热力发电

2026, v.55;No.471(02) 158-169

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GTCC-SOEC制氢储能耦合深度调峰系统建模研究
Research on modeling of GTCC-SOEC hydrogen-production energy storage system coupled with deep peak-shaving

王一丰,肖俊峰,胡孟起,夏林,连小龙,史宗历

摘要(Abstract):

构建了燃气-蒸汽联合循环机组(gas turbine combined cycle,GTCC)耦合固体氧化物电解槽(solid oxide electrolysis cell,SOEC)的制氢储能深度调峰(小于30%额定容量)模型,论证了制氢储能消纳可再生能源的系统内电热资源高效匹配的可行性。通过机器学习预测GTCC变工况发电功率,利用余热锅炉模型计算蒸汽参数,并结合SOEC热化学模型计算制氢电耗和热耗。结果表明:SOEC电解电压和制氢量可快速响应输入电能的变化,生成氢气的热惯性温差能稳定在25~27℃;当调峰深度(可再生能源消纳量和额定容量的比值)从50%增至100%时,储能调峰系统整体效率从47.8%升高至55.3%;GTCC-SOEC消纳可再生能源使制氢总能耗从6.7 k J/m~3降低到5.8 k J/m~3,降幅达13.4%;SOEC制氢热耗约为制氢电耗的80%,耦合制氢系统效率比GTCC单独调峰发电效率仅低3.15%~3.34%;调峰深度每提升1%,制氢量可增加约0.1 t/h,天然气燃烧排放CO_2可减少0.64 t/h。考虑储能成本和天气影响后,机组日运行8 h,当风、光大发时段从0增长到1.5 h,掺氢体积比增至30%,而储氢-释氢循环内平均效率从基准值56.7%升高到62.5%;当可再生能源每日上网时长达到2.5 h,储氢-释氢循环内平均效率能达到67.1%;当储能调峰补贴与电价之比小于0.2时,成本产值率随储-网电量之比的增大呈先降后升趋势,当补贴与电价之比大于0.2时,成本产值率随储-网电量之比的增大而持续升高。

关键词(KeyWords): 联合循环发电;余热锅炉;深度调峰;固体氧化物电解器;动态建模

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 基于数字孪生的重型燃机健康管理关键技术研究(配套)(T1-25-TYK38)~~

作者(Author): 王一丰,肖俊峰,胡孟起,夏林,连小龙,史宗历

DOI: 10.19666/j.rlfd.202506112

参考文献(References):

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