本發(fā)明涉及新能源與高效節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于提高風(fēng)電消納能力的包含一級(jí)熱網(wǎng)、電鍋爐及儲(chǔ)熱等多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度策略制定方法。

背景技術(shù)：

在北方供暖季，谷荷時(shí)段是保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定和功率平衡的關(guān)鍵時(shí)段。然而，隨著以風(fēng)電為代表的間歇性能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，其波動(dòng)、間歇和反調(diào)峰特性會(huì)增加電網(wǎng)對(duì)電源參與調(diào)峰能力的需求，其表現(xiàn)為傳統(tǒng)機(jī)組在非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間運(yùn)行，系統(tǒng)備用不足，機(jī)組深度調(diào)峰和停機(jī)頻率上升，大容量長(zhǎng)時(shí)間棄風(fēng)等。

在電力負(fù)荷高峰及腰荷時(shí)段，由于較高的電力需求，“以熱定電”對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的影響并不明顯，此時(shí)電力系統(tǒng)的消納風(fēng)電能力也并不緊張，但隨著進(jìn)入電力谷荷時(shí)段，電網(wǎng)負(fù)荷下降，對(duì)電源出力要求降低，而因室外溫度影響，此時(shí)段熱負(fù)荷要求卻逐步上升，電、熱出力矛盾顯現(xiàn)，外加“以熱定電”政策及熱電機(jī)組熱電耦合限制，熱電機(jī)組電出力無法降低，只能通過棄風(fēng)來保持電網(wǎng)功率平衡，因此，大部分的棄風(fēng)發(fā)生在電力谷荷時(shí)段，該時(shí)段的棄風(fēng)電量明顯高于其他時(shí)段。同時(shí)，在日常實(shí)際運(yùn)行中，由于風(fēng)速和電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)的限制，實(shí)際系統(tǒng)凈負(fù)荷與預(yù)測(cè)值相比偏差較大，較大的凈負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差惡化了電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電的消納能力，而這種惡化在電力谷荷時(shí)段更加劇了棄風(fēng)的發(fā)生。因此，如何通過一級(jí)熱網(wǎng)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與附加熱源的協(xié)調(diào)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)更好的風(fēng)電消納效果，已成為一個(gè)關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)由于風(fēng)速和電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)的限制，實(shí)際系統(tǒng)凈負(fù)荷與預(yù)測(cè)值相比偏差較大，較大的凈負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差惡化了電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電的消納能力，而這種惡化在電力谷荷時(shí)段更加劇了棄風(fēng)的發(fā)生的問題，而提出一種提高風(fēng)電消納能力的多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度策略制定方法。

一種提高風(fēng)電消納能力的多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度策略制定方法包括以下步驟：

步驟一：獲取電-熱聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)其技術(shù)參數(shù)及技術(shù)特點(diǎn)制定電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的調(diào)控方式；所述技術(shù)參數(shù)包括電鍋爐、熱儲(chǔ)和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的額定功率、熱儲(chǔ)的儲(chǔ)熱容量等；

步驟二：獲取電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的運(yùn)行成本參數(shù)，確定電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)參與協(xié)調(diào)調(diào)度的調(diào)度成本；所述運(yùn)行成本參數(shù)包括熱電機(jī)組二次電輸出功率成本系數(shù)α、熱電機(jī)組一次電輸出功率成本系數(shù)β、擬合常數(shù)c、熱電機(jī)組二次熱輸出功率成本系數(shù)δ、熱電機(jī)組一次熱輸出功率成本系數(shù)θ、電熱輸出功率成本系數(shù)ξ；

步驟三：根據(jù)步驟一和步驟二建立以風(fēng)電消納量最高及總協(xié)調(diào)調(diào)度成本最低為目標(biāo)函數(shù)的兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型，兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型以超短時(shí)(超短時(shí)可以為5分鐘)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)值和熱力負(fù)荷預(yù)測(cè)值為輸入，輸出多熱源滾動(dòng)發(fā)電計(jì)劃和供暖計(jì)劃；所述多熱源包括電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)。

