考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定的低碳電力調(diào)度

趙娜(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司資陽(yáng)供電公司,四川資陽(yáng) 641300)

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考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定的低碳電力調(diào)度

趙娜
(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司資陽(yáng)供電公司,四川資陽(yáng) 641300)

【摘 要】隨著我國(guó)低碳環(huán)境建設(shè)工作的逐步深入,火電廠的電力調(diào)度工作也需得到進(jìn)一步發(fā)展和完善。故為了提高火電廠低碳電力調(diào)度的工作效率,確保其電力生產(chǎn)過程中的低碳性,本文以火電廠低碳電力調(diào)度作為主要研究?jī)?nèi)容,通過對(duì)火電機(jī)組在碳捕集技術(shù)下的能耗進(jìn)行分析,進(jìn)而對(duì)基于靜態(tài)電壓穩(wěn)定下的低碳電力調(diào)度措施和IEEE30節(jié)點(diǎn)算例做出了系統(tǒng)探究。

【關(guān)鍵詞】靜態(tài)電壓 低碳電力調(diào)度 電網(wǎng)線損 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

對(duì)以化石作為主要燃料的火電廠進(jìn)行分析可知,其適應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排要求而實(shí)現(xiàn)低碳化電力調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)主要包括了封存技術(shù)和碳捕集技術(shù)。將碳捕集設(shè)備引入火電廠中是實(shí)現(xiàn)其低碳化發(fā)展、滿足低碳環(huán)境建設(shè)方針的必然趨勢(shì)。因此,本文對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定下的火電廠低碳電力調(diào)度進(jìn)行研究,對(duì)于實(shí)現(xiàn)火電廠的低碳運(yùn)作,促進(jìn)其健康、全面發(fā)展具有較為重要的意義。

1 火電機(jī)組在碳捕集技術(shù)下的能耗分析

本節(jié)則著重對(duì)燃燒后的碳捕集技術(shù)對(duì)火電廠低碳電力調(diào)度產(chǎn)生的影響展開系統(tǒng)分析。對(duì)一般火電機(jī)組進(jìn)行分析可知,在其運(yùn)行過程中,單位時(shí)間的碳排放強(qiáng)度可視為一個(gè)常數(shù),對(duì)碳排放強(qiáng)度計(jì)算公式kc=Pg/mc進(jìn)行分析如下:kc代表排放強(qiáng)度;mc表示火電機(jī)組單位時(shí)間內(nèi)的排碳量,而Pg是火電機(jī)組所產(chǎn)生的發(fā)電出力。在安裝碳捕集設(shè)備后,CO2則從排放出的煙氣中分離,從而使得直接排放到大氣中的CO2也大幅降低。導(dǎo)致火電廠(火電機(jī)組)產(chǎn)生能量損耗的原因主要由兩種,分別為固定損耗和運(yùn)行損耗[1]。其中,固定損耗產(chǎn)生的原因大都是由于設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生的系列變化或在其運(yùn)行過程中又新增了部分設(shè)備;運(yùn)行損耗是火電機(jī)組產(chǎn)生能量損耗的主要原因,其損耗大都集中在CO2捕獲封存技術(shù)的吸收以及分解和壓縮過程中。在了解火電機(jī)組在碳捕集技術(shù)下能耗產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,下文則著重對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定時(shí)的低碳電力調(diào)度展開深入研究。

2 基于靜態(tài)電壓穩(wěn)定狀態(tài)的低碳電力調(diào)度

2.1 降低電網(wǎng)線損

因電力調(diào)度情況不同,降低電網(wǎng)線損的方法也不盡相同。當(dāng)變壓器的三相負(fù)荷處于不平衡狀態(tài)時(shí),不僅會(huì)對(duì)變壓器的運(yùn)行安全產(chǎn)生較大的威脅,而且還會(huì)增加電網(wǎng)線損。對(duì)于峰谷差值較大的線路負(fù)荷,應(yīng)將供電方式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p回路的供電方式。此外,考慮到三相負(fù)荷不平衡的情況常出現(xiàn)在配電線路當(dāng)中,故還需對(duì)此種情況做出正確及時(shí)處理,即當(dāng)不平衡幅度較大時(shí),應(yīng)對(duì)三項(xiàng)負(fù)荷進(jìn)行及時(shí)調(diào)整,并對(duì)當(dāng)前的用電負(fù)荷與時(shí)間進(jìn)行合理安排,從而提高電網(wǎng)本身的符合率。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化而導(dǎo)致電網(wǎng)線損時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行電網(wǎng)的升壓改造,并對(duì)火電機(jī)組的電源分布做出優(yōu)化,通過引入新工藝和新設(shè)備提高電網(wǎng)布局的合理性。關(guān)于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方法如下文所示。

