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基于拆分法的超临界二氧化碳循环部分负荷控制策略分析
常诚;徐进良;孙恩慧;【目的】超临界二氧化碳循环(supercritical carbon dioxide cycle,S-CO2)由于主动调节或者外部影响,循环经常工作在部分负荷下,而控制策略的研究对分析部分负荷特性十分关键。为研究控制策略对循环效率及设备性能的印象,需要采用新的控制策略。【方法】本文以20 MW S-CO2再压缩循环(recompression cycle,RC)模型,运用拆分法将RC解耦为两个单回热子循环1和2(simple Bryton cycle one and two,简称SC1和SC2),进而对库存控制、透平旁路控制、透平节流阀控制和温度控制4种常见的部分负荷控制策略进行分析,探究部分负荷下不同控制策略的循环效率以及设备性能变化特点。【结果】在部分负荷时,单独来看,SC2效率变化的趋势会对RC产生很大影响。对比来看,库存控制和温度控制的调节范围最大,最低到30%,随后是透平节流阀控制和透平旁路控制,最低到35%和50%。RC效率从高到低分别为库存控制、透平节流阀控制、透平旁路控制和温度控制,其中最高为库存控制95%负荷时的效率44.80%,最低为温度控制30%负荷时的效率16.85%。回热效果最好的为库存控制,回热量从460.11 kJ/kg增加到583.66 kJ/kg,透平节流阀控制和透平旁路控制的回热量变化趋势几乎相同,温度控制最差,回热量从460.11 kJ/kg减小到187.42 kJ/kg。温度控制和透平旁路控制的压缩机效率变化最小,均在0.77%以内,而库存控制和透平节流阀控制下的压缩机效率变化较大,均在1.13%以上。对于透平效率,以50%负荷为例,透平效率从大到小分别为透平节流阀控制84.6%、透平旁路控制83.90%、库存控制81.67%和温度控制78.77%。【结论】本文从拆分法的角度探究了4种常见的部分负荷控制策略,为探明S-CO2循环部分负荷控制策略提供了支撑。
考虑价格型需求响应的风-光-储综合能源系统日前优化调度研究
赵威翰;徐进;田新;王金阔;蒋琼琼;柳华蔚;徐超;【目的】为解决高比例风电、光伏接入电网导致的功率间歇性、波动性及弃风弃光问题,提高系统运行经济性与可再生能源消纳能力,需要建立一套综合的优化调度模型。【方法】本文提出风-光-储综合能源系统日前调度框架,集成数据驱动预测与模型优化。利用MATLAB神经网络构建多输入时序模型,输入历史风电光伏出力、电负荷及气象数据,输出24 h的小时级预测值。并基于预测数据,以福建省泉州市某区域系统为对象,建立以最小化总运行成本为目标的调度模型,采用MATLAB+CPLEX求解方式进行综合分析验证。最后设计了5组场景(场景1:储能、需求响应和售电均无;场景2:只增加储能;场景3:增加储能和需求响应;场景4:增加储能和售电;场景5:增加储能、需求响应和售电),对比使用该模型后的关键指标。【结果】对比场景1和场景2,场景2总成本降低约500元,购售电成本减少约600元,降幅12%;场景2弃风弃光缓解,但受限于储能容量未完全消除弃风弃光。对比场景2和场景3,场景3通过分时电价引导负荷转移,总运行成本进一步降低约0.4%。对比场景3、场景4和场景5,场景5总成本显著降低约7 600元,引入售电机制很大程度上解决弃风弃光问题。综合对比,场景5效果最优,增加储能配置、价格型需求响应及向电网售电的组合策略可使系统运行总成本降低28%、弃风弃光降为0、负荷波动降低10%,提升了系统经济性与消纳能力。【结论】数据预测与优化协同的调度框架可有效应对可再生能源不确定性,储能配置、价格型需求响应及向电网售电的组合策略能客观降低系统运行成本、消除弃风弃光、平抑负荷波动,提升经济性与消纳能力。
流化床载氧体辅助燃烧技术研究进展