本發(fā)明的有益效果為：

1)本發(fā)明設(shè)計(jì)明確了用于提高風(fēng)電消納能力的包含電鍋爐、熱儲(chǔ)、一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在內(nèi)的各種熱源控制方式，為實(shí)現(xiàn)多種熱源的協(xié)調(diào)調(diào)度提供技術(shù)基礎(chǔ)。

2)本發(fā)明設(shè)計(jì)利用多種熱源技術(shù)，可以在不同時(shí)間級(jí)上實(shí)現(xiàn)對(duì)電力谷荷時(shí)段過剩風(fēng)電的消納。

3)本發(fā)明設(shè)計(jì)在利用多熱源提高供暖期電力谷荷時(shí)段風(fēng)電消納能力的同時(shí)，充分考慮了多種熱源的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，保證了本發(fā)明設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電鍋爐調(diào)度方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的儲(chǔ)熱裝置調(diào)度方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)度方法流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一級(jí)供熱管網(wǎng)儲(chǔ)熱調(diào)度方法流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的兩級(jí)式多熱源優(yōu)化調(diào)度方法流程圖；

圖6為動(dòng)態(tài)規(guī)劃法計(jì)算流程圖；

圖7為一年內(nèi)各周內(nèi)電力負(fù)荷變化曲線圖；

圖8為不同季節(jié)日內(nèi)電力負(fù)荷變化曲線圖；

圖9為對(duì)供暖期內(nèi)每日的熱負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果圖；

圖10為在第一層次系統(tǒng)級(jí)對(duì)風(fēng)電消納能力的優(yōu)化結(jié)果圖；

圖11為供暖期電力谷荷時(shí)段熱儲(chǔ)的儲(chǔ)放熱功率變化及熱儲(chǔ)儲(chǔ)能狀態(tài)圖；

圖12為電力谷荷時(shí)段供暖系統(tǒng)各熱源的出力情況；

圖13為電力谷荷時(shí)段各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力分配圖；

圖14為電力谷荷時(shí)段各供暖區(qū)域一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)能變化情況；

圖15為電力谷荷時(shí)段各熱儲(chǔ)剩余熱量圖；

圖16為供暖期電力谷荷時(shí)段附加熱源各電鍋爐用電情況。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：一種提高風(fēng)電消納能力的多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度策略制定方法包括以下步驟：

步驟一：獲取電-熱聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)其技術(shù)參數(shù)及技術(shù)特點(diǎn)制定電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的調(diào)控方式；所述技術(shù)參數(shù)包括電鍋爐、熱儲(chǔ)和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的額定功率、熱儲(chǔ)的儲(chǔ)熱容量等；

步驟二：獲取電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的運(yùn)行成本參數(shù)，確定電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)參與協(xié)調(diào)調(diào)度的調(diào)度成本；所述運(yùn)行成本參數(shù)包括熱電機(jī)組二次電輸出功率成本系數(shù)α、熱電機(jī)組一次電輸出功率成本系數(shù)β、擬合常數(shù)c、熱電機(jī)組二次熱輸出功率成本系數(shù)δ、熱電機(jī)組一次熱輸出功率成本系數(shù)θ、電熱輸出功率成本系數(shù)ξ；

步驟三：根據(jù)步驟一和步驟二建立以風(fēng)電消納量最高及總協(xié)調(diào)調(diào)度成本最低為目標(biāo)函數(shù)的兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型，以已制定的日前發(fā)電、供熱計(jì)劃為基礎(chǔ)，根據(jù)超短時(shí)風(fēng)電功率與電力負(fù)荷預(yù)測(cè)信息對(duì)日內(nèi)滾動(dòng)發(fā)電及供暖計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型以超短時(shí)(超短時(shí)可以為5分鐘)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)值和熱力負(fù)荷預(yù)測(cè)值為輸入，輸出多熱源滾動(dòng)發(fā)電計(jì)劃和供暖計(jì)劃；所述多熱源包括電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)。

