东北地区风电供暖分析研究

【摘要】：随着东北地区的风电装机容量的逐年增大，风电的大规模并网给电网安全、稳定运行带来较大影响。至2012年已经带来严重的弃风问题，其中东北电网为弃风限电“重灾区”。笔者结合东北电网风电增长形势，通过探究分析辽宁省风电负荷特性、系统调峰能力，分析出东北地区风电现状不容乐观而解决该问题最为实际的出路就是风电供暖。国家能源局在2013年春节后紧急发布《关于做好2013年风电并网和消纳相关工作的通知》，并将风电储能和供暖系统作为重点。 基于此本文对风电供暖系统关键技术进行深入分析，通过前期的调研和综合分析，笔者发现目前风电供暖系统尚处于起始阶段，关键的技术有待进一步调查，关键设备有待研发和引进，并得出风电供暖的关键技术难点在于储能和热能效率。同时笔者分析得出风电供暖的发展将成为制约风电领域发展的最关键因素，由于时间所限调整研究方向，因此笔者后期将进一步重点通过文献综述分析国内外风电供暖关键技术和核心关键设备，并拟依据东北电网供暖试点系统所需解决问题和思路引起关联设备作为解决依据，并将进一步探究更佳的技术和经济解决方案。 风电弃风问题是世界风力发电共同面临的难题。本文着重分析了东北电网风电弃风量的变化规律，发现弃风严重期与城市冬季供暖期在时间上吻合。在此基础上，进一步分析了将目前弃风电量能够为集中供暖系统提供的供热能力，和改造现有系统的复杂程度，证明在东北地区实施风电供暖的可行性。并结合东北地区现有的集中供暖设备以及并网型风电机组，建立了混合储能系统模型，并用Simulink仿真证实了方案的可行。提出相应的风光互补系统改造方案及微网系统实施方案，使风能利用率得到进一步提高，并建立了区域式供暖的模型。虽然通过模型分析风电供暖项目目前在经济价值上没有可行性，但综合考虑环境因素和治污费用上，具有重大的现实意义，通过国家和部分省市的政策来看，未来将有长足的发展空间。 【关键词】：风电并网 东北电网 弃风 风电供暖 热能效率
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832;TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及其意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11-16
• 1.2.1 风电发展趋势研究12-13
• 1.2.2 风电发展的市场经济分析13
• 1.2.3 风电发展国家策略分析13-15
• 1.2.4 我国风电发展的现状分析15
• 1.2.5 风电消纳能力分析15-16
• 1.3 课题研究的主要内容16-18
• 第2章 风力发电与风电供暖的基本原理18-29
• 2.1 风电基本理论18-24
• 2.1.1 风电主要系数18-19
• 2.1.2 最大风能利用率 Betz 理论19-20
• 2.1.3 动量-叶素理论20-22
• 2.1.4 最大风能利用系数（Cpmax）追踪22-24
• 2.2 风力机主要组成部分24-26
• 2.2.1 风轮系统24
• 2.2.2 齿轮箱24
• 2.2.3 发电机系统24-25
• 2.2.4 控制系统25
• 2.2.5 偏航系统25
• 2.2.6 解缆系统25-26
• 2.2.7 塔架26
• 2.3 集中供暖基本原理26-28
• 2.3.1 集中供暖系统的结构26-27
• 2.3.2 热源中心27-28
• 2.3.3 热网系统28
• 2.3.4 终端用户28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 东北地区风电供暖可行性分析29-33
• 3.1 东北电网电量形势分析29-30
• 3.2 东北电网风电负荷及弃风状况分析30-31
• 3.3 东北地区风电供暖能力分析31-32
• 3.4 对原有供暖系统结构改造的可行性分析32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 风电供暖系统改造研究33-49
• 4.1 非并网风电系统改造33-34
• 4.2 混合储能结构改造34-47
• 4.2.1 风能模型34-37
• 4.2.2 混合储能系统模型的分析37-41
• 4.2.3 非并网风电的混合储能系统41-42
• 4.2.4 非并网风电混合储能系统的仿真分析42-47
• 4.3 东北地区供暖体系现状47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 东北电网风电供暖实施方案49-54
• 5.1 分布式风光储能一体化微网系统49-50
• 5.2 风电供暖体系供热系统架构图50-51
• 5.3 风电供暖试点工艺及设备选型51-52
• 5.4 风电供暖体系经济价值分析52-53
• 5.5 结论53-54
• 第6章 结论与展望54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文58-59
• 致谢59

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