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压缩空气储能系统与火电机组的耦合方案研究

2021-03-26陈吉玲李晨昕陈海生

动力工程学报 2021年3期

李 斌,陈吉玲,李晨昕,陈海生,纪 律

(1.华北电力大学 动力工程系,河北保定 071003; 2.中国科学院工程热物理研究所,北京 100190)

目前,火电机组仍然承担着电网主要的调峰任务。然而,火电机组深度调峰存在运行成本高、设备使用寿命低等问题。随着电力市场改革的推进,需对火电机组进行灵活性改造[1]。

新能源的快速发展带来的消纳问题促进了储能技术在新能源并网领域的应用[2]。近年来,以蓄电池储能为代表的电化学储能技术发展迅速。虽然蓄电池储能缓解了电网调峰压力,但仍存在许多不足。与压缩空气储能相比,蓄电池储能设备成本较高;蓄电池运行过程中容易引起电池隔膜崩溃和内部短路,无法保证安全性;蓄电池的使用寿命相对压缩空气储能较短;废弃锂电池的处理也会对环境造成影响。压缩空气储能系统具有选址灵活、安全性高和使用寿命长等优点,国内外已建成多座兆瓦级新型压缩空气储能系统示范项目。中国科学院工程热物理研究所储能研发中心自主设计研发的 10 MW 级先进绝热压缩空气储能系统(AA-CAES)是目前国际上容量最大、效率最高的新型压缩空气示范项目。

笔者将10 MW级AA-CAES与火电机组进行耦合,并对不同耦合方案进行了系统性能分析对比,确定了最优耦合方案。

1 系统模型

1.1 火电机组模型

针对某电厂350 MW亚临界、一次再热、抽凝式火电机组,建立其汽轮机级组数学模型。

(1)

式中:qm,1、qm,0分别为变化前、后的主蒸汽质量流量,t/h;p01、p0分别为变化前、后的调节级压力,MPa;……

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