雙碳目標(biāo)下燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用分析

邵建林 ，鄭明輝 ，郭宬昊 ，閆夢(mèng)迪 ，夏子晴 ，許宏鵬 ，魏書(shū)洲 ,?

（1.三河發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065201；2.河北省燃煤電站污染防治技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 廊坊 065201；3.華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，河北 保定 071003；4.燕山大學(xué) 車(chē)輛與能源學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

0 引言

為適應(yīng)全球氣化變化以及我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”的“雙碳”工作的開(kāi)展和實(shí)施，新能源電力將發(fā)揮著重要作用，能源體系和電力系統(tǒng)將迎來(lái)新的變革。新能源電力的波動(dòng)性和不確定性對(duì)原有燃煤機(jī)組的調(diào)峰能力提出了更高的要求[1]。目前對(duì)于燃煤機(jī)組的靈活性調(diào)整主要表現(xiàn)為快速啟停，提高升降負(fù)荷速率以及降低機(jī)組的最小運(yùn)行負(fù)荷。方旭等[2]對(duì)利用熱泵余熱回收技術(shù)提高其運(yùn)行負(fù)荷能力進(jìn)行了綜述，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方案可以部分熱電解耦，降低機(jī)組最小負(fù)荷且有較好的經(jīng)濟(jì)效益；王金星等[3]針對(duì)快速啟停提出采用水冷壁安全防護(hù)技術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以有效應(yīng)對(duì)在啟停時(shí)機(jī)組產(chǎn)生的熱變形。

對(duì)于燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，“以熱定電”的生產(chǎn)模式限制了其靈活運(yùn)行能力。目前提高燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性主要包括低壓缸零出力改造以及增設(shè)輔助設(shè)備[4]，擴(kuò)大燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱電比也是一個(gè)重要內(nèi)容[5]。天罡等[6]分析了350 MW燃煤供熱機(jī)組在切除低壓缸后再供熱的運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中末級(jí)葉片未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模水蝕且經(jīng)濟(jì)效益顯著，但其運(yùn)行監(jiān)視測(cè)點(diǎn)不足，無(wú)法對(duì)葉片進(jìn)行監(jiān)控；劉雙白等[7]基于低壓缸零出力改造方案對(duì)某320 MW供熱機(jī)組開(kāi)展理論模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)機(jī)組供熱能力將大幅度提升，節(jié)能效果顯著，但該理論模型未考慮在實(shí)際改造過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性和安全性。由此可見(jiàn)，根據(jù)區(qū)域熱電需求針對(duì)性地改造燃煤聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能夠在靈活性和經(jīng)濟(jì)性上展現(xiàn)一定的優(yōu)勢(shì)，但是由于系統(tǒng)自身性能的限定，仍會(huì)帶來(lái)不同程度的問(wèn)題。儲(chǔ)能技術(shù)作為一種跨時(shí)間尺度調(diào)節(jié)的輔助技術(shù)，為彌補(bǔ)系統(tǒng)自身的約束，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰提供了潛在的應(yīng)用前景[8]，同時(shí)也為原有燃煤機(jī)組在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過(guò)程中提供了一個(gè)重要發(fā)展方向[9]。目前，燃煤機(jī)組的儲(chǔ)能技術(shù)主要應(yīng)用于一次調(diào)頻和降低最小運(yùn)行負(fù)荷。例如，何林軒等[10]分析了飛輪儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組一次調(diào)頻的效果，發(fā)現(xiàn)采用飛輪儲(chǔ)能輔助一次調(diào)頻能夠減輕電機(jī)組調(diào)頻負(fù)擔(dān)，提高機(jī)組效率。

隨著新能源電力不斷并網(wǎng)，未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展將從經(jīng)濟(jì)性、安全性、低碳性等方面助力國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)。同時(shí)，熱電機(jī)組與儲(chǔ)能的耦合配置有利于提升火電機(jī)組靈活性以及熱電機(jī)組的調(diào)節(jié)能力[11]。本文將以“雙碳”目標(biāo)為背景，通過(guò)對(duì)潛在的儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的分析與對(duì)比，進(jìn)一步提出耦合儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展方向，最后基于研究分析提出了需要關(guān)注的問(wèn)題及具可行性的相關(guān)建議。

