[發明專利]基于熱電聯產的光熱發電及熱電機組聯合調峰優化模型

有效

• 申請號: 201711406719.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108256670B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 汪寧渤;丁坤;董海鷹;房磊;李津;周識遠;陳釗;馬明;張健美;陟晶;黃蓉;張珍珍
• 申請（專利權）人: 甘肅省電力公司風電技術中心;國網甘肅省電力公司;蘭州交通大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/28
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

1.一種基于熱電聯產運行模式的光熱發電及熱電機組聯合調峰優化模型，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1，分析光熱發電運行機理并根據其能量流動過程建立其簡化模型；

步驟2，建立抽汽式熱電機組運行模型；

步驟3，建立基于熱電聯產運行模式的光熱發電與熱電機組聯合系統運行模型；

步驟4，根據系統中各機組運行約束，建立聯合系統調峰優化模型；

步驟1具體包括，

1)分析光熱發電運行機理；

2)建立基于熱電聯產運行模式的光熱電站簡化模型；

其中，P_t^th,S-H為傳熱流體在光場中所吸收的熱功率；P_t^th,H-P為傳熱流體輸送至PC環節的熱功率；P_t^th,T-H、P_t^th,H-T為傳熱流體與蓄熱系統之間的熱交換功率；為光熱電站對外供熱功率；

3)系統接收到的功率為，

P_t^th,solar＝η_SFS_SFR_t

其中，η_SF為光熱轉換效率；S_SF為鏡場面積；R_t為t時刻的光照直接輻射指數DNI；

4)系統所能利用的光熱功率由此輸入值和棄光量共同決定，

P_t^th,S-H＝P_t^th,solar-P_t^th,curt

其中，P_t^th,curt為光熱電站棄光功率；

5)蓄熱系統的充、放熱過程都會引起熱損失，因此利用充、放熱效率來刻畫這一特性，

P_t^th,c＝η_cP_t^th,H-T

P_t^th,d＝P_t^th,T-H/η_d

其中，P_t^th,c、P_t^th,d為蓄熱系統充、放熱功率；η_c、η_d為蓄熱系統充放熱效率；

6)PC模塊的能量流刻畫為輸入熱功率和電功率的函數關系，

其中，為PC模塊電功率；

步驟2具體包括,

建立基于抽汽式熱電機組運行原理,建立抽汽式熱電機組運行模型：

其中，c_v(0)表示機組進氣量不變時多抽取單位供熱功率后發電功率的減小量，c_v1表示機組在最大進氣量時的c_v值，c_v2表示機組在最小進氣量下的c_v值；c_m(0)為機組的背壓工況彈性系數；與分別為機組在純凝工況時的最大、最小電出力；為機組最大供熱功率；為機組背壓工況曲線與在橫軸上的截距；為機組供熱功率；

步驟3具體包括，

1)分析光-熱聯合系統電熱運行特性

2)評估光-熱聯合系統調峰能力

設采暖負荷為h，采用熱電機組單獨供熱，則其最大發電功率為：

最小發電功率為：

此時，機組的調峰容量為：

而與光熱電站組成聯合系統后，設光熱電站供熱功率為由聯合系統熱電特性可知，在熱負荷為h時，熱電機組最大發電功率變為：

最小發電功率變為：

此時，機組的調峰容量為：

因此，由于光熱電站供熱為系統增加的調峰容量為：

ΔS＝ΔS₁+ΔS₂＝S₂-S₁

其中，所增加的上調峰容量為：

下調峰容量為：

由此可見，系統調峰容量增量與光熱電站供熱功率呈線性關系，隨著光熱電站供熱功率的增加，系統調峰容量增量也越大；

3)建立光-熱聯合系統運行模型

根據光熱聯合系統電熱運行特性及調峰能力，建立光-熱聯合系統運行模型：

其中，為機組在最小電出力下的供熱功率；h為熱負荷；為光熱電站供熱功率；為光熱電站最大供熱功率；

步驟4具體包括，

1)建立基于系統運行經濟性的目標函數；

minF＝F₁+F₂

其中，F₁為純凝式機組運行成本；F₂為熱電機組運行成本；

對于純凝式機組，其運行成本可近似表示為其發電功率的二次函數，

其中：a_i、b_i、c_i為純凝式機組發電成本系數，且均大于零；T為總時刻數；n為機組臺數；P_i,t為純凝機組發電功率；

由于熱電機組還承擔供熱任務，根據其電熱運行特性，其運行成本為電、熱出力折算為純凝工況下的發電成本，因此熱電機組運行成本為，

其中，P_CHP,i,t為第i臺熱電機組在t時刻時其供熱功率與發電功率折算為純凝工況時的發電功率；為第i臺熱電機組在t時刻時的發電功率；為第i臺熱電機組在t時刻時的供熱功率；m為熱電機組臺數；A_i、B_i、C_i、D_i、E_i、F_i為熱電機組的發電成本系數，由a_i、b_i、c_i及c_v計算得到；

2)建立光熱電站不等式約束；

①爬坡約束

其中，R為光熱電站汽輪機組爬坡速率；

②蓄熱系統容量及運行約束

蓄熱系統的性能對光熱電站的運行特性有很大影響，主要運行限制就是其容量約束；與此同時，為了保證系統安全，蓄熱系統也有最小儲能限制；因此，相關約束為，

其中，為蓄熱系統的最小儲能量；ρ^TES為以FLH為單位描述的蓄熱系統最大容量；

除此之外，蓄熱系統的充/放熱功率在限制范圍內連續可調，但充/放熱不能同時進行，因此，相關約束為：

P_t^th,dP_t^th,c＝0

其中，為最大充放熱功率；

③光熱電站供熱約束

其中，為光熱電站最大供熱功率；

3)建立其他機組運行約束

①熱電機組供熱功率約束

其中，為第i臺熱電機組最小及最大供熱功率；

②熱電機組電出力約束

其中，為第i臺熱電機組最大、最小電出力；K為常數，其中為熱電機組背壓工況曲線在橫軸上的截距；

③熱電機組爬坡約束

其中，為第i臺熱電機組的最大上、下爬坡速率；

④純凝機組有功出力約束

P_i,t,min≤P_i,t≤P_i,t,max

其中，P_i,t,min、P_i,t,max為第i臺純凝式機組有功出力上下限；

⑤純凝式機組爬坡約束

其中，為第i臺純凝機組最大上、下爬坡速率；

4)建立系統平衡約束；

①電力平衡約束

其中，P_wind,t為t時刻風電場出力；L_t為t時刻系統電負荷；

②熱力平衡約束

其中，H_t為t時刻系統熱負荷。