[發明專利]基于熱慣性的熱電聯產系統混合時間尺度調度方法

有效

• 申請號: 201811160517.1
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109472050B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 顧偉;姚帥;周蘇洋;陸帥;吳晨雨;潘光勝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明提供一種基于熱慣性的熱電聯產系統混合時間尺度調度方法，首先建立區域熱網熱慣性模型與建筑物熱慣性模型，其次建立熱電聯產系統混合時間尺度調度模型，包括日前調度模型?日內滾動調度模型?實時調度模型?自動發電控制模型，最后基于設備運行約束和負荷特性分別確定日前調度模型、日內滾動調度模型和實時調度模型下各供電、供熱設備的調度時間尺度。本發明所提出的混合時間尺度調度方法充分考慮了電、熱子系統的傳輸網絡和負荷特性差異，通過將供熱系統熱慣性作為約束條件加入優化調度模型中，并協調四個模型相互配合，最大限度地促進熱電聯產系統消納可再生能源，并逐級降低可再生能源和負荷不確定性對系統功率平衡的影響。

技術領域

本發明涉及一種熱電聯產系統優化調度方法，具體屬于能源系統運行優化技術領域。

背景技術

熱電聯產(Combined Heat and Power Generation,CHP)作為一種高效地能源利用方式，已經獲得了世界范圍內學術界和工業界的廣泛關注。截至2016年底，世界熱電聯產機組總裝機容量已經達到755.2GW，其中亞太地區和歐洲地區分別占據了46％和39％。在荷蘭、芬蘭和丹麥，熱電聯產機組已經占據了火電總機組數目的60％以上；在中國， 80％的工業供熱和30％的民用供熱均由熱電聯產機組提供。

一方面，熱電聯產機組在提升能源利用率和減少環境污染方面帶來了良好效益；另一方面，機組發電和發熱之間存在的強耦合性限制了系統的運行靈活性，這一問題將隨著越來越多具有隨機輸出特性的可再生能源(如風電和光伏)接入電網而日益突出。例如，在中國東北地區，冬季夜間的熱負荷需求遠大于白天，這與風電場的輸出電功率特性截然相反。由于熱電聯產機組通常運行在“以熱定電”的模式，夜間機組為了滿足大量的熱負荷需求不得不增加熱功率輸出，機組的電功率輸出也隨之增加，這些多出的電功率擠占了用于消納夜間大量風電的空間，為了保證系統的安全穩定運行，不得不大規模棄風。根據國家能源局的統計數據，2017年全國總棄風量達到419億千瓦時，甘肅、新疆和吉林省的棄風比例分別達到了33％、29％和21％。由此可見，如何協調熱電聯產機組的推廣與促進風電消納已經成為阻礙熱電聯產系統可持續發展的一個關鍵問題。

雖然已有文獻提出了配置儲能電站、蓄熱罐、蓄熱槽等主動儲能裝置，以及利用以區域熱網的熱慣性和建筑物的蓄熱特性為代表的被動式儲熱裝置來提升風電消納等措施。但是這些措施需要增加額外的投資成本，并且消納風電的潛力有限。

發明內容

發明目的：為減少投資成本，并且最大限度地促進熱電聯產系統消納可再生能源本發明提供一種基于熱慣性的熱電聯產系統混合時間尺度調度方法。

技術方案：本發明提供一種基于熱慣性的熱電聯產系統混合時間尺度調度方法，首先建立基于熱力學定律建立供熱系統熱慣性模型，該模型包括兩個方面內容：一是由區域熱網的傳輸時延和蓄熱能力而造成的區域熱網熱慣性模型；二是由建筑物圍護結構的蓄熱特性而造成的建筑物熱慣性模型。其次建立熱電聯產系統混合時間尺度調度模型，包括日前調度模型-日內滾動調度模型-實時調度模型-自動發電控制模型四個模型，各模型內部的供電、熱設備依據不同時間尺度進行調度，四個模型相互配合，逐級降低可再生能源和負荷不確定性對系統功率平衡的影響。最后考慮電、熱子系統在運行特性方面的差異，基于設備運行約束和負荷特性分別確定日前調度模型、日內滾動調度模型和實時調度模型下各供電、供熱設備的調度時間尺度。

有益效果：本發明所提出的混合時間尺度調度方法充分考慮了電、熱子系統的傳輸網絡和負荷特性差異，通過將供熱系統熱慣性作為約束條件加入優化調度模型中，并協調四個模型相互配合，可以最大限度地促進熱電聯產系統消納可再生能源，并逐級降低可再生能源和負荷不確定性對系統功率平衡的影響。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構圖；

圖2是本發明的流程圖；

圖3是本發明的電功率調度結果圖；