1 燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活調(diào)節(jié)需求

雖然燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)具有較高的能量利用率，但“以熱定電”的生產(chǎn)模式大大降低了系統(tǒng)的靈活運(yùn)行能力?；陔娏π枨?、燃料組合和發(fā)電效率[12]，可再生能源的不確定性及其并網(wǎng)需求要求電網(wǎng)的各產(chǎn)能組件具有較高的靈活性。而提高燃煤機(jī)組的靈活性主要包括最小運(yùn)行負(fù)荷能力，快速啟停以及升降負(fù)荷速率。在提高機(jī)組升降負(fù)荷速率方面，張興等[13]對(duì)500 kW/100 kWh的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)與火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻可以提高機(jī)組的快速響應(yīng)能力并具有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)收益。

1.1 燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的火力發(fā)電系統(tǒng)而言具有較高的利用效率，理論上，該系統(tǒng)的綜合能源利用效率可達(dá)80%以上[14]。高背壓機(jī)組和抽凝機(jī)組是目前燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主要運(yùn)行方式[2,15]，如圖1所示。其中對(duì)于抽凝機(jī)組，汽輪機(jī)的排汽為正壓排汽，且排汽直接送到熱用戶(hù)，其“以熱定電”的主要原因在于在中壓缸抽出一部分蒸汽用于供熱。這勢(shì)必會(huì)使得進(jìn)汽量減少，發(fā)電量降低，而熱負(fù)荷的多少?zèng)Q定抽汽量。對(duì)于高背壓機(jī)組，則通過(guò)汽輪機(jī)的抽氣口直接將部分仍具有做功能力的蒸汽抽出送至熱用戶(hù)。用戶(hù)端供熱量決定了汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，而機(jī)組的發(fā)電量直接被進(jìn)汽量決定，因此機(jī)組的發(fā)電量完全受熱負(fù)荷的制約。為此，有必要進(jìn)一步探索平抑機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)，同時(shí)進(jìn)一步降低其最小運(yùn)行負(fù)荷能力。

1.2 “雙碳”目標(biāo)牽引方向

長(zhǎng)期碳減排已成為我國(guó)的一項(xiàng)重要能源政策，其政策走向如圖2所示。2021年以前，我國(guó)能源政策的主要導(dǎo)向?yàn)榧涌烀禾啃袠I(yè)完成落后產(chǎn)能改造，建設(shè)“煤改氣”工程，大力發(fā)展清潔能源[16]。而進(jìn)一步分析中國(guó)能源結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的風(fēng)電、光伏等可再生能源占比明顯增長(zhǎng)，但比例仍然較低[17]。而自2021年之后，尤其是“雙碳”目標(biāo)提出后，未來(lái)中國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變方向很可能直接從煤炭轉(zhuǎn)向新能源，且煤炭?jī)H作為保障型能源供給。在雙碳目標(biāo)的指導(dǎo)下，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行靈活性改造已經(jīng)是大勢(shì)所趨，進(jìn)一步發(fā)展耦合儲(chǔ)能技術(shù)勢(shì)在必行，增加能源系統(tǒng)的存儲(chǔ)能力與節(jié)能力是必由之路[18]。在減少排放的同時(shí)增強(qiáng)對(duì)新能源的消納能力并逐漸建立新能源發(fā)電與燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組耦合的綜合能源系統(tǒng)對(duì)火電行業(yè)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

圖2 中國(guó)碳減排政策動(dòng)態(tài)Fig.2 Trends of China's carbon emission reduction policies

1.3 機(jī)組耦合儲(chǔ)能技術(shù)形式

在雙碳目標(biāo)的指引下，將儲(chǔ)能技術(shù)與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相耦合是一個(gè)較為重要的發(fā)展方向。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組耦合系統(tǒng)如圖3所示?？捎糜跈C(jī)組耦合儲(chǔ)能技術(shù)形式主要包括儲(chǔ)熱、蓄電、飛輪儲(chǔ)能、抽水蓄能、化學(xué)儲(chǔ)能等儲(chǔ)能裝置。儲(chǔ)能技術(shù)的調(diào)節(jié)能夠有效提高系統(tǒng)對(duì)多種能源需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。例如，楊挺等[19]通過(guò)研究熱電聯(lián)產(chǎn)耦合太陽(yáng)能系統(tǒng)，提出了機(jī)組慣性功率補(bǔ)償方案，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方案能有效的縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，適應(yīng)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程；Nurdan Burgu等[20]采用光伏板電池耦合熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，分析其在醫(yī)院的應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該技術(shù)不僅提高了能效而且減少了二氧化碳排放；Shu-shuo Kang等[21]提出了熱電聯(lián)產(chǎn)耦合地源熱泵的能源系統(tǒng)，通過(guò)參數(shù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)新系統(tǒng)比傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)總效率提高了接近20%。