本發(fā)明包括：獲取電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，以確定其對(duì)應(yīng)的調(diào)控方式；獲取電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的運(yùn)行成本參數(shù)，以確定其參與協(xié)調(diào)調(diào)度的調(diào)度成本；建立以風(fēng)電消納量最高及總協(xié)調(diào)調(diào)度成本最低為決策變量的兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型，以已制定的日前發(fā)電、供熱計(jì)劃為基礎(chǔ)，根據(jù)超短時(shí)風(fēng)電功率與電力負(fù)荷預(yù)測(cè)信息對(duì)日內(nèi)滾動(dòng)發(fā)電及供暖計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明以風(fēng)電消納量和多熱源總調(diào)度成本作為多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度策略制定的決策變量，在保證最大程度避免棄風(fēng)條件下實(shí)現(xiàn)多熱源的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述步驟一中獲取電-熱聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)其技術(shù)參數(shù)制定電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的調(diào)控方式的具體過程為：

(1)如圖1所示，電鍋爐技術(shù)特點(diǎn)及控制方式：電鍋爐根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷水平與風(fēng)電輸出功率超短時(shí)預(yù)測(cè)，預(yù)設(shè)運(yùn)行功率，并實(shí)時(shí)跟蹤實(shí)測(cè)電力負(fù)荷和風(fēng)電功率與電力負(fù)荷和風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值之間的誤差；根據(jù)每臺(tái)電鍋爐對(duì)應(yīng)熱儲(chǔ)剩余熱量狀態(tài)，確定各電鍋爐的輸入功率，根據(jù)過剩風(fēng)電是否消納確定各電鍋爐轉(zhuǎn)化的熱能是存儲(chǔ)于熱儲(chǔ)還是直送熱網(wǎng)；

(2)如圖2所示，熱儲(chǔ)技術(shù)特點(diǎn)及控制方式：熱儲(chǔ)并不能直接調(diào)節(jié)電網(wǎng)的調(diào)峰能力，它要通過作用熱網(wǎng)，進(jìn)而影響熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的方式，來增強(qiáng)電網(wǎng)的調(diào)峰能力。因此，熱儲(chǔ)在每個(gè)調(diào)度周期區(qū)間開始前，設(shè)置本調(diào)度周期內(nèi)各調(diào)度時(shí)段的熱儲(chǔ)儲(chǔ)放狀態(tài)，在為接納熱能留有適當(dāng)空間的同時(shí)，儲(chǔ)備一定的熱能參與對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行調(diào)整。根據(jù)預(yù)測(cè)的電網(wǎng)等效負(fù)荷水平、電鍋爐額定總功率以及熱儲(chǔ)剩余能量水平確定熱儲(chǔ)儲(chǔ)放熱功率；所述熱儲(chǔ)儲(chǔ)放狀態(tài)分為儲(chǔ)熱和放熱；

(3)如圖3所示，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組技術(shù)特點(diǎn)及控制方式：熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組不僅負(fù)責(zé)為電網(wǎng)供電，還擔(dān)負(fù)熱網(wǎng)的熱源，在電網(wǎng)谷荷時(shí)段對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電出力進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)需要保證熱網(wǎng)熱源的穩(wěn)定。在電網(wǎng)谷荷時(shí)段，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電輸出功率由電-熱聯(lián)合系統(tǒng)的電力負(fù)荷水平和風(fēng)電輸出功率以及電鍋爐電輸入功率決定；對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱輸出功率由電-熱聯(lián)合系統(tǒng)的熱力負(fù)荷水平和熱儲(chǔ)的熱輸出功率以及電鍋爐的熱輸出功率決定；因此，在電網(wǎng)谷荷時(shí)段，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電出力調(diào)度需要外部附加熱源和熱網(wǎng)與其配合；

