

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摘要：调节用电高峰期的火电机组虽然能有效提高风电利用率，但是火力发电厂的经济利益也会因此减少，为了能减少火电厂经济损耗，我们从多方面考虑探讨了规模风电并网条件下火电机组深度调峰的经济性。我们需要将火电机组调峰分为基本调峰和深度调峰过程，其中深度调峰又细分为不投油和投油两个阶段。除此之外，我们还分析讨论了什么会影响火电机组调峰效率，火电机组在各种情况下应该使用哪种调节用电高峰更为合算。

关键词：火电机组；深度调峰；经济性分析

在环境问题日益严峻，非可再生资源日渐减少的今天，可持续利用可再生的风能作为一种环保型的绿色发电能源逐渐在电力输出中占有了一席之地。加快发展风力发电，不但可以节省煤炭石油天然气等非可再生资源的消耗，更能降低污染，提高环境质量。然而风能也有其自身存在的一些先天缺陷，如连贯性不稳定等，因此在风力发电机组大量进驻电网运行，并且实行大规模风电并网时，对电力系统调度的考验也随之而来。因此，要在大规模的范围内将大量的风力发电机组的并入主干电网运行，就避免不了对风电场的接入进行测试，对主网电力系统的调度进行综合分析以及对风力发电场进行详尽的规划和合理的设计。

一、影响火电机组深度调峰的主要因素

要想降低火电机组的能耗成本，我们首先要思考都有什么在影响火电机组调节用电高峰期的能力。这样我们才能对症下药，解决问题。

1.锅炉燃烧稳定性。锅炉燃烧是否稳定对于火电机组调峰能力来说非常关键。其他影响火机电组深度调峰的因素，大多都是因为锅炉燃烧工作不正常而产生的。锅炉燃烧不稳定，火电机组就会供电无力，严重折耗了调峰效率。锅炉燃烧是否稳定主要取决于锅炉的材质、燃料的质量、温度的把握以及工作人员的水平。当锅炉负荷过低，超过一个限制值的话，很容易出现锅炉灭火等问题。

2.水动力工况的安全性。在锅炉负荷极低时，一定要重视水动力工况。因为在这种情况下，会出现水循环缓慢或者倒流的问题。

3.锅炉辅机设备是否正常。像风机、水泵、制粉设施这些都是是锅炉燃烧时必备的辅助工具。一旦锅炉不能正常负荷工作，负荷太小，制粉设备就会很容易被燃料堵住或者会停止工作。不仅如此，风机、水泵也会受到波及，不能正常工作。

4.技术人员能力水平。锅炉低负荷工作时，不仅自身出现故障，还会波及其他设备，机器故障警告频频发出，技术人员在面临这种复杂的情况时，需要足够的冷静，还要集中注意力，快速娴熟的操作处理故障警告，如果操作不及时或者不当，锅炉爆炸事故发生的可能性就会更大，造成极为严重的生命财产损失。面对这么高的风险，再加上高额成本，根本没有火电企业主动请缨，参与调峰。

二、电网经济调度模型和能源效率模型

1.风电优先的经济调度模型

1.1目标函数。经过大量数据实验，设立风电发电的成本函数公式，探讨不同时段，风电并网设备启动、停机或运行时所消耗的煤炭成本以及风电设备实际的发电情况。

1.2约束条件。经济调度模型有多重限制条件，通过分析各个条件之间的数学关系建立方程和不等式的组合。

1.3模型求解方法。风电机组的最优资源利用方案模型是所有设计中最复杂的一类种，主要是数据纷杂混乱且非线性，我们在处理该问题时，采用分支定界方法运用相关软件将模型线性化并计算出来。

2．能源效率模型

2.1基于媒耗量的电力系统能源效率模型。能源利用效率是指能源在单位消耗量里可以形成的经济收益价值，因电力体系的主要能源来自于煤炭的燃烧使用，煤炭的消耗量不能够直接测试，但可以从排放出的碳含量方面进行分析。能源的使用主要包括两方面：一方面是风电设备在工作过程中煤炭和机油的消耗量，并依据耗能函数公式计算出煤炭使用量，计算煤炭消耗成本；另一方面，为了保护环境不受污染，对设备中排放的污染物进行分类并利用合适的净化方式进行处理，排污处理费用转化为煤炭使用数量并按标准价格换算为煤炭消耗成本。

2.2基于期望产出的电力系统能源消耗效率模型。由于环境污染情况较严重，世界各国都致力于节约能源、减少碳排放、低碳出行这一建设绿色环保家园的行动中。我国计划至2030年国内非化石能源直接利用能源中所占的比例达到百分之二十。电能体系的排放量在碳总排放量中占绝大比例，为了响应号召，减少碳排放，使用水利风力火力发电设施，将弃风量作为不接受期望的数值，根据弃风量建立惩罚函数，组建期望产出的耗能模型。

三、基于算例的调度方案多角度经济性分析

1.算例系统。首先选择某机型系统进行操作模仿，收集整理所获得的各项数据，忽略机组的调峰数值，采用国内现有机组的标准数值进行分析研究。

2.不同调峰深度下的机组组合。通过各类机组组合的模拟操作，将各项数值收集统计到表格中，从表可见，随着调峰深度增大，容量较大的设备启动停止的次数明显降低，随着调峰次数的增多，弃风率显著下降，但是输电成