圖3 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組耦合系統(tǒng)示意圖Fig.3 Schematic diagram of coupling system of cogeneration unit

2 潛在儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前用于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活性改造的技術(shù)主要包括擴(kuò)大熱電比、增設(shè)電熱轉(zhuǎn)換裝置以及耦合儲(chǔ)能系統(tǒng)[15]。其中擴(kuò)大熱電比、增設(shè)電熱轉(zhuǎn)換裝置屬于儲(chǔ)熱技術(shù)，是物理過(guò)程。耦合儲(chǔ)能技術(shù)則已涉及到了化學(xué)能轉(zhuǎn)化。潛在儲(chǔ)能具體技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀如下：Benjamin McDaniel等[22]對(duì)系統(tǒng)增加儲(chǔ)熱罐，不僅緩解系統(tǒng)熱負(fù)荷的要求，提高系統(tǒng)的靈活性，而且可以令熱電系統(tǒng)維持運(yùn)行在高效的區(qū)域。于波等[23]對(duì)混合儲(chǔ)能的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)建立能量管理模型并進(jìn)行并網(wǎng)仿真模擬分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)基于蓄電池和超級(jí)電容器構(gòu)建的儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)能量管理中具有更好的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，其通過(guò)優(yōu)化蓄電池的充放電過(guò)程，一方面延長(zhǎng)了電池使用壽命的作用，另一方面為光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行的平穩(wěn)可靠提供支撐。潛在儲(chǔ)能技術(shù)的分類(lèi)以及其應(yīng)用場(chǎng)景如圖4所示。潛在儲(chǔ)能技術(shù)性能對(duì)比如表1所示。

表1 潛在儲(chǔ)能技術(shù)性能對(duì)比Tab.1 Comparison on performances of potential energy storage technology

圖4 潛在儲(chǔ)能技術(shù)的分類(lèi)及應(yīng)用Fig.4 Classification and application of potential energy storage technologies

2.1 儲(chǔ)熱技術(shù)

采用儲(chǔ)熱技術(shù)可以讓機(jī)組在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)熱，在低谷期可以作為熱源為熱網(wǎng)供熱，同時(shí)可以將儲(chǔ)存的熱量去加熱給水將熱量間接轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行供電。目前的儲(chǔ)熱技術(shù)可以細(xì)分為顯熱儲(chǔ)熱、潛熱儲(chǔ)熱與熱化學(xué)儲(chǔ)熱等，其具有的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。潛熱儲(chǔ)熱技術(shù)工作原理為熱能的儲(chǔ)存和釋放發(fā)生在材料的相變過(guò)程中，這令潛熱儲(chǔ)能密度明顯高于顯熱，且存放熱過(guò)程易于進(jìn)行熱量管控；但是潛熱儲(chǔ)熱技術(shù)存在儲(chǔ)熱介質(zhì)與容器的相容性差，相變材料較貴等不足。而潛熱儲(chǔ)熱技術(shù)中也包括熔鹽儲(chǔ)熱，熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于蓄熱方式靈活，相比于其他儲(chǔ)能技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，初投資較低[26]。其基本原理為利用熔鹽自身比熱容，通過(guò)溫度的變化來(lái)進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)與釋放。但是熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)由于熔巖凝固點(diǎn)較高的限制，容易造成集熱管管路堵塞，在實(shí)際應(yīng)用方面會(huì)有一些溫度上的限制。顯熱儲(chǔ)熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)集成的低成本和簡(jiǎn)易性，儲(chǔ)能介質(zhì)具有環(huán)境友好性；但儲(chǔ)能密度低、集成系統(tǒng)體積龐大等不足制約該技術(shù)的推廣。儲(chǔ)能密度最大是熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)相比于上述兩種儲(chǔ)熱技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)，其基本原理為利用物質(zhì)間的可逆化學(xué)反應(yīng)或者化學(xué)吸/脫附反應(yīng)的吸/放熱進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)與釋放，因此儲(chǔ)熱期間的散熱損失極小，但熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)也存在儲(chǔ)/釋熱過(guò)程復(fù)雜，不確定性大，控制難等不足[27]。