董伟;殷柳玲;曹希;卜昌盛;【目的】载氧体辅助燃烧(oxygen carrier aided combustion, OCAC)作为一种新型燃烧方式,能够通过活性床料来实现氧的动态存储与迁移,从而提升燃料转化效率并降低污染物排放,深入探讨OCAC技术在实际应用中面临的挑战,更好地指导研究和应用。【方法】本文综述流化床OCAC技术的研究进展,着重分析载氧体的理化特性,探讨其在提升燃烧效率、降低污染物排放方面的潜力,并展望其在实际应用中面临的挑战与发展方向。【结果】研究表明OCAC可有效抑制CO与未燃尽碳的排放,替代石英砂床料后,燃料的燃烧性能得到显著提升,烟气中NO浓度也大幅降低,同时具有一定的氧缓冲与稳定燃烧作用。在此基础上,研究者提出了OCAC与富氧燃烧相结合的策略,以进一步提升碳捕集效率和燃烧稳定性。作为应用最广泛的载氧体,铁基载氧体因其资源丰富、价格低廉和环境友好而受到广泛关注。但其循环使用过程中易发生烧结、磨损及反应活性衰退,限制了长期运行的经济性和反应器稳定性。已有研究尝试通过矿物改性、复合氧化物设计及助剂添加等方式改善其抗烧结性与反应性能,但仍需解决材料成本与寿命之间的平衡问题。【结论】总体而言,OCAC技术在燃烧效率提升和碳减排方面展现出良好潜力,但要实现大规模应用,还需建立系统的技术经济评价框架,量化载氧体寿命、补充成本与整体碳减排效益的关系;优化流化床反应器的气固耦合特性,提升运行稳定性;开发高循环稳定性的铁基复合载氧体,实现低成本与高性能的兼顾。未来,随着载氧体设计和反应器工艺的不断优化,OCAC技术有望在清洁高效燃烧与二氧化碳减排中发挥重要作用。
基于LBL-SNB混合算法的CO2辐射特性计算
张佳桢;许思源;柳华蔚;【目的】碳排放的精确计量有利于碳减排活动的开展,在估算燃煤电厂的CO2排放量时,对其气体辐射特性计算方法中,逐线法计算精度高但耗时严重,统计窄谱带法计算效率高但精度有限。为解决二者精度与效率难以兼顾的问题,本文对计算方法进行改进。【方法】本文提出一种融合逐线法(line by line,LBL)高精度、统计窄谱带法(statistical narrow band,SNB)高效率优势的自适应LBL-SNB混合计算方法。将光谱范围等分为若干区域,依据各区域内谱线的总强度筛选出高强度波段,在强波段±10 cm-1范围内采用LBL计算,对相邻强波段间的谱线采用SNB计算;在保证关键谱线计算精度的前提下提升整体计算效率,可通过调整强波段筛选比例,灵活平衡计算精度与速度。【结果】研究表明,在压力1.01×105 Pa、温度1 500 K和纯CO2的条件下,计算2 200～2 400 cm-1范围内CO2辐射特性时,LBL-SNB模型(阈值为10%)耗时217.83 s,仅为传统逐线法的12.16%,且随着阈值参数的增大,其吸收系数计算结果与LBL模型的一致性显著提升。在上述相同条件下,模拟3种不同变化趋势的入射光谱(单调递减、单调递增及固定不变)透过CO2气层后的辐射传输特性,其中LBL-SNB模型占用内存64 016字节,SNB模型占用内存624字节,LBL模型占用内存320 016字节,LBL-SNB模型内存使用仅为LBL模型的20%,说明LBL-SNB混合计算方法在内存节省方面具有显著优势。【结论】LBL-SNB模型在继承LBL模型对强谱线信息精准计算优势的同时,大幅降低了内存消耗,相较于SNB模型展现出更高的计算精度,在光谱辐射特性研究中具有很好的应用价值,有助于推动煤电领域碳计量的发展。
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期刊简介
刊名：《电力科技与环保》
刊期：双月刊
国内刊号（CN）：32-1808/X
国际刊号（ISSN）：
ISSN 1674-8069
主管单位：
国家能源投资集团有限责任公司
主办单位：
国家能源集团科学技术研究院有限公司
学术支撑：
低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室
主要栏目：
热能工程 清洁发电 新能源发电 融合发电
联系电话：
编辑部主任：安风霞
025-89620866；15150504310
责任编辑：林正根
025-89620868；18795905901
责任编辑：沈凡卉
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责任编辑：俞 颖
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编务：王雅昀
025-89620871；13851407202