(4)如圖4所示，一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱技術(shù)特點(diǎn)及控制方式：利用熱網(wǎng)中熱媒蘊(yùn)含的巨量?jī)?nèi)能，實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷與熱源間的柔性連接。因此，一級(jí)熱網(wǎng)的調(diào)度方式(與熱儲(chǔ)相似)為：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生棄風(fēng)時(shí)，若一級(jí)熱網(wǎng)內(nèi)熱媒溫度高于規(guī)定下限(規(guī)定下限為供熱公司規(guī)定)，則通過向二級(jí)熱網(wǎng)釋放熱媒內(nèi)能的方式降低熱電機(jī)組熱出力，提高熱電機(jī)組調(diào)峰能力消納更多風(fēng)電。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述步驟二中獲取電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的運(yùn)行成本參數(shù)，確定電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)參與協(xié)調(diào)調(diào)度的調(diào)度成本的具體過程為：

根據(jù)電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的運(yùn)行成本參數(shù)，以確定其參與協(xié)調(diào)調(diào)度的調(diào)度成本；

(一)：電鍋爐調(diào)度成本：因電鍋爐加熱熱媒用電主要采用過剩風(fēng)電，因此，由加熱能源費(fèi)用決定：

其中，為電鍋爐i在t時(shí)刻的運(yùn)行成本，單位為萬元；為電鍋爐i在t時(shí)刻的運(yùn)行功率，單位為mw；τ為電鍋爐用電價(jià)格；

(二)：熱儲(chǔ)調(diào)度成本主要包括熱源費(fèi)用和熱儲(chǔ)運(yùn)行費(fèi)用，則：

其中，為熱儲(chǔ)i在t時(shí)刻的運(yùn)行成本，單位為萬元；為熱儲(chǔ)熱源費(fèi)用，單位為萬元；為熱儲(chǔ)運(yùn)行費(fèi)用，單位為萬元；

(三)：熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的調(diào)度成本主要為發(fā)電及供暖燃煤費(fèi)用，則：

其中，為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i在t時(shí)刻的運(yùn)行成本，單位為萬元；為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電出力功率，單位為mw；為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱出力功率，單位為mw；bcoal為燃煤價(jià)格，單位為萬元/噸；αi、βi、ci、δi、θi、ξi為熱電機(jī)組i的運(yùn)行成本系數(shù)；

(四)：一級(jí)熱網(wǎng)調(diào)度成本：利用一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱特性進(jìn)行風(fēng)電消納是運(yùn)用熱網(wǎng)固有裝置，利用運(yùn)行管理方式的改變來影響對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱出力要求，故一級(jí)熱網(wǎng)的調(diào)度費(fèi)用可忽略不計(jì)。電鍋爐i、熱儲(chǔ)i和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i為對(duì)應(yīng)關(guān)系，在同一個(gè)子電-熱聯(lián)合系統(tǒng)系統(tǒng)中。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述步驟三中根據(jù)步驟一和步驟二建立以風(fēng)電消納量最高及總協(xié)調(diào)調(diào)度成本最低為目標(biāo)函數(shù)的兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型的具體過程為：

建立以風(fēng)電消納量最高及總協(xié)調(diào)調(diào)度成本最低為決策變量的兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型，以已制定的日前發(fā)電、供熱計(jì)劃為基礎(chǔ)，根據(jù)超短時(shí)風(fēng)電功率與電力負(fù)荷預(yù)測(cè)信息對(duì)日內(nèi)滾動(dòng)發(fā)電及供暖計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整；

圖5示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兩級(jí)式多熱源優(yōu)化調(diào)度方法流程圖，如圖5所示；步驟三兩級(jí)式多熱源協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型包含以下幾個(gè)步驟：

步驟三一：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：生成超短風(fēng)電功率預(yù)測(cè)序列、電力負(fù)荷功率預(yù)測(cè)序列和熱力負(fù)荷預(yù)測(cè)序列；

步驟三二：第一層優(yōu)化：將電-熱聯(lián)合系統(tǒng)的棄風(fēng)電量最低設(shè)定為第一層的優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)的棄風(fēng)消納方式(風(fēng)電消納能力)，確定電鍋爐、熱儲(chǔ)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和一級(jí)熱網(wǎng)分別承擔(dān)的棄風(fēng)消納功率，得到電力谷荷時(shí)段內(nèi)各時(shí)間段電力系統(tǒng)減少棄風(fēng)功率，以及供熱系統(tǒng)降低熱電聯(lián)產(chǎn)出力所需補(bǔ)充的附加熱源熱輸出功率；所述附加熱源為電鍋爐、熱儲(chǔ)和一級(jí)熱網(wǎng)；