2.2 蓄電技術(shù)

目前的蓄電技術(shù)還可以細(xì)分為，鉛酸電池蓄電、釩液流電池蓄電、鋰離子電池蓄電、超級(jí)電容器蓄電技術(shù)等。其應(yīng)用匯總見(jiàn)表1。電化學(xué)電池的基本原理為利用電池材料化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)和釋放。鉛酸電池蓄電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于鉛酸電池性能可靠、價(jià)格低，可以在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，作為備用電源使用，但缺點(diǎn)為能量密度和功率密度均較低。釩液流電池的優(yōu)點(diǎn)在于電池壽命長(zhǎng)、可深度放電、電解質(zhì)溶液可反復(fù)再生，卻也存在體積大、比能量低、密封性不好等問(wèn)題。鋰離子電池具有能量密度高、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，在電力系統(tǒng)儲(chǔ)能方面有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。超級(jí)電容器具有電容量超高、功率密度大、充電速度快、充放電效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、免維護(hù)、安全無(wú)毒、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可以將機(jī)組多發(fā)的電儲(chǔ)存起來(lái)，提高機(jī)組的深度調(diào)峰能力。其不足之處表現(xiàn)為能量密度偏低，漏電流較大，單體工作電壓低，如何在保持其優(yōu)秀的功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性的前提下，進(jìn)一步提升能量密度的是當(dāng)前重點(diǎn)研究方向[30-31]。

2.3 飛輪儲(chǔ)能技術(shù)

飛輪儲(chǔ)能基本原理為利用旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)能進(jìn)行能量存儲(chǔ)和釋放。利用飛輪裝置將電能儲(chǔ)存為機(jī)械能，是一種物理儲(chǔ)能方式，其技術(shù)的應(yīng)用匯總見(jiàn)表1。在谷值負(fù)荷時(shí)，可以將電能以機(jī)械能的形式儲(chǔ)存在飛輪之中，而峰值負(fù)荷到來(lái)時(shí)，將飛輪中的機(jī)械能釋放轉(zhuǎn)換為電能，滿(mǎn)足負(fù)荷。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)具有功率密度高、充放電響應(yīng)速度快、使用壽命長(zhǎng)、放電深度大、無(wú)環(huán)境污染、運(yùn)營(yíng)成本低、安全風(fēng)險(xiǎn)小等綜合優(yōu)勢(shì)[37]。電磁懸浮軸承支承式、超導(dǎo)磁懸浮軸承支承式和永磁-機(jī)械軸承混合支承式是三類(lèi)不同的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)[33]。其中電磁懸浮軸承需要有源控制；超導(dǎo)永磁軸承的運(yùn)行需要維持低溫環(huán)境；永磁軸承與小型螺旋槽流體動(dòng)壓軸承的混合支承方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，適用于小型飛輪（重量為數(shù)千克力到數(shù)十千克力），并且其摩擦功耗還有降低的潛力[34]。

3 耦合儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展方向及相關(guān)建議

3.1 儲(chǔ)能技術(shù)協(xié)同調(diào)控

多種儲(chǔ)能技術(shù)的協(xié)同調(diào)控是進(jìn)一步降低投資成本，綜合提高系統(tǒng)性能的重要途徑之一。燃煤機(jī)組耦合儲(chǔ)能技術(shù)近幾年的發(fā)展如圖5所示。牟春華等[38]對(duì)火電機(jī)組與儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)頻研究，結(jié)果證實(shí)了耦合儲(chǔ)能可提升系統(tǒng)的調(diào)頻性能。隋云任等[39]對(duì)飛輪與常規(guī)火電機(jī)組耦合系統(tǒng)展開(kāi)了調(diào)頻研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)耦合系統(tǒng)能夠有效降低污染物排放以及避免非正常停機(jī)等情況。其中協(xié)同調(diào)控的主要內(nèi)容包括：（1）性能調(diào)配。儲(chǔ)能技術(shù)性能調(diào)配，可以維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，減少兩區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線上交換功率的波動(dòng)性。例如，何林軒等[10]對(duì)飛輪與600 MW火電機(jī)組耦合系統(tǒng)展開(kāi)了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可以減少系統(tǒng)頻率的偏差值，增大聯(lián)絡(luò)線上交換功率的穩(wěn)定，還能幫助飛輪儲(chǔ)能荷電狀態(tài)恢復(fù)至正常范圍內(nèi)。（2）參數(shù)優(yōu)化。參數(shù)的優(yōu)化是指對(duì)原有系統(tǒng)耦合儲(chǔ)能技術(shù)后，其最佳運(yùn)行工況發(fā)生了改變，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化能夠進(jìn)一步提高其機(jī)組性能。（3）區(qū)域規(guī)劃。通過(guò)區(qū)域劃分，構(gòu)建模型，進(jìn)而便于對(duì)此分析。（4）個(gè)例設(shè)定。以某種燃煤機(jī)組為例，通過(guò)具體的系統(tǒng)能力調(diào)研，確定更優(yōu)的各項(xiàng)參數(shù)，以使得整個(gè)系統(tǒng)收益最大。

