[發明專利]一種提高風電消納的大容量儲熱系統優化控制方法

在審

• 申請號: 201811194477.2
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109494784A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 邵寶珠;李家玨;李軍徽;付英男;邢志同;葛維春
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國網遼寧省電力有限公司;國家電網有限公司;東北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產權代理有限公司 21100
• 代理人: 何學軍;侯景明

本發明涉及風力發電技術領域，是一種提高風電消納的大容量儲熱系統優化控制方法。本發明包括以下步驟：目標函數的構建；電力系統約束；熱負荷需求約束；復合儲能系統約束；儲熱控制策略。本發明大容量電儲熱在儲熱控制方法下運行可以更好的消納棄風功率，并利用棄風功率進行供熱，降低了供熱期燃煤機組對環境的污染；同時增加電負荷水平，為棄風消納提供更多的上網空間并且降低熱電機組出力，提高電力系統的靈活性。隨著大規模儲熱式電鍋爐的應用，制定合適的控制策略對于儲熱式電鍋爐的進一步發展具有更加重要的意思。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，是一種提高風電消納的大容量儲熱系統優化控制方法。

背景技術

據行業統計，2017年，新增并網風電裝機1503萬千瓦，累計并網裝機容量達到1.64億千瓦，占全部發電裝機容量的9.2％。風電年發電量3057億千瓦時，占全部發電量的4.8％，比重比2016年提高0.7個百分點^[1]。然而，風電裝機及并網容量快速增加的同時，風電運行消納問題日益突出。其中，我國“三北”地區棄風最為嚴重，2016年全國棄風電量497億kWh，其中，部分“三北”地區棄風率達到30％以上。利用儲熱式電鍋爐可替代傳統燃煤鍋爐供熱，增加地區用電負荷，提高風電就地消納能力。與電化學儲能系統及其他儲能技術相比，電熱聯合系統成本較低，更具工程實用性，是解決風電消納難題的有效手段。

儲熱式電鍋爐是促進風電消納的有效手段之一，由于熱力系統具有較大的熱慣性，蓄熱式電鍋爐是一種可時移的靈活負載，可作為電網運行的一種調控手段，增加電網靈活性，提高電網的風電接納規模。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提出一種科學合理，適用性強的提高風電消納的大容量儲熱系統優化控制方法，該運行控制方法綜合考慮電力系統、熱負荷和電儲熱系統的多種約束、蓄熱式電鍋爐的技術特性等因素，不僅能夠滿足用戶負荷需求，而且能夠消納更多的棄風電量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種提高風電消納的大容量儲熱系統優化控制方法，包括以下步驟：

第1步：目標函數的構建；

第2步：電力系統約束；

第3步：熱負荷需求約束；

第4步：復合儲能系統約束；

第5步：儲熱控制策略。

所述目標函數的構建，包括：

含風電電網經濟調度以成本，主要考慮一次能源消耗成本，最小為調度目標，棄風嚴重；因此，為提高風電消納水平，目標函數中增加考慮棄風成本及常規機組污染排放的懲罰函數；

該目標函數在增加風電消納的同時對環境保護意義重大；因此，目標函數為：

式(1)中，S_c(i,t)為火力發電機組運行成本函數,萬元；S_e(k,t)為熱電機組運行成本函數，萬元；S為目標函數，萬元；M、N為各類機組臺數；λ為棄風成本懲罰系數；β為污染排放懲罰系數；P_w,qf(t)為t時刻棄風功率，MW；S_p(t)為t時刻排污懲罰函數；T為調度時間,h；t為t時刻；k為熱電機組k，i為機組i；

(1)火力發電機組運行成本函數；

對于純凝式火力發電機組，運行成本函數S_c(i,t)為：