PDF《风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法》

Pe v a 为储 热工质吸收功率;

ηh c e 为换热器工作效率. 基于文献[

1 7] 给出的卧式蒸发器流量通道模 型, 控制热源进水量的控制阀可以等效为一阶惯性 环节, 蒸汽室出口蒸汽流量与热源进水量之间的传 递函数可以等效为比例环节, 即Qo( t) =K1 1-e - t T

1 Qi( t) (

2 ) 式中: Qo 和Qi 分别为蒸汽产量和热源进水量;

K1 为蒸汽转换率;

T1 为相变时间常数, 通过改变热源 进水量使蒸汽产量达到期望值所消耗的时间约为

3 T1至4 T1. 根据能量守恒定律, 膨胀发电机提供的电量期 望应与蒸发器产生的蒸汽潜热相匹配, 即∫Ps y s( t) d t=HΔ q i( t) Ps y s( t)0时, 启动换热器( 控制点1) , 相 变储能系统吸收风电场过剩有功功率.

2 ) 每间隔1h检测风电功率平稳分量与调度水 平间的差值Ps o.当Ps o>

0时, 关闭热源进水阀( 控 制点2 ) , 同时关闭膨胀进汽阀( 控制点3 ) , 系统进入 储能状态;

当Ps o0时, 减小膨胀进汽阀旁路开度( 控制点4) , 膨胀发电机出力增大;

当PfEr a t e 时, 将累加次数i 赋 值给统计数组A 的第1个元素a1.

2 ) 重置储能系统平衡容量, 从t=Td a1 时刻起 按照式(

1 5 ) 重新计算剩余容量, 并将新的使剩余容 量达到边界条件的累加次数赋值给统计数组 A 的 第二个元素a2, 即A={ a1, a2, …, am a x} (

1 6 )

3 ) 重复上述步骤直至统计数组 A 的元素取值 之和等于全部风电功率采样点数, 记录此时数组 A 的元素个数, 并赋值给统计数组B, 即B={ b 1, b 2, …, bm a x} b j =n u m( Aj ) a1 +a2 + … +am a x =M ? ? ? ? ? ? ? (

1 7 )

4 ) 增大Er a t e, 重复上述步骤直至额定容量达到 Pr a t e Tm . 然后, 对应不同的平衡容量, 利用数组 B 中的 元素给出相变储能膨胀发电系统可持续运行能力评 价指标, 即γs t r( Eb a s e( i) ) = 1- B( i) Bm a x *1

0 0% (

1 8 ) 式中: Bm a x 为数组 B 中各元素的最大值;

B( i) 为数 组B 中第i个元素. 以可持续运行能力评价指标为横轴, 以平衡容 量为纵轴, 根据式(

1 3) 、 式(

1 8) , 满足给定功率可调 度性置信度水平的计算结果必然位于曲线之上. 2.

3 能量交换水平计算方法 相变储能膨胀发电系统投资成本由功率投资成 本、 能量投资成本以及保障系统可持续运行投资成 本三部分构成.因此, 相变储能系统成本函数可表 示为: Z =C1 Pr a t e +C2 Eb a s e + C3 γs t r (

1 9 ) 式中: C1 为换热系统、 蒸发器、 膨胀发电机功率投资 成本系数;

C2 为储热工质、 循环工质投资成本系数;

0 6

2 0

1 9,

4 3 (

6 ) ・学术研究・ h t t p : / / ww w. a e p s - i n f o . c o m C3 为保障系统可持续运行投资成本系数. 为降低系统持续运行过程中的循环损耗, 要求 蒸汽室选用绝热性能良好的密封材料[

2 0 ] , 蒸汽室表 面积随容积的增大而增大, 增幅逐渐减小.因此, 保 障系统可持续运行投资成本系数可描述为: C3 = l n ( r+h) σ r h (

2 0 ) 式中: r 和h 分别为蒸汽室底面半径和高度;

σ 为与 蒸发器出口温度、 压强相关的热量流失系数. 对Z 函数求最小值对应的蒸发器额定容量即 为相变储能膨胀发电系统最优能量交换水平.

3 仿真算例 本文以蒸汽直冲式双螺杆膨胀发电机为研究对 象, 所涉3

0 MW 风电场相变储能膨胀发电系统主 要仿真参数如下: 换热器工作效率ηh c e 为98%, 蒸 汽转换率 K1 为9 5%, 相变时间常数 T1 为2 m i n , K2 为1