圖5 燃煤機(jī)組耦合儲(chǔ)能技術(shù)年份發(fā)展圖Fig.5 Year development chart of coupling energy storage technology of coal-fired units

馬成龍等[40]通過(guò)系統(tǒng)性分析證明600 MW燃煤機(jī)組耦合飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效減少其響應(yīng)延遲，并能迅速跟隨AGC信號(hào)變動(dòng)，最后在穩(wěn)定階段也能維持機(jī)組輸出功率始終保持在AGC信號(hào)附近波動(dòng)。崔楊等[41]對(duì)儲(chǔ)熱電站與火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)度展開(kāi)了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)調(diào)度性能提升可有效提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 需要關(guān)注的問(wèn)題和建議

飛輪儲(chǔ)能需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)調(diào)頻工作，因此我們需要關(guān)注儲(chǔ)能性能老化等相關(guān)問(wèn)題，有利于飛輪儲(chǔ)能及燃煤機(jī)組的狀態(tài)在調(diào)頻過(guò)程中保持良好。

1）儲(chǔ)能性能老化。為保障燃煤劇組的安全運(yùn)行及減緩各裝置老化速度，增大收益，避免儲(chǔ)能性能老化具有重要意義。

2）新能源消納擴(kuò)容。新能源與燃煤機(jī)組相耦合既能夠避免能源短缺以及傳統(tǒng)能源帶來(lái)污染的問(wèn)題，也能夠提升部分機(jī)組發(fā)電效率。王金星[15]對(duì)可再生能源與燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相耦合展開(kāi)了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將可再生能源產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)某些加熱器的旁路進(jìn)入燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)提高其消納可再生能源的能力。

3）區(qū)域熱電負(fù)荷中長(zhǎng)期變更。鄭明[42]對(duì)飛輪蓄能與火電機(jī)組耦合系統(tǒng)進(jìn)行變負(fù)荷控制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)1 000 MW火電機(jī)組甩負(fù)荷回路模塊優(yōu)化可達(dá)到較理想的效果。為了實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)，我們可以通過(guò)擴(kuò)大熱點(diǎn)比等，抵消熱電負(fù)荷的變更。

4）初投資與回收期的經(jīng)濟(jì)性分析。通過(guò)經(jīng)濟(jì)型分析，明確投資收益，為落實(shí)項(xiàng)目安排有著一定的指導(dǎo)意義。張興等[13]對(duì)飛輪與600 MW燃煤機(jī)組耦合系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的超長(zhǎng)壽命、快速功率響應(yīng)能力和高精度功率控制能力，可以增加火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻收益16 433 萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比達(dá)4.56。

4 結(jié)語(yǔ)

在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的引導(dǎo)下，儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用已形成廣泛共識(shí)，在滿(mǎn)足“源-電”匹配性、提高原有燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活調(diào)節(jié)能力和電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性上扮演著重要角色。本文就燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)需求進(jìn)行綜述，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)熱、蓄電以及飛輪儲(chǔ)能等具有應(yīng)用潛力的儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行分析，提出了將燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與儲(chǔ)能技術(shù)相耦合的發(fā)展方向。最后綜合考慮燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組耦合儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)耦合儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展方向提出了需要關(guān)注的問(wèn)題以及協(xié)同調(diào)控的相關(guān)建議，期望為儲(chǔ)能技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的應(yīng)用提供參考與借鑒。