经济评价三个可用的解决方案促进风力发电集成

文摘

有限的操作灵活性的热电联产(CHP)单位是风能缩减的主要原因在中国北部的热电发电系统。注入hydrostorage(小灵通),蓄热(HS)和电热锅炉(EB)研究了三个可选选项促进风力发电集成。两个线性模型的基础上,确定这三个设施所需的能力整合减少风力发电,经济评价方面的投资成本和环境效益。分析结果表明,海关需要最少的投资和有良好的性能煤储蓄时容纳相同数量的减少风能。风力发电集成和EB的最大潜力的巨大的增长的风力发电装机容量的未来。

1。介绍

风力发电的快速发展,它已经成为主流的绿色能源在许多国家,以及在中国1]。但大量的风力发电必须浪费在供暖季节由于有限的灵活性热电联产(CHP)单位,特别是在中国北方,共和人民党(CHP)单位占很大一部分的发电机2]。CHP单位不能提供足够的向下调节空间生产以来,风力发电电力是强烈依赖于热量热电联产系统的需求(3]。针对这种情况下,浪费了风力发电被认为是减少积累与电子存储设备直接或解耦与热补偿设备热量和电力需求。

潜在的电力存储选项包括电化学能量储存,电磁能量储存和机械储能(4,5]。然而,大多数的电存储需要巨大投资和商业应用程序中没有除了注入hydrostorage(小灵通)6]。小灵通是众所周知的最有前途的能源存储技术,占99%的电容量世界各地。它有一个性能良好的频率控制和峰值负载转移(7]。促进全面的好处介绍小灵通分析了风能住宿(8- - - - - -11),达成一项协议,小灵通可以具有成本效益的调峰以及减少二氧化碳的排放。蓄热(HS)和电热锅炉(EB)是有利的选择减少减少风力发电的释放热量和权力联系(12]。一些研究集中在商品和EB也被用来确定风力发电集成的便利化。文献[13]分析了热电厂的可能性和HS平衡大规模风力发电和HS的优化能力。在[14),研究最佳组合的小灵通和EB在内蒙古西部,声称小灵通是相同的成本效益比EB减少顺差风力发电。在[15),环境效益和经济效益都包含在用于计算的目标函数的优化能力EB当所有的限制风力发电必须适应。文献[16)提出了若干评价指标来衡量商品的影响和EB的热电联产系统在风力发电住宿。在[17- - - - - -22),商品的性能和EB脱钩热电生产进一步分析。讨论的所有上面提到的研究更好的风力发电集成不同的方法,但很少人相比的经济效益小灵通是与热设备电存储的典型例子。

本文对小灵通的经济评价,促进商品,EB风力发电集成。经济分析的基础上进行计算的能力这三个设施。进一步,两个线性模型建立后的原则“订购热(OPH)”或“订购由权力,形成热”分别获得预期的能力。本文组织如下。部分2致力于引进CHP单位的运行特点和构建OPH和形成模型,而部分3介绍了三个备选方案的经济分析的基础上2。案例研究和讨论的部分4。最后,结论部分5。

2。提出OPH和形成模型

2.1。热电联产的操作特征

两种主要类型的共和人民党单位,背压单位和extraction-condensing单位,电力系统在全球范围内使用。背压机组的热功率与输出功率成正比的热量和电力输出一个extraction-condensing单位并不一定比例关系。我们只是专注于extraction-condensing单位在这项研究中,因为这类型的CHP单位广泛安装在中国北方。为简单起见,下面提到的所有热电厂extraction-condensing单位。

CHP的可行操作区域的特点是作为一个不规则的四边形或多边形,如图1。CHP的操作区被认为是凸的电力、热功率和操作成本CHP可以表示成线性的极端点的凸组合。几项研究[23- - - - - -25]共和人民党(CHP)的凸性相关单位已经完成,和演示的结果使验证操作区域的线性表达式如下: 在哪里,,权力的值,热,和成本的th极端点;极端点的数量吗th CHP;是组合系数。值得一提的是,许多极端点的子集资格代表一个给定的操作状态。

