基于儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與電鍋爐的棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域，是一種基于儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與電鍋爐的棄 風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展面臨的主要矛盾仍然是棄風(fēng)限電問(wèn)題。其中，東北、華北和西 北地區(qū)，簡(jiǎn)稱"Ξ北地區(qū)"冬季供暖期棄風(fēng)量巨大的問(wèn)題尤為突出，已成為全社會(huì)關(guān)注的焦 點(diǎn)。一方面，"Ξ北地區(qū)"風(fēng)能資源充裕，但能源消費(fèi)不足，同時(shí)受電網(wǎng)傳輸通道限制，風(fēng)電外 送往往十分困難。另一方面，為滿足冬季熱負(fù)荷的需要，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱定電"的生產(chǎn)方 式進(jìn)一步壓縮了風(fēng)電上網(wǎng)空間，是導(dǎo)致棄風(fēng)的另一個(gè)主要原因。
[0003] 我國(guó)風(fēng)電多為大型集中式機(jī)組，通常遠(yuǎn)離負(fù)荷中屯、，棄風(fēng)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，單獨(dú)利用 儲(chǔ)熱裝置或電鍋爐的方式對(duì)于提升系統(tǒng)消納棄風(fēng)能力的效果有限。
[0004] 國(guó)外電網(wǎng)規(guī)模較小，分布式能源多采用就地消納的方式，大量棄風(fēng)現(xiàn)象較少，即使 出現(xiàn)棄風(fēng)，可利用儲(chǔ)熱裝置或電鍋爐的單獨(dú)作用得W消除。事實(shí)上，在實(shí)時(shí)電價(jià)的引導(dǎo)下， 歐洲多國(guó)如德國(guó)、丹麥等，很多熱電機(jī)組已經(jīng)或正在考慮配置儲(chǔ)熱裝置來(lái)解禪熱定電" 約束，W通過(guò)提高其運(yùn)行靈活性和調(diào)峰能力而在電力市場(chǎng)環(huán)境中獲利。
[000引國(guó)外對(duì)于風(fēng)電供熱技術(shù)的研究較為成熟，但其能量轉(zhuǎn)換媒介主要能量轉(zhuǎn)換媒介為 集中式、大容量?jī)?chǔ)熱系統(tǒng)、熱累和電熱鍋爐等。除此之外，由于能量互聯(lián)系統(tǒng)對(duì)于提高系統(tǒng) 調(diào)節(jié)能力，擴(kuò)大風(fēng)電上網(wǎng)空間，解決棄風(fēng)問(wèn)題有著重要的意義，因此，國(guó)外較早開(kāi)展了關(guān)于 能量綜合集成系統(tǒng)的研究。
[0006] 綜上，未來(lái)的電力系統(tǒng)將緊密地與熱力系統(tǒng)等系統(tǒng)結(jié)合，形成含多層次調(diào)度內(nèi)容 的能源互聯(lián)系統(tǒng)，如何協(xié)調(diào)控制諸如電熱綜合系統(tǒng)等能源系統(tǒng)內(nèi)各單元，減少能源損失浪 費(fèi)W取得最佳經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)十分值得研究的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種基于儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與電鍋爐的棄風(fēng) 消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型，該基于儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)和電鍋爐的棄風(fēng)消納空間數(shù)學(xué)模型，利用極限消 納棄風(fēng)電量的電鍋爐供熱量計(jì)算來(lái)協(xié)調(diào)含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與電鍋爐的供熱，進(jìn)一步拓展 了電網(wǎng)的棄風(fēng)消納空間，節(jié)約了調(diào)度成本，可為電網(wǎng)調(diào)度部口制定日前調(diào)度計(jì)劃提供科學(xué) 依據(jù)。
[0008] 解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:一種基于儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與電鍋爐的棄風(fēng) 消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型，其特征在于，它包括W下內(nèi)容：
[0009] 1)棄風(fēng)消納空間數(shù)學(xué)模型
[0010] 當(dāng)儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和電鍋爐協(xié)調(diào)供熱時(shí)，兩者分別產(chǎn)生的一定的消納棄風(fēng)空 間：
[0011]
(1)
[0012] 其中:Pw.h.t表示t時(shí)刻僅含熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的系統(tǒng)供熱時(shí)的棄風(fēng)功率；
[0013] Pwo.t表示t時(shí)刻僅含熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的系統(tǒng)不供熱時(shí)的棄風(fēng)功率；
[0014] APw.h.t表示t時(shí)刻僅含熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組系統(tǒng)供熱產(chǎn)生的棄風(fēng)消納空間；
[0015] APw.esh表示含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)與電鍋爐協(xié)調(diào)供熱時(shí)的棄風(fēng)消納空間；
[0016] APw. Eh表示含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組產(chǎn)生的棄風(fēng)消納空間；
[0017] Δ Peb表示電鍋爐產(chǎn)生的棄風(fēng)消納空間；
[0018] 冬季熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總供熱負(fù)荷較大，對(duì)于含單臺(tái)電鍋爐和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的系統(tǒng)而 言，將含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱時(shí)產(chǎn)生的棄風(fēng)消納空間表示成關(guān)于電鍋爐供熱量PH.e的函 數(shù)：
[0019]
[0020] 其中：Cm為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組背壓工況彈性系數(shù)；
