趙娜(國網(wǎng)四川省電力公司資陽供電公司,四川資陽 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
(國網(wǎng)四川省電力公司資陽供電公司,四川資陽 641300)

【摘 要】隨著我國低碳環(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)度作為主要研究內(nèi)容,通過對火電機組在碳捕集技術(shù)下的能耗進行分析,進而對基于靜態(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)

對以化石作為主要燃料的火電廠進行分析可知,其適應(yīng)國家節(jié)能減排要求而實現(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。因此,本文對靜態(tài)電壓穩(wěn)定下的火電廠低碳電力調(diào)度進行研究,對于實現(xiàn)火電廠的低碳運作,促進其健康、全面發(fā)展具有較為重要的意義。

1 火電機組在碳捕集技術(shù)下的能耗分析

本節(jié)則著重對燃燒后的碳捕集技術(shù)對火電廠低碳電力調(diào)度產(chǎn)生的影響展開系統(tǒng)分析。對一般火電機組進行分析可知,在其運行過程中,單位時間的碳排放強度可視為一個常數(shù),對碳排放強度計算公式kc=Pg/mc進行分析如下:kc代表排放強度;mc表示火電機組單位時間內(nèi)的排碳量,而Pg是火電機組所產(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)備在運行過程中發(fā)生的系列變化或在其運行過程中又新增了部分設(shè)備;運行損耗是火電機組產(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,下文則著重對靜態(tài)電壓穩(wěn)定時的低碳電力調(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)變壓器的三相負荷處于不平衡狀態(tài)時,不僅會對變壓器的運行安全產(chǎn)生較大的威脅,而且還會增加電網(wǎng)線損。對于峰谷差值較大的線路負荷,應(yīng)將供電方式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p回路的供電方式。此外,考慮到三相負荷不平衡的情況常出現(xiàn)在配電線路當(dāng)中,故還需對此種情況做出正確及時處理,即當(dāng)不平衡幅度較大時,應(yīng)對三項負荷進行及時調(diào)整,并對當(dāng)前的用電負荷與時間進行合理安排,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,應(yīng)及時進行電網(wǎng)的升壓改造,并對火電機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)

對電力系統(tǒng)進行分析可知,其運行過程同靜態(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)運行過程中,確?；痣姍C組的發(fā)電同負荷相平衡,同時維持保證電力系統(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)并不會運行至其所承擔(dān)負荷的臨界點,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荷點,故需對整個電網(wǎng)的運作方式以及線路路徑和潮流等予以充分考慮,從而達到對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化和實現(xiàn)低碳電力調(diào)度的目的[2]。

2.3 模型求解與IEEE30節(jié)點算例分析

以內(nèi)點求解法為主要方法對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)進行求解。

其中,Qgp表示發(fā)電機幾點的無功出力,Qg min和Qgmax分別表示上下限約束。Vg0和dVgp分別代表發(fā)電機設(shè)定的機端參考電壓高峰負荷點發(fā)電機的節(jié)點電壓同Vg0的差值?？紤]到用戶的購電方式對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,為了購電方式所產(chǎn)生的影響予以充分體現(xiàn),在對模型進行求解時,則不考慮支路潮流以及無功源控制對低碳電力調(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,包括了對無功出力和無功源的優(yōu)化控制的互補關(guān)系進行分析,也包括了對IEEE30節(jié)點進行算例分析。其中,IEEE30節(jié)點的算例分析是實現(xiàn)低碳電力調(diào)度的關(guān)鍵。對其進行算例分析如下:若不對靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束予以考慮,進而對低碳電力進行調(diào)度,雖能夠使購電成本達到最優(yōu)化,但也會對系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度產(chǎn)生較大影響,從而使電網(wǎng)自身的運行受到較大障礙。此外,對碳的價格進行分析可知,其對購電成本的影響是根本性的。碳價格若比火電機組的最低臨界碳價低,則所引入的碳捕集設(shè)備并不會運作,而只有在碳價介于火電機組的最低和最高碳價之間時,引入的碳捕集設(shè)備方能投入運行。因此,為了使購電成本達到最優(yōu),有必要也必須對各個發(fā)電機組的上網(wǎng)功率進行調(diào)整,從而確保機組的運行過程中所消耗碳的價格在其臨界負荷與最低碳價之間[3]。

3 結(jié)語

本文通過對火電機組在碳捕集技術(shù)下產(chǎn)生能耗的原因進行分析,進而對基于靜態(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)前火電廠電力機組仍然存在著固定損耗和運行損耗等相關(guān)方面的問題,面對節(jié)能減排和低碳環(huán)境建設(shè)的政策方針,未來,還需進一步加強對靜態(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,從而促進電力產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻:

[1]潘遠.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)電機出力分配的靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2012,10(27):26-30.

作者簡介: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。