電力系統(tǒng)降低(減少)棄風(fēng)功率包括兩部分：由降低熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電出力所增加的風(fēng)電消納以及附加熱源工作提高電力負(fù)荷水平所增加的風(fēng)電消納。

其中，δpcurt,wt為t時(shí)刻電力系統(tǒng)降低棄風(fēng)功率，單位為mw；為t時(shí)刻熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i降低的電出力功率，單位為mw；peb,j,t為t時(shí)刻電鍋爐j的用電功率mw；

步驟三三：第二層優(yōu)化：熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電、熱輸出功率(出力)分配階段，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對(duì)各個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電、熱輸出功率分配進(jìn)行優(yōu)化，以所有熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總運(yùn)行費(fèi)用最低作為優(yōu)化目標(biāo)；熱儲(chǔ)、電鍋爐協(xié)調(diào)調(diào)度階段，根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電、熱輸出功率分配的結(jié)果，確定每臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組對(duì)應(yīng)的附加熱源所需要提供的補(bǔ)充熱出力。

聯(lián)合協(xié)調(diào)調(diào)度成本最低目標(biāo)(以所有熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總運(yùn)行費(fèi)用最低作為優(yōu)化目標(biāo))可表示如下：

mincdis＝cchp+ceb+chs

本實(shí)施方式所述的裝置可以用于執(zhí)行上述方法實(shí)施例,其原理和技術(shù)效果類似,此處不再贅述。

本發(fā)明設(shè)計(jì)明確了用于提高風(fēng)電消納能力的包含電鍋爐、熱儲(chǔ)、一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在內(nèi)的各種熱源控制方式，為實(shí)現(xiàn)多種熱源的協(xié)調(diào)調(diào)度提供技術(shù)基礎(chǔ)?？梢栽诓煌瑫r(shí)間級(jí)上實(shí)現(xiàn)對(duì)電力谷荷時(shí)段過剩風(fēng)電的消納。同時(shí)，在利用多熱源提高供暖期電力谷荷時(shí)段風(fēng)電消納能力的同時(shí)，充分考慮了多種熱源的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，保證了本發(fā)明設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述步驟三三中動(dòng)態(tài)規(guī)劃法具體為：

動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是將問題分為若干個(gè)子問題，按順序求解各子問題，上一子問題的解對(duì)下一子問題的求解有影響。在每個(gè)子問題求解階段，列出可能出現(xiàn)的各種局部解，通過決策判據(jù)保留可達(dá)到最優(yōu)的局部解，去除其他解。以此類推，當(dāng)解決最后一個(gè)子問題后，所累積的局部解即為全局問題的最優(yōu)解。

如圖6所示，本發(fā)明中，第一層級(jí)優(yōu)化中得到的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)的棄風(fēng)消納功率(熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總輸出下降功率)作為全局問題；將熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總輸出下降功率分為若干個(gè)子下降輸出功率，每個(gè)子熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組功率對(duì)應(yīng)為一個(gè)子問題；在各個(gè)子下降輸出功率中，計(jì)算各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)子下降功率的調(diào)度成本，將其定義為該子問題的局部解；將調(diào)度成本最低作為子問題的決策判據(jù)；尋找到在該子下降功率中，調(diào)度成本最低的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組作為子解，該子解對(duì)應(yīng)的機(jī)組降低輸出功率為該子下降功率，其他機(jī)組下降功率為0；最后，累加所有熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在各子下降功率中的解值即為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力的優(yōu)化分配結(jié)果。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

實(shí)施例一：

以吉林省白城市電、熱混合網(wǎng)絡(luò)作為算例系統(tǒng)。該地區(qū)電網(wǎng)電源總裝機(jī)容量為2950mw，其中熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組6臺(tái)，總裝機(jī)容量1550mw，純凝火電機(jī)組4臺(tái)，總裝機(jī)容量1100mw，風(fēng)電總裝機(jī)容量300mw，地區(qū)內(nèi)風(fēng)電滲透率約為18.5％，地區(qū)內(nèi)供暖片區(qū)主要有三個(gè)，熱網(wǎng)熱源由熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)，最大供暖功率為1600mw。算例系統(tǒng)內(nèi)各種電源類型及容量如下：

