【精彩论文】配置蓄热装置对火电机组一次调频性能影响
宋崇明，田雪沁
国网经济技术研究院有限公司
引文信息
宋崇明, 田雪沁, 徐彤, 等. 配置蓄热装置对火电机组一次调频性能影响[J]. 中国电力, 2020, 53(2): 120-128.
SONG Chongming, TIAN Xueqin, XU Tong, et al. Effect of heat storage device on primary frequency regulation capacity of thermal power unit[J]. Electric Power, 2020, 53(2): 120-128.
研究背景
论文所解决的问题及意义
本文以300MW机组为例，研究不同的蓄热装置配置方案对机组一次调频能力的影响，旨在分析火电机组灵活性改造推广后，在提高电力系统调峰能力的同时对系统一次调频能力产生的影响。研究成果对火电灵活性改造影响分析、电力系统一次调频缺口评估具有积极的借鉴意义。
论文重点内容
为实现供热机组热电解耦，在电源侧通常配置两类蓄热装置：蓄热水罐和蓄热电锅炉。
以北方某300MW抽汽供热机组为例，搭建抽汽式汽轮发电机组模型、调速器模型及一次调频模型。本文将在火电机组配置不同的蓄热装置情况下，设定蓄热装置运行方式，与火电机组协同运行满足用户的热负荷和电负荷需求。
设定配置蓄热水罐运行方式为：电负荷低谷、发生弃风弃光时机组减少抽汽、降低出力（假设出力180MW、抽汽270t/h的工况处于机组热电特性曲线上），热负荷缺口由蓄热水罐供热补充；电负荷高峰、非弃风弃光时，抽汽供热机组出力不变、增加抽汽（经校核应符合机组实际热电特性），并将富余抽汽热量存储于蓄热水罐中。其中，蓄热水罐蓄热16个小时，对外供热8小时，蓄热效率95%。
设定配置蓄热电锅炉运行方式为：电负荷低谷、发生弃风弃光时抽汽供热机组出力不变、以与弃风弃光功率同等大小的厂用电启动蓄热电锅炉蓄热/供热；电负荷高峰、非弃风弃光时，蓄热电锅炉只对外供热。其中，蓄热电锅炉一天中8小时蓄热、连续24小时对外恒功率供热，热效率97%。
典型日机组一次调频调整功率偏差曲线
通过分析，电网频率偏差超过死区时，机组能够迅速进行一次调频动作。相同的频率偏差下，在弃风弃光时段，配置蓄热水罐的机组一次调频负荷调整幅度最大，配置蓄热电锅炉的机组次之；在非弃风弃光时段，配置蓄热电锅炉的机组一次调频负荷调整最大，而配置蓄热水罐的机组最小。其中，弃风弃光时频率波动更迅速、一次调频动作频繁变向，因此机组一次调频负荷调整幅度反而小于非弃风弃光时段。
研究结论
本文对抽汽供热机组无蓄热、配置蓄热水罐、配置蓄热电锅炉三种配置方案进行分析，确立不同配置方案下机组的运行方式，进行机组一次调频动态仿真，探讨不同蓄热装置配置方案对机组一次调频性能的影响。仿真结果表明，不同配置方案在不同时段对火电机组一次调频能力的影响不同，其中，配置蓄热水罐在发生弃风弃光时能够增强机组一次调频能力，非弃风弃光时段略微减弱机组的一次调频能力；配置蓄热电锅炉无论在弃风弃光时段还是非弃风弃光时段都能够略微增加机组的一次调频能力。该研究对火电灵活性改造影响分析、电力系统一次调频缺口评估具有积极的借鉴意义。
主要作者介绍
第二作者：田雪沁，男，硕士，高级工程师，从事促进可再生能源消纳相关研究。
E-mail: tianxueqin@chinasperi.sgcc.com.cn。
团队介绍
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编辑：杨彪
审核：许晓艳
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