2.2 優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析可知,其運(yùn)行過程同靜態(tài)電壓穩(wěn)定之間在約束條件方面歲不盡相同,但卻也呈現(xiàn)出一定的共通性。系統(tǒng)運(yùn)行過程中,確保火電機(jī)組的發(fā)電同負(fù)荷相平衡,同時(shí)維持保證電力系統(tǒng)頻率質(zhì)量是尤為重要的;而靜態(tài)電壓穩(wěn)定方面,由于操作系統(tǒng)并不會(huì)運(yùn)行至其所承擔(dān)負(fù)荷的臨界點(diǎn),加之要確保電力系統(tǒng)要以最優(yōu)狀態(tài)通過用電高峰期的負(fù)荷點(diǎn),故需對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)作方式以及線路路徑和潮流等予以充分考慮,從而達(dá)到對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)低碳電力調(diào)度的目的[2]。

2.3 模型求解與IEEE30節(jié)點(diǎn)算例分析

以內(nèi)點(diǎn)求解法為主要方法對(duì)火電廠所提出的靜態(tài)電壓穩(wěn)定下的低碳電力調(diào)度模型(公式1)進(jìn)行求解。

其中,Qgp表示發(fā)電機(jī)幾點(diǎn)的無(wú)功出力,Qg min和Qgmax分別表示上下限約束。Vg0和dVgp分別代表發(fā)電機(jī)設(shè)定的機(jī)端參考電壓高峰負(fù)荷點(diǎn)發(fā)電機(jī)的節(jié)點(diǎn)電壓同Vg0的差值。考慮到用戶的購(gòu)電方式對(duì)火電廠碳排放的成本和靜態(tài)電壓穩(wěn)定的約束具有十分顯著的影響,因此,為了購(gòu)電方式所產(chǎn)生的影響予以充分體現(xiàn),在對(duì)模型進(jìn)行求解時(shí),則不考慮支路潮流以及無(wú)功源控制對(duì)低碳電力調(diào)節(jié)工作的影響。因此,所提模型的求解則需要做較多的工作,包括了對(duì)無(wú)功出力和無(wú)功源的優(yōu)化控制的互補(bǔ)關(guān)系進(jìn)行分析,也包括了對(duì)IEEE30節(jié)點(diǎn)進(jìn)行算例分析。其中,IEEE30節(jié)點(diǎn)的算例分析是實(shí)現(xiàn)低碳電力調(diào)度的關(guān)鍵。對(duì)其進(jìn)行算例分析如下:若不對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束予以考慮,進(jìn)而對(duì)低碳電力進(jìn)行調(diào)度,雖能夠使購(gòu)電成本達(dá)到最優(yōu)化,但也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度產(chǎn)生較大影響,從而使電網(wǎng)自身的運(yùn)行受到較大障礙。此外,對(duì)碳的價(jià)格進(jìn)行分析可知,其對(duì)購(gòu)電成本的影響是根本性的。碳價(jià)格若比火電機(jī)組的最低臨界碳價(jià)低,則所引入的碳捕集設(shè)備并不會(huì)運(yùn)作,而只有在碳價(jià)介于火電機(jī)組的最低和最高碳價(jià)之間時(shí),引入的碳捕集設(shè)備方能投入運(yùn)行。因此,為了使購(gòu)電成本達(dá)到最優(yōu),有必要也必須對(duì)各個(gè)發(fā)電機(jī)組的上網(wǎng)功率進(jìn)行調(diào)整,從而確保機(jī)組的運(yùn)行過程中所消耗碳的價(jià)格在其臨界負(fù)荷與最低碳價(jià)之間[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)火電機(jī)組在碳捕集技術(shù)下產(chǎn)生能耗的原因進(jìn)行分析,進(jìn)而對(duì)基于靜態(tài)電壓穩(wěn)定狀態(tài)的火電廠低碳電力調(diào)度展開較為全面的分析。研究結(jié)果表明,當(dāng)前火電廠電力機(jī)組仍然存在著固定損耗和運(yùn)行損耗等相關(guān)方面的問題,面對(duì)節(jié)能減排和低碳環(huán)境建設(shè)的政策方針,未來,還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定下低碳電力調(diào)度方法的研究和應(yīng)用力度,從而促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]潘遠(yuǎn).研究靜態(tài)電壓穩(wěn)定的低碳電力調(diào)度模型[J].電子世界, 2014,10(12):111-112.

[2]楊胡萍,左士偉,陳歡.碳排放約束下考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定的發(fā)電權(quán)交易優(yōu)化[J].電網(wǎng)技術(shù),2014,11(05):3011-3015.

[3]伍利,南海鵬,姚李孝.考慮功頻靜特性及發(fā)電機(jī)出力分配的靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012,10(27):26-30.

作者簡(jiǎn)介:趙娜(1987—),女,黎族,貴州安順人,調(diào)度員,工程師,雙學(xué)位,研究方向:電網(wǎng)調(diào)度。