風(fēng)場(chǎng)由400臺(tái)單機(jī)容量為1.5mw的envision-1.5-100型號(hào)風(fēng)機(jī)組成，風(fēng)場(chǎng)總裝機(jī)容量為600mw，系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電滲透率約達(dá)10.2％。單臺(tái)風(fēng)機(jī)的切入、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速分別為3m/s，14m/s，25m/s。各風(fēng)場(chǎng)間相關(guān)系數(shù)為1，整個(gè)區(qū)域內(nèi)近似看作單一風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)場(chǎng)內(nèi)尾流效應(yīng)系數(shù)設(shè)置為0.9。

電-熱混合系統(tǒng)附加熱源配置為電鍋爐額定總用電功率為155mw，熱儲(chǔ)總額定熱輸出功率155mw，熱儲(chǔ)總儲(chǔ)熱容量為155mwh，為保護(hù)熱儲(chǔ)裝置的健康使用，熱儲(chǔ)的能量狀態(tài)變化區(qū)間設(shè)置為[0.30.9]，即當(dāng)熱儲(chǔ)剩余熱量不足30％時(shí)，停止向外送熱，當(dāng)超過90％時(shí)停止向內(nèi)儲(chǔ)熱。三個(gè)供暖區(qū)一級(jí)熱網(wǎng)可利用的儲(chǔ)熱能量分別為120mwh、110mwh和80mwh，各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組對(duì)應(yīng)的附加熱源配置如下：

一年內(nèi)各周和不同季節(jié)日內(nèi)電力負(fù)荷變化曲線如圖7和圖8所示，供暖季為每年第40周至第二年第12周。

對(duì)供暖期內(nèi)每日的熱負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖9所示，考慮到日內(nèi)熱負(fù)荷變化范圍不大，可認(rèn)為日內(nèi)熱負(fù)荷是穩(wěn)定且持續(xù)的。

對(duì)算例系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)地區(qū)供暖期歷史風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其滿足尺度系數(shù)和形狀系數(shù)分別為1.96、5.54的weibull分布。因此，利用weibull分布生成供暖季內(nèi)風(fēng)速數(shù)據(jù)。

利用兩級(jí)式協(xié)調(diào)調(diào)度方法，對(duì)系統(tǒng)級(jí)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組間和附加熱源內(nèi)部的協(xié)調(diào)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，制定出熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和附加熱源的滾動(dòng)發(fā)電、供熱計(jì)劃。

第一層級(jí)系統(tǒng)級(jí)調(diào)度。

在第一層次系統(tǒng)級(jí)對(duì)風(fēng)電消納能力的優(yōu)化結(jié)果如圖10所示。通過多熱源的協(xié)調(diào)作用，電網(wǎng)上的大部分的過剩風(fēng)電可被消納，由于電鍋爐可通過電、熱兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電的消納，因此其風(fēng)電消納能力要強(qiáng)于熱儲(chǔ)。在1時(shí)20分前，一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱作為主要參與消納棄風(fēng)的熱源，電鍋爐輔助一級(jí)熱網(wǎng)對(duì)凈負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差導(dǎo)致的棄風(fēng)進(jìn)行消納，1時(shí)20分后，隨著一級(jí)熱網(wǎng)內(nèi)熱媒溫度降低，一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱不再參與棄風(fēng)消納。1時(shí)10分至4時(shí)10分，附加熱源內(nèi)的電鍋爐和熱儲(chǔ)均參與棄風(fēng)消納。4時(shí)10分后由于熱儲(chǔ)剩余熱量不足，過剩風(fēng)電的消納主要由電鍋爐承擔(dān)。在該電力谷荷時(shí)段，總過剩風(fēng)電電量約為977mwh，棄風(fēng)率約為52.2％，通過利用一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱能力，可以消納約214mwh的風(fēng)電，通過熱儲(chǔ)可以消納約302mwh的棄風(fēng)，通過電鍋爐可消納約374mwh的棄風(fēng)，通過多熱源協(xié)調(diào)作用，棄風(fēng)率可降低至約4.8％。

