[發明專利]一種基于場景劃分的電熱綜合系統棄風消納協調調度模型

在審

• 申請號: 201710463002.8
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107341593A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 崔楊;陳志;莊妍;嚴干貴
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所22102
• 代理人: 陳傳林

技術領域

本發明涉及風電聯網協調調度領域，是一種基于場景劃分的電熱綜合系統棄風消納協調調度模型。

背景技術

近年來，中國風電主要以大規模風電場群的形式迅猛發展，截止2015年年底，風電總裝機容量已達129GW，占總裝機容量的8.6％。然而棄風問題愈漸嚴重，2015年中國全年棄風電量339億千瓦時，其中北方地區的總棄風電量達337億千瓦時，占全國總棄風電量的99.41％，其冬季供暖期棄風量巨大的問題尤為突出。造成該問題的主要原因有三點：電能生產和消費的不對稱性、電網傳輸通道限制以及熱電聯產機組的熱電耦合生產方式。熱電聯產機組因其效率高的特點成為解決能源危機的有效途徑，但廣泛利用熱電聯產機組進行熱電聯供與大規模可再生能源接入之間的矛盾卻對未來能源系統的運行造成挑戰。

在直接供熱系統中，熱電聯產機組的電熱耦合特性是電力系統和熱力系統聯系的關鍵，然而，在大規模間歇式能源接入以及高熱電聯產機組占比的場景下，系統消納間歇式能源的能力需進一步提升。因此，從解耦電熱耦合約束的角度出發，在電熱聯合系統中加入儲熱裝置是一個較好的解決途徑。此外，利用電鍋爐、熱泵等設備增加地區用電負荷也是解決風電消納問題的有效途徑。隨著儲熱、電鍋爐和熱泵等裝置在電熱聯合系統中的逐漸應用，促使電熱聯合系統形成新的能源調度管理機制以適應系統的運行。在單獨考慮儲熱裝置和電鍋爐對于消納棄風的作用基礎上，對儲熱裝置與電鍋爐協調供熱時的棄風消納效果進行深入的分析可為調度部門制定調度計劃提供理論依據。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提出一種基于場景劃分的電熱綜合系統棄風消納協調調度模型，該模型采用含精英策略遺傳算法(EGA)與內點法(IPM)相結合的方法求解，旨在通過在熱電聯產機組側配置儲熱裝置以及在電網負荷側配置電鍋爐的方式解耦熱電耦合約束，提升風電上網空間。

本發明的目的是由以下技術方案來是實現的：一種基于場景劃分的電熱綜合系統棄風消納協調調度模型，其特征是，利用場景劃分的方法處理熱電聯產機組的電熱關聯約束，采用分場景EGA-IPM法進行電熱聯合經濟調度，外層采用EGA確定儲熱裝置最佳工作計劃，設置各個時段的儲、放熱功率，內層采用分場景Hessian矩陣內點法得到最佳電熱聯合調度計劃，具體包括以下步驟：

1)電熱綜合系統結構確立

電熱綜合系統由風電場群、常規火電機組、含儲熱熱電聯產機組和電鍋爐組成，儲熱裝置設置在熱電聯產機組側以解耦電熱耦合約束，增加其出力的靈活性；電鍋爐設置在電負荷側，在棄風時接入供熱以消納棄風；

2)棄風消納協調調度模型優化目標的建立

電熱聯合經濟調度通常以系統發電成本最小為調度目標，為檢驗儲熱裝置及電鍋爐消納棄風功率的效果，在成本中加入棄風成本，故模型的目標函數包含機組運行成本和棄風成本兩部分如式(1)-式(3)所示：

Cost＝Cost_opr+Cost_wcur(1)

其中：m為熱電聯產機組總臺數；

n為常規火電機組總臺數；

a_i,b_i,c_i,d_i,e_i,f_i為熱電聯產機組運行成本系數；

P_i為第i臺機組的電出力；

P^H_i為第i臺熱電聯產機組的熱出力；

ε為棄風成本系數；

k為風電場個數；

P_w為第w個風電場的出力；

P_L為系統總負荷；

當使用內點法對上述目標進行優化時，參照內點法求解非線性規劃的一般形式，按照棄風發生與否，不包含常數項的內點法優化目標分別為：

無棄風時的優化目標：

g₀＝[b₁,b₂,b_n,b_n+1,…b_m+n,e_n+1,…e_m+n]^T(7)

有棄風時的優化目標：