[發明專利]一種面向風電消納的考慮熱負荷彈性及熱網特性的電熱聯合調度模型

在審

• 申請號: 201910034296.1
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN110232640A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 林俐;顧嘉;張玉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向風電消納的考慮熱負荷彈性及熱網特性的電熱聯合調度模型，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：分析采暖用戶的用熱舒適度，根據用戶晝夜舒適度要求的不同設定PMV分段限定范圍；

步驟二：考慮熱負荷的需求彈性，將傳統熱平衡等式約束轉化為區間約束；

步驟三：以總煤耗最小且最大限度接納風電為優化目標，建立考慮熱負荷彈性及熱網特性電熱聯合調度模型。

2.根據權利要求1所述的電熱聯合調度模型，其特征在于，所述步驟一具體包括：

S1：熱舒適度與熱慣性；

供熱過程中，受熱介質的溫度變化通常滯后于傳熱介質的溫度變化，這種熱慣性使得采暖建筑在停止供熱的一段時間內仍能保持舒適的溫度；此外，用戶對溫度舒適度的感知也具有一定彈性，當供熱溫度在一定范圍內改變時不會影響用戶的用熱體驗；基于這種熱感知的模糊性與采暖建筑的熱慣性，采暖熱負荷可視為電力系統的靈活“電源”，利用熱負荷的彈性，犧牲用戶部分可接受范圍內的熱舒適度，能夠為風電提供更多的彈性上網空間，增強系統在風電高發時段的消納能力，進一步提高整個系統的運行經濟性；

S2：根據用戶晝夜舒適度要求的不同設定PMV分段限定范圍；

引入PMV指標表征用戶的熱舒適度彈性，PMV指標以7級標尺對應人體的7種熱感覺，PMV值為0時對應人體的最佳熱舒適狀態，PMV為+1，+2，+3分別表示稍暖、暖與熱，PMV為-1，-2，-3分別表示稍涼、涼與冷。根據ISO7730標準，PMV指標在±0.5之間波動時，用戶不會感覺到溫度變化的明顯差異；而中國現有《采暖通風與空氣調節設計規范》中限定PMV處于±1之間，也可滿足冬季室內用戶的用熱舒適度需求。由于用戶在白天活動頻繁，熱感知能力相對夜間更為靈敏，對舒適度的要求相對較高，而夜間對舒適度要求可適當放寬，因此本發明對PMV值進行分時限定。

3.根據權利要求1所述的電熱聯合調度模型，其特征在于，所述步驟二具體包括：

傳統熱平衡約束為等式約束，即供熱量與需求量時刻相等：

∑Q_CHP+∑Q_E＝∑Q_L (1)

式中：∑Q_CHP為系統熱電機組總熱功率，GJ/h；∑Q_E為系統各電鍋爐的總熱功率，GJ/h；∑Q_L為系統總熱負荷，GJ/h；

由PMV值計算公式及其分段限制范圍，可求得人體周圍環境溫度t_a的變化范圍；此時用戶的熱需求量不再為固定值，由此得到考慮熱負荷彈性的熱平衡約束：

∑Q_Lmin≤∑Q_CHP+∑Q_E≤ΣQ_Lmax (2)

式中：ΣQ_Lmin、ΣQ_Lmax分別為滿足用戶熱舒適度要求的系統最小、最大總熱負荷值，GJ/h；k_up、k_down定義為供熱彈性系數，分別對應PMV值的上、下限，其表達式為：

其中：T為標準供熱環境空氣溫度；t_amin、t_amax分別為求得t_a的最小、最大邊界值。

4.根據權利要求1所述的電熱聯合調度模型，其特征在于，所述步驟三具體包括：

S1：以系統總煤耗量最小，同時最大限度地接納風電上網為優化目標，建立含熱平衡區間約束的電熱聯合調度模型；經熱網特性與熱負荷彈性的協同作用，賦予系統靈活的調節空間，在實現風電消納的同時最大限度地降低煤耗成本：

調度模型優化函數為：

式中：F為系統總煤耗量，t；為t時段第n臺熱電機組的煤耗量，t/h；為t時段第m臺純凝火電機組煤耗量，t/h；為t時刻系統棄風量，MW·h；T為一個調度周期的總時段數；ΔT為一個調度時段的時間間隔，h；N為熱電機組數量；M為純凝機組總數；γ為棄風懲罰系數，t/(MW·h)；其中純凝機組與熱電機組的煤耗分別由、F_CON＝a₀+a₁P+a₂P² F_CHP＝b₀+b₁P+b₂D+b₃P²+b₄PD+b₅D²得到，D為抽汽量，P為發電功率，a₀～a₂、b₀～b₅均為擬合系數；

約束條件為：

1)電平衡約束：

式中：分別為t時段熱電機組、純凝機組以及電鍋爐的總電功率，MW；分別為t時段的風電上網功率與供電總負荷，MW；A_f為棄風標志量，A_f＝1表示電鍋爐開啟，A_f＝0表示電鍋爐關閉；

2)熱平衡區間約束：

式中：J為熱電廠所帶換熱站總數；為t+Δt時段第j個換熱站的等效補償熱功率(熱量傳輸損失)，GJ/h；Δt為熱電機組到換熱站j的延時，h，由取整處理得到，其中[Δt]表示不比Δt大的最大整數；分別表示當選取[Δt]、[Δt]+1為延時時間時，系統的熱負荷相對于不計延時熱負荷的變化量，GJ/h；

3)電鍋爐啟停約束：

式中：為t時刻第m臺純凝機組最低電出力，MW；為t時刻第n臺熱電機組抽汽速率為D時的最低電出力，MW，其電出力下限由熱負荷按抽汽容量比例分配后得到；

4)其他約束：

包括各機組和電鍋爐的出力約束、以及機組爬坡約束，在此不再贅述；

S2：基于Matlab仿真軟件，采用粒子群優化算法對調度模型進行求解得到具體調度結果；

S3：結算該日系統的煤耗量與棄風率。