2.2。点力量,热(OPH)模型

CHP单位产生的电力是由火电CHP的灵活性的主要障碍。这一特点是OPH模型的基础制定的目标函数最小化浪费了风力发电在会议的前提下每日热量需求。

目标函数

电力平衡约束

热功率平衡约束

生成输出约束

斜坡率约束 在哪里和分别的共和人民党和接通电源的单位数量;是调度周期;生成的权力吗th单位时间;和电力负荷和热负荷;和是风力发电预测和综合;和分别增加和下降。

我们可以获得风力发电浪费的总量将直接适应小灵通,让小灵通的操作策略解决这个线性OPH模型。

2.3。通过功率模型形成点热量

OPH模型相反,投影机模型建立后“订购热的力量”的原则;即电力为主监管尽可能适应总风能和部分热需求不能满足热电厂将提供的热补偿器。状态向量,,提出了表明热补偿器的操作模式:意味着热补偿的要求,反之亦然。

最小功率输出和热电联产系统的等效电力负荷表示如下:和,分别。

很明显,当风力发电是一定会减少,因此。当的价值,必须进一步定义的区别热电厂的最大热功率和热负荷。投影机模型制定如下:

目标函数

电力平衡约束

其他约束包含(4)和(6)- (9)。的价值确定判别函数: 在哪里的最大热功率可用吗th CHP单元解决了(11)。意味着CHP单位产生的热功率满足供热意味着所需的热补偿器是辅助加热。

3所示。经济分析

经济分析是进行基于OPH和形成模型的优化结果与典型日负荷曲线和风能。净收益作为指标来衡量不同的解决方案的性能在促进风力发电集成。

3.1。注入Hydrostorage(小灵通)

小灵通预计消费剩余风力发电在非高峰时期的抽水降低储层上。和负荷高峰期间,势能又转化为电能,减少权力由共和人民党和接通电源的单位。针对集生成整个风力发电、小灵通的装机容量最小,应该大于顺差在考虑风力发电的能源效率。 在哪里风力发电时的时间被浪费了。针对小灵通的总成本,只考虑建设成本和维护成本,以及海关和EB。因此小灵通的年均成本可以表示如下: 在哪里能源效率;转换后的年度建设成本;和分别维护成本和总成本;是单位建设成本;是银行贷款利率;是小灵通的一生;是固定的年度维护费用比率。

创造的经济效益小灵通在日常调度期间包括两个部分:煤被替换发电的共和人民党和接通电源的单位负荷高峰期间和减少煤碳排放成本节约。的评价模型

小灵通的日常净收益应表示如下: 在哪里的成本是每吨煤当量(Tce);是碳排放的成本;是有限公司₂每吨煤炭排放;是每一段时间;是发电的平均煤炭消耗量;是每年的供暖天数。

3.2。蓄热(HS)

可以引入一个商品使用水作为能量储存媒体协调电力调峰和供热(之间的冲突26]。HS在thermal-load-shifting过程中发挥作用,类似于小灵通的负载转移。在白天,热电厂被迫产生额外的热能加热的海关收费。然后存储热能释放缓解热电厂的供热负担在夜间。商品的能力取决于热补偿的要求,这是计算如下: 在哪里是海关的蓄热损失。

商品的年平均成本表示如下:

事实上,热电厂产生的总热功率调度期间稍有增加,因为海关的热损失。但热电厂提供的电力生产总值(gdp)减少集成更多的风能由于HS促进热电厂的灵活性。因此增加的热功率和降低电力产生的共和人民党有影响在经济计算,包括煤炭成本和碳排放成本。经济收益和净收益计算如下: 在哪里平均煤炭消耗量热电厂的热力发电。

3.3。电热锅炉(EB)

EB核电站附近共和人民党(CHP)通常是安装和激活的时期,。它不仅能直接使用风力发电作为小灵通,但也可以作为商品供给热能。解释这个特定的影响CHP的操作特点,人物2显示了一个详细的说明。

代表了重要的火电OPH模型获得的热需求满足为主。代表要求电力输出通过投影机模型风力发电集成者优先。无论是操作点也不热电厂可用的系统满足热需求不浪费风能。然而,共和人民党(CHP)单位可以调整操作点,,以满足热的规范要求和电力希望EB的援助。