圖11為供暖期電力谷荷時(shí)段熱儲(chǔ)的儲(chǔ)放熱功率變化及熱儲(chǔ)儲(chǔ)能狀態(tài)。在1時(shí)20分前，網(wǎng)上棄風(fēng)主要由一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱和電鍋爐承擔(dān)，此時(shí)段熱儲(chǔ)不參與風(fēng)電的消納。1時(shí)20分后，隨著一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱耗盡，熱儲(chǔ)開始向熱網(wǎng)提供存儲(chǔ)的熱能，熱儲(chǔ)內(nèi)剩余熱量也不斷降低。約4時(shí)10分，熱儲(chǔ)內(nèi)剩余熱能達(dá)到熱儲(chǔ)能量存儲(chǔ)下限，如無熱能輸入，則熱儲(chǔ)亦不向熱網(wǎng)輸送熱能。4時(shí)10分后，熱儲(chǔ)參與消納風(fēng)電的能力減弱，熱儲(chǔ)剩余熱量狀態(tài)多維持在設(shè)計(jì)儲(chǔ)能狀態(tài)下限附近。

電力谷荷時(shí)段供暖系統(tǒng)各熱源的出力情況如圖12所示。在0時(shí)前，由于棄風(fēng)功率較小，多熱源棄風(fēng)消納介入程度較弱。此時(shí)段供暖系統(tǒng)的熱量來源絕大部分來自于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組；0時(shí)至1時(shí)20分，電網(wǎng)棄風(fēng)功率增大，一級(jí)熱網(wǎng)介入強(qiáng)度增加，供暖系統(tǒng)中由一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱提供的熱能比例增加，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱出力下降。電鍋爐對(duì)凈負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差導(dǎo)致的棄風(fēng)供暖消納主要存儲(chǔ)至熱儲(chǔ)；1時(shí)20分后，一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱耗盡，不再作為熱源向熱負(fù)荷額外的熱能，此時(shí)后熱網(wǎng)熱能主要由熱電機(jī)組和附加熱源提供。1時(shí)20分至4時(shí)10分，棄風(fēng)功率持續(xù)維持在較高的范圍，附加熱源內(nèi)熱儲(chǔ)和電鍋爐均向熱負(fù)荷提供較多熱能以降低熱電機(jī)組出力，提高棄風(fēng)消納。4時(shí)后，由于熱儲(chǔ)剩余熱能接近設(shè)計(jì)下限，附加熱源的熱量輸出主要由電鍋爐承擔(dān)，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱出力也隨之上升。5時(shí)后，棄風(fēng)狀況減弱，附加熱源退出參與棄風(fēng)消納，供熱系統(tǒng)熱源由熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)。

第二層級(jí)熱源間協(xié)調(diào)調(diào)度

根據(jù)兩級(jí)式協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化方法，在第一級(jí)系統(tǒng)層級(jí)確定了一級(jí)熱網(wǎng)、附加熱源和熱電機(jī)組間的調(diào)度策略后，在第二級(jí)要制定各機(jī)組間、各一級(jí)熱網(wǎng)間和各附加熱源間的調(diào)度策略。

熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度

根據(jù)各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)度成本，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法所得到的電力谷荷時(shí)段各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力分配如圖13所示。在1時(shí)20分前，供熱系統(tǒng)附加熱能主要來自一級(jí)熱網(wǎng)釋放儲(chǔ)能。在此時(shí)段，為保證各供暖區(qū)域熱網(wǎng)儲(chǔ)熱得到充分利用，各一級(jí)熱網(wǎng)等比例釋放內(nèi)能，各一級(jí)熱網(wǎng)對(duì)應(yīng)的熱電機(jī)組熱出力也等比例下降。至1時(shí)20分，三個(gè)供暖區(qū)一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)能均耗盡，開始由附加熱源向供暖系統(tǒng)提供附加熱能。1時(shí)20分后，通過動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對(duì)各熱電機(jī)組調(diào)度熱出力分?jǐn)傔M(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可知，3號(hào)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)度成本最低，因此首先降低3號(hào)機(jī)組的熱出力，而后依次為2號(hào)、1號(hào)以及6號(hào)、5號(hào)、4號(hào)。當(dāng)單臺(tái)機(jī)組熱出力下降不能滿足要求時(shí)，依次優(yōu)先保證調(diào)度成本低的機(jī)組。

