固體電蓄熱技術在虛擬電廠中的應用

作者：小編時間：2024-06-21 15:28:19 點擊：次

0 引言

當前，我國能源結構正處于轉型期，電力系統將從單一化向多元化轉變，電力輸送將從傳統的“發、輸、配、用”向新型的“源、網、荷、儲”轉變。尤其是碳達峰、碳中和目標確立后，分布式能源和分布式儲能的加入，讓原有的電力系統變得更加復雜。與此同時，新能源裝機比例及用戶側間歇性負荷的進一步增長，對電力系統靈活調節能力提出了越來越高的要求，傳統“源隨荷動”的運行模式亟須向“源荷互動”轉變。挖掘負荷側的靈活性資源和調節潛力，成為提升電力系統調節能力和保障電力供應的重要手段。在此背景下，“虛擬電廠”應運而生。

虛擬電廠通過分布式能源管理系統將分散安裝的清潔能源、可控負荷和儲能聚合作為一個特別的電廠參與電網運行。其核心思想就是把各類分散可調電源、可控負荷、儲能聚合起來，通過數字化的手段形成一個虛擬的電廠來做統一的管理和調度，同時作為聚合主體參與電力市場。固體電蓄熱設備是一種具有儲能性質的電力負載，是虛擬電廠的重要組成部分，因此，理清固體電蓄熱設備在虛擬電廠中的技術特性，對發掘固體電蓄熱設備在虛擬電廠中的應用場景、推進虛擬電廠建設具有重要意義。

1 儲能與虛擬電廠的關系

1.1儲能在虛擬電廠中的作用

儲能是指通過介質或設備把能量存儲起來，在需要時再釋放的過程，也就是將能量進行時間上的平移過程。所謂虛擬電廠，從廣義上講就是對需求側響應的延伸。傳統的需求側響應主要通過對用電負荷的調節實現“削峰”效果，虛擬電廠則是通過接入更多元化的的用戶，通過對這些用戶的集中控制，使其不僅可以調節自身的用電負荷，還可以對外輸出能量，從而做到“削峰”和“填谷”兼顧。

從本質上講，虛擬電廠就是將現實電廠所生產的能量進行了時間和空間上的平移，從而達到提高電力系統調節能力的目的。很明顯，儲能是將能量進行平移的最有效手段，因此，儲能系統是虛擬電廠不可或缺的組成部分。

1.2儲能技術應用面臨的問題

就儲能技術的應用情況來看，單獨在電源側、電網側和負荷側的應用效果都受到一定條件的制約。在電源側儲能，不同類型發電機組所采用的儲能技術之間具有很大的差異性，投資也千差萬別。儲能的收益主要來源于可盈利空間不多的傳統電力市場，因此很難形成規模。

在電網側儲能，雖然更便于協調控制，但過高的設備投資和運行費用也嚴重制約了儲能技術的應用。在負荷側儲能，其靈活的調節方式是其主要優勢，但長期以來，由于缺少價值體現機制，僅靠峰谷電價差異難以支撐投資壓力。虛擬電廠的建設為儲能在負荷側的應用提供了新的機遇。

1.3儲能可以突破虛擬電廠的局限性

虛擬電廠的本質是通過聚合負荷側的眾多資源實現電力系統的靈活性。它局限于電力的生產和使用。對于負荷側而言，其能源需求除了電力，還有熱力等其他能源。因此，負荷側更關注的問題在于如何合理使用能源。正因為如此，綜合能源管理問題成為更廣泛的話題。在綜合能源管理過程中，多能互補是一個重要的元素。大多數虛擬電廠中的儲能設備在儲能的過程中伴隨著不同能源之間的相互轉換（比如電蓄熱），這便為實現多能互補提供了條件。因此，如果將虛擬電廠與綜合能源管理系統有機結合，不僅可以突破虛擬電廠的局限性，也可以促進綜合能源管理系統的數字化管理水平。

2 固體電蓄熱技術

2.1固體電蓄熱技術的基本原理

固體電蓄熱技術是將電熱轉換、熱能存儲與釋放有機結合的產物，它可以將電能轉換為熱能存儲于固體蓄熱材料中，在需要熱量時通過特定的換熱過程實現熱能釋放的固體電蓄熱方式。一般情況下，大功率固體電蓄熱裝置由配電系統、電熱轉換系統、固體蓄熱系統、熱交換系統等若干子系統構成。裝置工作時，由配電系統提供電力，電熱轉換系統將電能轉換成熱能傳遞給固體蓄熱系統吸收存儲，當需要輸出熱能時，熱交換系統通過換熱風機將爐腔內的熱空氣送入換熱器，換熱器將熱空氣的熱能傳遞給供熱工質并由供熱工質帶走。

固體電蓄熱技術在虛擬電廠中的應用(圖1)

固體電蓄熱裝置系統結構圖

2.2固體電蓄熱技術在虛擬電廠中的應用特點

與其他儲能技術相比，固體電蓄熱技術在應用于虛擬電廠時具有以下特點：

（1）熱電互補性

用戶側對能源的需求，以電力和熱力兩種方式為主。在能源消費中，熱能需求是終端能源消耗的最主要部分。在清潔能源比例不斷提高的背景下，終端能源消費的清潔化和電氣化水平也將進一步提高。電能和熱能既是兩種可以相互轉換的能量，在生產過程中又具備一定的耦合關系。它們之間具有極高的互補性，其傳輸方式和傳輸效率也具有獨特的優勢。在眾多能源消費形態中，電和熱不論在消費總量上還是在互補的可實現程度上都是獨具優勢的。

