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基于燃氢燃气轮机的风光火储多能互补优化调度

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电网技术 2022年第8期46卷 3007-3016页

作者：林俐郑馨姚周龙文新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

由于燃氢燃气轮机的技术成熟、调节能力强,可将电–氢储–电互补系统转变为电–氢储–电/热互补系统,拓宽多能互补的途径,建立基于燃氢燃气轮机的氢储能单元(hydrogen energy storage unit,HESU),进而构建一个电–热–氢多能互补系统(el... 详细信息

由于燃氢燃气轮机的技术成熟、调节能力强,可将电–氢储–电互补系统转变为电–氢储–电/热互补系统,拓宽多能互补的途径,建立基于燃氢燃气轮机的氢储能单元(hydrogen energy storage unit,HESU),进而构建一个电–热–氢多能互补系统(electricity-heat-hydrogen complementary system,EHHCS)。从可再生能源电解水制氢、储氢技术、燃氢燃气轮机技术3个方面探讨了系统互补优化运行机理并建模;计及HESU多能转换效率,建立了以系统电热运行成本最低、最大化消纳弃风为目标的含EHHCS的优化调度模型,并通过仿真验证了其有效性。结果表明,采用燃氢燃气轮机作为HESU的发电环节是一种可行方案,HESU的电能利用效率约为75%,达到了抽蓄的能效水平,具有实用价值。研究结果可为含储能单元的多能互补优化调度提供参考。

关键词：氢储能燃氢燃气轮机多能互补优化调度系统调峰新能源消纳

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风-氢与燃氢燃气轮机耦合系统储能容量优化

电力电容器与无功补偿 2017年第6期38卷 125-129页

作者：赵军超陈洁王阳墚旭马榕谷张宏伟新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

为实现风电对电网的友好接入,构建以氢储能和超级电容器储能为基础的风-氢与燃氢燃气轮机耦合系统模型,提出针对该系统的容量配置方法。在对风电功率频谱特性分析的基础上,运用小波包分解技术将其分解为低频并网部分和高频部分。将高频... 详细信息

为实现风电对电网的友好接入,构建以氢储能和超级电容器储能为基础的风-氢与燃氢燃气轮机耦合系统模型,提出针对该系统的容量配置方法。在对风电功率频谱特性分析的基础上,运用小波包分解技术将其分解为低频并网部分和高频部分。将高频部分再次分解为亚高频部分和最高频部分,并分别通过电解槽和超级电容器来平抑。通过傅里叶逼近拟合波动功率的概率密度函数,求得期望容量配置。算例分析表明所提方法能实现风电对电网的友好接入。

关键词：风电氢储能超级电容器储能燃氢燃气轮机小波包分解概率密度函数

应用于平抑风功率的燃氢燃气轮机储能系统控制策略研究

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能源研究与信息 2022年第2期38卷 88-93页

作者：王阳墚旭高进吴柯马榕谷李瑾新疆工程学院能源工程学院新疆乌鲁木齐830000 国网乌鲁木齐供电公司新疆乌鲁木齐830000

储能技术可用于提高风电并网能力,因此其储能系统及控制策略成为研究热点。提出将燃氢燃气轮机作为储能系统主要部分,低通滤波器结合模糊控制作为其平抑风功率的控制策略。通过设定储氢罐容量,对15台1.5 MW风机的历史风功率数据进行了... 详细信息

储能技术可用于提高风电并网能力,因此其储能系统及控制策略成为研究热点。提出将燃氢燃气轮机作为储能系统主要部分,低通滤波器结合模糊控制作为其平抑风功率的控制策略。通过设定储氢罐容量,对15台1.5 MW风机的历史风功率数据进行了处理。结果表明:低通滤波器结合模糊控制能有效平抑风功率至限制值,实现平抑指标,并得到储氢罐容量的设置限制;可实现储能时燃气轮机不工作,耗能时燃气轮机工作,当储氢罐容量为0.017 m 3时,燃气轮机输出功率为0.1 MW。在将燃气轮机作为平抑风功率的储能系统时,需将燃气轮机的启停控制作为今后的研究重点。

关键词：风电平抑燃氢燃气轮机储能控制策略

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燃氢燃机高温高湿透平耦合传热和冷却特性

动力工程学报 2024年第9期44卷 1416-1423页

作者：任静李雪英黄新宇王文萍孙鹏李明飞清华大学能源与动力工程系北京100084

分析了燃氢燃机透平在导热/对流/辐射耦合作用下的流动传热和冷却特性,发展了能够计算高H_(2)O与CO_(2)分压比的灰气体加权和(WSGG)模型。结果表明:燃氢燃机工质中水蒸气含量增大导致金属壁面温度升高;加入辐射的影响后,H_(2)O和CO_(2)... 详细信息