[0021] Cv為固定進(jìn)汽量下抽取單位蒸汽量時(shí)電功率的減少值；
[0022] 扣.e為電鍋爐供熱功率；
[0023] Ph.cmax為儲(chǔ)熱裝置的最大儲(chǔ)熱功率；
[0024] Pe.max為機(jī)組不供熱時(shí)的最大電出力；
[0025] Pe.min為機(jī)組不供熱時(shí)的最小電出力；
[0026] 扣el.max為機(jī)組最大進(jìn)汽量下工作于背壓工況時(shí)的供熱功率；
[0027] 扣e2.max為機(jī)組最小進(jìn)汽量下工作于背壓工況時(shí)的供熱功率；
[0028] 扣Z為總供熱負(fù)荷；
[0029] 電鍋爐產(chǎn)生的棄風(fēng)消納空間Δ Peb表示為：
[0030] ΔΡΕΒ=(?/β) · PH.e (3)
[0031 ]其中:β為電鍋爐電熱轉(zhuǎn)換效率，取ο. 99，
[0032] 僅含熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的系統(tǒng)不供熱時(shí)的棄風(fēng)功率表示為：
[0033]
(4)
[0034] 其中：N為常規(guī)火電機(jī)組的總臺(tái)數(shù)；
[003引 R為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的總臺(tái)數(shù)；
[0036] K為風(fēng)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)；
[0037] PlL,.為第i臺(tái)機(jī)組在t時(shí)刻的最小電出力值，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組為不供熱時(shí)的電出力；
[0038] ??:,為第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在t時(shí)刻的預(yù)測(cè)出力；
[0039] PL.t為系統(tǒng)t時(shí)刻的負(fù)荷預(yù)測(cè)值；
[0040] 僅含熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的系統(tǒng)供熱時(shí)產(chǎn)生的棄風(fēng)消納空間：
[0041]
[0042] 2)極限消納棄風(fēng)的電鍋爐供熱功率
[0043] 當(dāng)系統(tǒng)在含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和電鍋爐的綜合作用下完全消納僅由熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī) 組供熱時(shí)產(chǎn)生的棄風(fēng)功率時(shí)，能同時(shí)達(dá)到供熱和最佳經(jīng)濟(jì)性的目的：
[0044] Pw.h.t= APw.ech (6)
[0045] 得到極限消納棄風(fēng)的電鍋爐供熱功率計(jì)算公式為：
[0046] PH.e.lim= (PwO.t-Cv ? Phe2.max) ? β (7)
[0047] 即在一定的總供熱范圍內(nèi)，完全消納棄風(fēng)的電鍋爐供熱量只與PwO. t、Cv、Phe2. max和β 有關(guān)，與系統(tǒng)總供熱負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，依據(jù)此原理在規(guī)劃建設(shè)電鍋爐項(xiàng)目時(shí)，在分析電網(wǎng)風(fēng)力 資源特性和負(fù)荷特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)安排最合適的電鍋爐容量，W達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì) 性的目的；
[0048] 3)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度建模
[0049] a)目標(biāo)函數(shù)
[0050] 含風(fēng)電電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度通常W系統(tǒng)的發(fā)電成本最小為調(diào)度目標(biāo)，為檢驗(yàn)儲(chǔ)熱 裝置及電鍋爐消納棄風(fēng)功率的效果，在成本中加入了棄風(fēng)成本，故棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型 的目標(biāo)函數(shù)為：
[005。 min化（Pi)+F2(Peri'i，Ph'i，Pcr'i)+A · Pw'qf) (8)
[0052] 其中:Fi為常規(guī)火電機(jī)組的發(fā)電成本函數(shù)；
[0053] F2為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的發(fā)電成本函數(shù)；
[0054] 扣.i為總供熱功率；
[005引 Perl, i為第i臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電出力、
[0056] Ρα.ι為第i臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組儲(chǔ)熱裝置的儲(chǔ)、放熱功率；
[0057] Pw.qf為系統(tǒng)的棄風(fēng)功率；
[0058] λ為棄風(fēng)成本系數(shù)；
[0059] 火電機(jī)組的發(fā)電成本包括煤耗成本及啟停成本，
[0060]
(90
[0061] 其中:曰1、bi、Cl為常規(guī)機(jī)組煤耗成本的二次擬合系數(shù)；
[0062] T為調(diào)度時(shí)段總數(shù)，取24;
[0063] Pi.t表示常規(guī)機(jī)組i在t時(shí)刻的電出力；
[0064] Ui.t表示機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停狀態(tài)，1、0分別表示運(yùn)行和停機(jī)；
[006引Si為機(jī)組i的啟動(dòng)成本；
[0066]由于熱電聯(lián)產(chǎn)承擔(dān)供熱任務(wù)，不能出現(xiàn)停機(jī)情況，故其發(fā)電成本僅包括煤耗成本， 根據(jù)含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱運(yùn)行特性，其某一時(shí)刻的煤耗成本為機(jī)組剔除儲(chǔ)熱裝置供 熱量后，將電、熱出力折算為純凝工況下的電功率：
[0067]
(10)；
[006引其中：ai、bi、Ci為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的煤耗成本系數(shù)，
[0069] 當(dāng)熱電聯(lián)產(chǎn)的電出力不變時(shí)，不同的充放熱計(jì)劃、不同的含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)供熱功 率會(huì)產(chǎn)生不同的成本，假設(shè)非棄風(fēng)時(shí)刻全部