一級(jí)熱網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度

在電力谷荷時(shí)段前期，利用一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電機(jī)組調(diào)峰能力的增加，且一級(jí)熱網(wǎng)內(nèi)儲(chǔ)存的熱能成本最低，故在優(yōu)先利用一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱進(jìn)行棄風(fēng)消納。隨著一級(jí)熱網(wǎng)不斷向熱負(fù)荷傳遞所儲(chǔ)熱能，其剩余儲(chǔ)熱不斷降低，圖14為電力谷荷時(shí)段，各供暖區(qū)域一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)能變化情況。1時(shí)20分前，各供熱區(qū)一級(jí)熱網(wǎng)等比例向熱負(fù)荷釋放儲(chǔ)熱，至1時(shí)20分，一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱釋放完畢。

熱儲(chǔ)協(xié)調(diào)調(diào)度

如圖15所示，在電力谷荷時(shí)段前期，向熱負(fù)荷釋放附加熱能主要由一級(jí)熱網(wǎng)承擔(dān)，在此時(shí)段，熱儲(chǔ)基本不參與棄風(fēng)消納。熱儲(chǔ)的的剩余熱量與熱儲(chǔ)的儲(chǔ)、放熱功率相關(guān)。在1時(shí)20分前，供熱系統(tǒng)附加熱量由一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)能提供，熱儲(chǔ)不參與棄風(fēng)消納，其剩余熱量也不發(fā)生變化。1時(shí)20分后，一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱耗盡，熱儲(chǔ)開始參與棄風(fēng)消納，隨著熱儲(chǔ)不斷放熱，各熱儲(chǔ)的剩余熱量均開始下降。至4時(shí)10分時(shí)各熱儲(chǔ)剩余熱量接近設(shè)計(jì)下限且棄風(fēng)狀況開始緩解，因4、5、6號(hào)熱電機(jī)組調(diào)度成本較高，其所對(duì)應(yīng)的熱儲(chǔ)不再參與風(fēng)電消納，3、2、1號(hào)熱儲(chǔ)依次參與風(fēng)電消納。5時(shí)后，棄風(fēng)發(fā)生較少，所有熱儲(chǔ)不再參與棄風(fēng)消納。

電鍋爐協(xié)調(diào)調(diào)度

圖16為供暖期電力谷荷時(shí)段附加熱源各電鍋爐用電情況。在1時(shí)20分前，棄風(fēng)消納主要由一級(jí)熱網(wǎng)儲(chǔ)熱完成，電鍋爐負(fù)責(zé)對(duì)凈負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差導(dǎo)致的棄風(fēng)進(jìn)行消納，此時(shí)段各熱儲(chǔ)均處于滿載狀態(tài)，電鍋爐轉(zhuǎn)化的熱能應(yīng)直接輸送至熱網(wǎng).此時(shí)段對(duì)電鍋爐的選擇也是調(diào)度成本低的熱電機(jī)組對(duì)應(yīng)的電鍋爐優(yōu)先。1時(shí)20分后，熱負(fù)荷的附加熱量完全由附加熱源提供，1時(shí)20分至2時(shí)45分為棄風(fēng)最嚴(yán)重時(shí)段，各電鍋爐均處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)以最大程度地消納棄風(fēng)。2時(shí)45分后，隨著棄風(fēng)減弱，各電鍋爐出力下降。4時(shí)10分，熱儲(chǔ)剩余容量接近設(shè)計(jì)下限，此后棄風(fēng)消納主要由電鍋爐承擔(dān)。

本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。