分析了燃氢燃机透平在导热/对流/辐射耦合作用下的流动传热和冷却特性,发展了能够计算高H_(2)O与CO_(2)分压比的灰气体加权和(WSGG)模型。结果表明:燃氢燃机工质中水蒸气含量增大导致金属壁面温度升高;加入辐射的影响后,H_(2)O和CO_(2)含量对传热的影响呈相反的结果,这主要是由于CO_(2)的对流传热能力强于H_(2)O,而H_(2)O的辐射能力强于CO_(2);在对流、导热、辐射3种传热方式都存在的燃氢透平冷却耦合系统中,气膜冷却的速度场几乎不受影响,而温度场则深受耦合及辐射的影响,所定义的耦合条件下气膜冷却效率能够表征燃氢条件下气膜的冷却性能,因此在燃氢燃机透平冷却的设计中,燃氢导致的热负荷恶化需纳入设计变量中。

关键词：燃氢燃气轮机透平高温高湿耦合传热冷却特性辐射

面向新能源消纳的含氢储能多能互补优化调度策略研究

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面向新能源消纳的含氢储能多能互补优化调度策略研究

作者：郑馨姚华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

由于新能源出力具有极强的不确定性和反调峰特性,其规模化并网使系统的调度运行变得更加复杂,特别是在以火电机组为主要电源结构的电力系统中,系统调峰和新能源消纳问题日益突出。氢储能是一种容量规模大、响应速度快、能量储存周期长... 详细信息

由于新能源出力具有极强的不确定性和反调峰特性,其规模化并网使系统的调度运行变得更加复杂,特别是在以火电机组为主要电源结构的电力系统中,系统调峰和新能源消纳问题日益突出。氢储能是一种容量规模大、响应速度快、能量储存周期长的新型储能技术,在电源侧与负荷侧发挥其多能耦合作用,可以提高系统调度的灵活性,理论上是缓解系统调峰压力,并促进新能源消纳的一个有效途径。因此,面向新能源的消纳需求,本文考虑氢储能的“源”、“荷”双重特性,研究含氢储能的多能互补优化调度问题。主要工作如下:(1)考虑燃氢燃气轮机的灵活调节能力,建立基于燃氢燃气轮机的氢储能单元(hydrogen energy storage unit,HESU),研究其技术特性并建模。将氢储能和电化学储能进行对比,阐述目前限制氢储能发展的主要问题;分别探讨可再生能源电解水制氢技术、储氢技术、燃氢燃气轮机发电技术的运行机理、技术分类和应用现状,并建立设备模型。(2)研究含HESU的多能互补系统优化运行机理,提出基于HESU的多能互补优化调度策略。引入基于燃氢燃气轮机的HESU,建立一个含HESU的电-热-氢多能互补系统(electricity-heat-hydrogen complementary system,EHHCS),并研究其优化运行机理和调控策略;计及HESU的多能转换效率,以系统总发电成本最小为目标,建立基于HESU的多能互补优化调度模型,并通过仿真分析验证其有效性。结果表明,采用燃氢燃气轮机作为HESU的发电设备是一种可行方案,HESU的电能利用效率大约为75%,达到了抽蓄的能效水平;配置HESU 比之电化学储能,系统表现出更高的调峰能力和风电消纳水平。(3)由于传统电源侧的调峰能力有限,面向负荷侧调峰潜力的挖掘需求,将具有多能耦合特性的含氢储能的含源型负荷(hydrogen storage-active load,HS-AL)纳入负荷体系,研究其参与需求响应的特性,提出考虑HS-AL需求弹性的多能互补优化调度策略。将氢储能与分布式电源、柔性电/热负荷等结合,形成一个具有多能耦合特性的HS-AL,并建立其响应模型;计及HS-AL内部设备与终端电/热负荷的响应特性,深度挖掘HS-AL在主动参与系统调度过程中的对外需求弹性空间;以系统总发电成本最小为目标,建立考虑HS-AL需求弹性的多能互补优化调度模型,并通过仿真分析验证其有效性。结果表明,HS-AL的弹性可被充分利用以促进系统风电消纳,并有效缓解夜间火电机组的深调压力,从而实现系统的优化调度与经济运行。

关键词：新能源消纳氢储能多能互补优化调度燃氢燃气轮机需求弹性

GE领先燃气发电技术助力我国向双碳目标迈进 A08

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