摘要
热能和电力是能源消耗的主要来源，为了同时满足热、电需求，提高能源效率，热电联产机组广泛应用于电力系统。为了实现碳达峰、碳中和的目标，风电、光伏发电等新能源被认为是未来电力能源领域最有前景的选择。因此，我国风电和光伏发电装机容量和发电量占比增长迅速。然而，热电联产机组在以热定电模式下运行，使其在高热负荷下强迫发电量增加，机组发电功率调节范围受到热负荷的限制。热电联产系统固有的热电耦合机制导致其调峰灵活性下降，降低了其新能源的消纳能力，弃风、弃光现象严重。 因此，为了解决热电联产机组供热期调峰能力不足的问题，提高机组调峰深度，促进新能源消纳。本文将低压缸切缸改造、高低压旁路补偿、储热罐、电锅炉和吸收式热泵等5项改造技术集成到热电联产系统中，以提高系统灵活性。从安全运行可行域的角度，建立了各热电解耦改造方案系统的可行域数学模型和灵活性改进指标。从热电联产机组运行角度，采用EBSILON建立了机组的详细仿真模型，比较了参考系统和新系统在同一条件下能耗性能方面的优劣。结合各改造方案的优缺点，设计了一种含有电锅炉、储热罐以及储电装置的多方案耦合的热电解耦组合系统。详细介绍了该系统在供热季及弃风、弃光时系统的运行方式，分析计算了组合系统的安全运行可行域的变化情况，并在此基础上，将可行域的面积作为系统的灵活性评价指标对方案的调峰灵活性进行了分析比较。 以某电厂330MW抽汽凝汽式汽轮发电机组为研究对象，分析了各热电解耦改造方案对热电联产系统的作用。结果表明:5种改造方案均可扩大热电联产机组安全运行可行域，两级旁路改造方案机组最大供热能力增幅最大;除低压缸切缸改造外，其余4种方案热电解耦能力均有不同程度提高，其中，电锅炉改造方案的热电解耦能力最强;相同条件下，各改造方案机组标准煤耗量由高到低分别为:电锅炉、两级旁路、低压缸切缸、储热罐及吸收式热泵。在碳中和、碳达峰背景下，该研究结果可以有效推动我国新能源持续健康发展，促进双碳目标的实现。
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