海尔哥哥被集成到系统后,产生热的力量热电联产是减少了并增加了电力。热的耦合关系和电力可以表示如下: 在哪里是EB的能源效率;和线段的参数吗在图2。热电厂的生产总值(gdp)增加电力是由EB的功耗,EB的最小容量是由

EB的年平均成本是由

与EB会议的一部分热需求和消耗更多的风力发电,煤炭和热电联产系统的碳排放成本降低更多。的经济收益和净收益

除了计算,直接反映出净收益,这三种不同的风力发电设施的性能集成部分进一步讨论了可计算的例子4。

4所示。案例研究

4.1。案例1

在这项研究中,热电联产系统结构是缩减规模的比例根据实际安装电力能源在中国北方。三个CHP单位指出CHP1,CHP2,和CHP3;接通电源的两个单位是指出CON1和CON2。表中列出的电源结构1。单元的详细信息如表所示2。调度,24小时之内是1小时。是180天。图3显示了典型的曲线每日热电力负荷和电力负荷。经济分析相关参数表3。

通过求解OPH和形成模型,作者得到相同的结果这是下午11点到第二天凌晨4点。需要热补偿期间如果热需求和电力需求同时满足风力发电不浪费。必要的限制风力发电和热补偿每个表中列出4。比较生成的风力发电集成风能如图4。图5介绍了曲线和。小灵通的装机容量应该是132.02/0.8 = 165.03兆瓦时因聚合抑制风力发电是132.02负责人。商品的能力兆瓦时。EB至少26.84 MW的能力解决(21)- (22)。投资成本和经济效益与柱状图显示在图6容易计算,因为这些设施已经知道的能力。可以看出,安装海关需要最少的投资成本,但被4660.85美元的最大净效益的整合相同数量的剩余风能。EB的解决方案是仅次于商品的净收益4472.21美元,它创造了最大的经济效益,同时节约煤炭消耗的电力和热力发电。

4.2。案例2

不同的解决方案的净收益与风力发电产生的数量密切相关,抑制风力发电。以案例1中的结果为参考,数字7和8展示能力的变化以及风力发电的变化通过移动的曲线生成的风力发电与步长为10%上下。

如图8小灵通的需求能力与风力发电的变化是一致的。但是商品的能力倾向于减少风力发电时增加了超过50%,这是由于可用热电厂产生的额外的热能蓄热开始减少,如此高的风力发电负荷高峰时期。此外,EB不变时,风电的能力增加了20%以上,验证EB的出色的灵活性调整风力发电输出功率的顺差。

从图可以看出9安装小灵通的净收益,商品或EB的盈余风力发电表现出明显的增长趋势。因此,绝对是盈利减少盈余风能通过集成小灵通,商品,或EB到热电联产系统。此外,解决方案利用HS和EB的热补偿有明显的经济效益与小灵通相比的优点。和安装产生的净效益EB来是最好的,当生成的风力达到高水平。

5。结论

提出了一个评估的经济价值注入hydrostorage(小灵通),蓄热(HS)和电热锅炉(EB)在促进风力发电集成热电联产电力系统。这个评价是通过分析介绍的投资成本和经济效益通过安装小灵通,商品,或EB。两个模型表示为“订购热(OPH)”模型和“权力”形成订购热模型获取所需的基本电力和热能满足负载需求没有风力发电在这项研究中提出了缩短。小灵通的最小能力、HS和EB所需积分相同数量的风力发电和随后的经济分析的基础上执行这两个模型的结果。

的情况下证明了可行性适应风力发电这些助剂的浪费。小灵通的能力的角色电存储是由聚合顺差风力发电成本远远超过商品和EB。经济是利用HS减轻风力发电和热能需求之间的冲突。但是商品的能力是有限的热电厂的供热能力,因为累积热能由热电厂。相反,EB显示了促进风力发电集成更好的性能优越的经济优势,当风力发电的比例非常高的系统。因此,海关优先如果限制风力发电没有太多而EB应该放在首位,如果风力发电在未来发展到一个更高的水平。

尽管数据简化的情况下,结论不会影响计算的准确性。参与实际项目的更多细节将被认为是在未来的研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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