（2）雙向互動特性

固體電蓄熱裝置的技術本質可以歸結為：電熱轉換+熱能存儲。當虛擬電廠輸出負電量時，固體電蓄熱裝置將電轉換為熱存儲下來。當虛擬電廠輸出正電量時，則通過釋放熱能減少供熱必須消耗的電量。另外，在峰谷電價高差異的情況下，還可以利用儲熱來發電，以實現降低用能成本的目的。因此，固體電蓄熱裝置具有很強的雙向互動性。

（3）能量釋放方式的靈活性

通常情況下，儲存機械能和化學能，只能用來釋放電能。電蓄熱設備所儲存的熱能通常可以根據用戶的具體需求以不同的方式釋放。比如不同參數的熱空氣、熱水和水蒸汽，甚至可以釋放電力。

（4）可實現規?；ㄔO所需要的超大功率

儲能系統的規?；墙ㄔO虛擬電廠的必要條件。儲能系統的規模化有系統規?；蛦蝹€項目規模化兩層含義，也可以說單個項目規?；窍到y規?；那疤?。

對用戶側儲能設備而言，通常是在配電網上接入的。就目前配電網發展狀況來看，線路容量是制約單個項目規?；年P鍵因素。固體電蓄熱技術經歷多年的發展，其工作電壓已經從最初的10千伏提高到110千伏，這就使得固體電蓄熱設備具備了在容量較大的高壓配電網甚至是電壓更高的輸電線路上的接入能力，可實現規模化建設所需要的超大功率。

3 固體電蓄熱裝置在虛擬電廠中的應用場景

3.1集中控制的分布式單一設備

固體電蓄熱設備有許多分散的單一用戶，如賓館、酒店、醫院、學校、寫字樓等單位的供熱系統，在這些設備上都配備了按GB/T42136分布式儲能集中監控系統技術規范設計的監控系統。具備數據采集、實時通信、運行監視及操作控制功能。

固體電蓄熱技術在虛擬電廠中的應用(圖2)

分布式固體電蓄熱設備集中控制系統圖

3.2替代燃煤鍋爐的大規模集中供熱設備

自上世紀八十年代以來，我國城市供熱已經由單熱源局部供熱模式發展到多熱源集中供熱模式。城市集中供熱系統由熱源、熱網和熱用戶三個部分構成。在熱源方面以熱電聯產為主，集中供熱鍋爐為輔，其他方式為補充。

集中供熱鍋爐一般都是容量和參數都比較低的工業鍋爐。這些鍋爐燃燒效率比較低，除塵、脫硫脫硝效率也都很低，勢必對城市環境造成危害。利用固體電蓄熱設備替代這些燃用化石燃料的鍋爐不僅可以凈化當地環境，也可以作為虛擬電廠的一部分參與運營。

3.3工業園區綜合能源系統中的儲能設備

工業園區具有經濟基礎好、能源消耗大、產業集聚等特點,是構建靈活多樣、低碳高效的綜合能源管理體系的理想場景，更是虛擬電廠的重要組成部分。工業園區所消耗的能源主要來自于電網、熱網和燃氣網絡。儲氣、儲電、儲熱是建立這三種能源供需平衡關系的關鍵因素。圖4.3給出的是三種能源之間實現互補的一種綜合能源系統。在這個系統中，固體電蓄熱設備可以平衡電力和熱力之間的供需平衡關系。

固體電蓄熱技術在虛擬電廠中的應用(圖3)

綜合能源管理系統圖

3.4城市熱電協調控制系統中的儲能設備

傳統上，電力系統和熱力系統是兩個完全獨立的系統，各自獨立調度。基于電熱互聯的綜合能源系統（見圖4.4）通過固體電蓄熱裝置將兩個系統聯接在一起，并通過電熱協調調度中心將電網調度和熱網調度聯系在一起，實現以最佳的方式向用戶提供電能和熱能。基于電熱互聯的綜合能源系統包括電網單元、熱網單元、電熱轉換單元、電能儲存單元、熱能儲存單元、供電單元、供熱單元、電用戶和熱用戶。這種互聯系統能夠對電能和熱能的生產、傳輸、存儲、消費等環節進行協調、優化，同時實現兩種不同能源的供需平衡。

固體電蓄熱技術在虛擬電廠中的應用(圖4)

基于電熱互聯的綜合能源系統圖

結束語

虛擬電廠是一個比較新的概念，儲能作為虛擬電廠的重要組成部分，雖然已有幾十年甚至幾百年的發展歷史，但種類繁多、優缺點各不相同，使用條件也受到很多因素制約，適合大規模應用的儲能技術少之又少。

虛擬電廠的建設離不開可控的儲能資源，可以預期在未來不太長的時間里，儲能應用技術的不斷發展必將推動虛擬電廠從摸索階段走向成熟。

国产欧美一二区-欧美久久影视-免费精品久久久-久久综合精品国产二区-国产91在线小视频网站-欧美性午夜在线观看-性国产牲交XXXXX视频-国产蜜臀av天美在线一区

河北澤瑞節能設備有限公司

固體電蓄熱技術在虛擬電廠中的應用