[發明專利]一種提高風電消納能力的電極式電鍋爐配置方法

在審

• 申請號: 201811370018.5
• 申請日: 2018-11-17
• 公開（公告）號: CN109284943A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 李振宇;葛延峰;劉博;李昭;李響;張艷軍;陳剛;黃大為
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司阜新供電公司;東北電力大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04;G06Q50/06;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/00
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種提高風電消納能力的電極式電鍋爐配置方法，其特征是，它包括的內容有：

1)地區電極式電鍋爐容量需求的確定

首先確定地區供暖期對電極式電鍋爐的容量需求，綜合考慮地區內風電場的棄風情況與熱負荷情況，考慮配置電極式電鍋爐后的地區能耗最小，以成本最小為目標建立地區電極式電鍋爐的最大容量配置模型，目標函數如式(1)～式(3)所示：

式中：F_c為總的煤耗成本；F₁為熱電機組煤耗量；F₂為純凝機組的煤耗量；T為時段數，N為熱電機組數，S為純凝機組數；a₀～a₅為熱電機組的擬合系數；為熱電機組i在t時段的熱出力，為熱電機組i在t時段的電出力；b₀～b₂為純凝機組的擬合系數；為純凝機組s在t時段的電出力；

以地區棄風最小為目標建立電極式電鍋爐的最優配置目標函數如式(4)所示：

式中：(4)中F為總棄風功率；M為風電機組數；為風電機組m在t時段的預測出力；為風電機組m在t時段的實際出力；

約束條件如式(5)～式(14)所示：

式中：η為電極式電鍋爐的電熱轉化效率；k_CHP為熱電機組背壓工況下的斜率；P_t^E為熱電廠側配置的電鍋爐容量；為熱電機組i的上網熱量，為熱電機組i的上網電量；P_t為t時段電負荷，H_t為t時段熱負荷；為熱電機組i的電出力下限，為熱電機組i的電出力上限，為熱電機組i的熱出力下限，為熱電機組i的熱出力上限；為熱電機組i在t-1時段的電出力；為純凝機組s的電出力上限，為純凝機組s的電出力下限；為熱電機組i的向下調節速率，為熱電機組i的向上調節速率，為純凝機組s的向下調節速率，為純凝機組s的向上調節速率；為熱電機組i降低的強迫出力；為純凝機組s在t-1時段的電出力。

模型1：式(1)～式(3)和式(6)～式(14)，利用模型1可以得到地區煤耗成本最小的情況下的電極式電鍋爐最大安裝容量；模型2：式(4)和式(6)～式(14)，利用模型2可以得到地區風電棄風最小的情況下的電極式電鍋爐的最大安裝容量，在不考慮電極式電鍋爐的安裝成本情況下，在模型1與模型2的經濟效益相等時的最大電極式電鍋爐的安裝容量，即為地區可以安裝的最大容量，地區經濟效益計算為式(15)：

f＝C_p-F_cc_co (15)

式中：f表示地區的總經濟效益；C_p表示總發電收益；c_co為標準煤價格、元/噸，c_e上網電價、元/MWh，c_h售熱價格、元/MWh；

存在模型1的經濟效益f₁與模型2的經濟效益f₂相等的情況，即f₁＝f₂時，可得地區最大電極式電鍋爐配置容量范圍，存在模型1與模型2配置容量相等情況，即最大的地區最大配置容量；

2)電極式電鍋爐的最優配置

確定地區電極式電鍋爐的最大配置容量之后，綜合考慮各熱電廠的實際情況進行容量分配，以各個熱電廠的經濟效益最大，考慮風電場的調峰補償費用支付上限，在滿足地區熱電平衡的條件下，建立如下電鍋爐最優配置模型如下:

針對熱電廠參與調峰輔助服務情況，參照東北監能市場[2016]252號文件《東北電力輔助服務市場運營規則(試行)》中的實時深度調峰的相關規定：“火電廠獲得補償費用根據開機機組不同時段調峰深度所對應的兩檔階梯電價進行統計，補償費用由省內負荷率高于深度調峰基準的火電廠、風電場、核電廠共同分攤”，由此熱電廠供暖期參與實時深度調峰獲得相應的調峰補償費用，風電場作為調峰資源使用者，支付相應的調峰費用，以熱電廠的總經濟效益最大和風電場的日成本最小建立多目標優化模型，因此對于熱電廠其配置電極式電鍋爐的容量目標函數如式(17)～式(20)：

式中：F_s為地區所有熱電廠的收益之和；F_l為電極式電鍋爐總的配置成本折算值；P_i^E為第i座熱電廠配置的電極式電鍋爐容量；T_l為電極式電鍋爐的使用年限；ρ為電極式電鍋爐是年均維護費用；h_l為電極式電鍋爐的年利用小時數；c_l為電極式電鍋爐單位容量的建設成本；N_ch、N_x分別為熱電廠數和第x座熱電廠的機組數；為t時段第n檔調峰電量，n取值為1或2；c_n為第n檔的調峰電價；ε為罰因子；U_t,n為機組負荷率，U_t,1、U_t,2是電力調峰輔助服務市場中對熱電機組參與有償調峰的電量進行檔位劃分的負荷率值，為常數；為地區可配置的最大的電極式電鍋爐的容量；Δt為所選取的時段長度。

進行多目標協同優化以式(5)～式(14)、式(21)為約束條件和式(17)～式(20)為目標函數，進行多目標協同優化，生成地區熱電廠電極式電鍋爐的最優配置方案。