[發明專利]一種考慮熱網特性和熱負荷可調度性的電熱聯合調度方法

有效

• 申請號: 202010099345.2
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111324850B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 曹書秀;張新松;顧菊平;徐楊楊;陸勝男;郭曉麗;李智
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q10/04;G06F17/10;G06Q50/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種考慮熱網特性和熱負荷可調度性的電熱聯合調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、考慮熱源的電熱特性、區域供熱網絡的水力特性和熱力特性、熱負荷的可調度性，建立區域供熱系統模型；

步驟2、基于區域供熱系統模型，建立電熱聯合系統優化調度模型，包括：設定所述電熱聯合系統日煤耗量最小為優化目標，考慮電力系統常規約束、區域供熱網絡熱特性約束和熱負荷可調度性約束；

步驟3、基于區域供熱系統模型、電熱聯合系統優化調度模型得到考慮熱網特性和熱負荷可調度性的電熱聯合系統優化調度結果；

步驟1中的熱源的電熱特性采用公式(1)表示：

公式(1)中，k為熱電聯產機組索引；t為調度時段索引；C_m,k、C_v,k分別為熱電聯產機組k在背壓、進氣工況下的熱電比；P_CHP,k,t為熱電聯產機組k在時段t的電功率；Q_CHP,k,t為熱電聯產機組k在時段t的熱功率；為熱電聯產機組k的電功率上限；Ω_CHP為熱電聯產機組集合；Γ為調度時段集合；E_k為常數；

其中，熱電聯產機組k在時段t的熱功率Q_CHP,k,t采用公式(2)表示：

公式(2)中，C_p為熱水的比熱容；m_f,t為熱源f所在支路在時段t的熱水流量；T_sg,f,t、T_sh,f,t分別為供水、回水網絡中熱源f所在支路在時段t的熱水溫度；f為熱源索引；Ω_HS為熱源集合；

其中，供水、回水網絡中熱源f所在支路在時段t的熱水溫度T_sg,f,t、T_sh,f,t的區間值分別采用公式(3)、(4)表示：

公式(3)、(4)中，分別為供水網絡中熱源所在支路的熱水溫度下限、上限；分別為回水網絡中熱源所在支路的熱水溫度下限、上限；

步驟1中的區域供熱網絡的水力特性和熱力特性包括管道水壓損失約束、節點溫度混合約束、節點流量連續性約束、管道流量范圍約束、管道傳輸時延約束和溫度損失約束；所述管道水壓損失約束采用公式(5)、(6)表示：

公式(5)、(6)中，分別為供水、回水網絡中節點n₁在時段t的水壓損失；分別為供水、回水網絡中節點n₂在時段t的水壓損失；μ_i為管道i的水壓損失系數；m_pg,i,t、m_ph,i,t分別為供水、回水網絡中管道i在時段t的熱水流量；i為管道索引；Ω_pipe為管道集合；

其中，供水、回水網絡中節點n₁、n₂采用公式(7)表示：

公式(7)中，N_start,i、N_end,i分別為管道i首、末端節點索引；

其中，供水、回水網絡中節點n₁在時段t的水壓損失的區間值采用公式(8)表示，供水、回水網絡中節點n₂在時段t的水壓損失的區間值采用公式(9)表示：

公式(8)、(9)中，Y_g^min、Y_g^max分別為供水網絡中節點水壓損失的下限、上限；Y_h^min、Y_h^max分別為回水網絡中節點水壓損失的下限、上限；

所述節點溫度混合約束包括公式(10)—(13)：

公式(10)、(11)中，Ω_start,j、Ω_end,j分別為以熱網節點j為起點、終點的管道集合；分別為供水、回水網絡中管道i在時段t的末端溫度；T_ng,j,t、T_nh,j,t分別為供水、回水網絡中節點j在時段t的熱水溫度；j為熱網節點索引；Ω_node為熱網節點集合；

公式(12)、(13)中，分別為供水、回水網絡中管道i在時段t的首端溫度；

所述節點流量連續性約束包括公式(14)、(15)：

所述管道流量范圍約束包括公式(16)、(17)：

公式(16)、(17)中，分別為供水、回水網絡中管道i的熱水流量上限；

所述管道傳輸時延約束包括公式(18)、(19)：

公式(18)、(19)中，τ_pg,i,t、τ_ph,i,t分別為供水、回水網絡中管道i的傳輸延遲時間；v_pg,i,t、v_ph,i,t分別為供水、回水網絡中管道i的熱水平均流速；L_i為管道i的長度；Δt為調度時段間隔；

所述管道溫度損失約束包括公式(20)—(23)：

公式(20)、(21)中，ΔT_pg,i,t、ΔT_ph,i,t分別為供水、回水網絡中管道i在時段t的溫降量；λ為管道單位長度上的熱傳輸效率；T_po,i,t為管道i在時段t的外界環境溫度；

公式(22)、(23)中，分別為考慮傳輸時延的供水、回水網絡中管道i在時段t的末端溫度；

其中，供水、回水網絡中管道i在時段t的首端溫度的區間值采用公式(24)、(25)表示，供水、回水網絡中管道i在時段t的末端溫度的區間值采用公式(26)、(27)表示：

公式(24)、(25)、(26)和(27)中，分別為供水網絡中管道溫度下限、上限；分別為回水網絡中管道溫度下限、上限；

步驟1中的熱負荷的可調度性采用公式(28)表示：

公式(28)中，Q_HES,g,t為換熱站g在時段t的熱功率；U₁、U₂分別為標準熱負荷下調系數、上浮系數；z為等效熱負荷的時間窗系數；H_j,t為熱網節點j在時段t的標準熱負荷需求；g為換熱站索引；Ω_HES為換熱站集合；

其中，換熱站g在時段t的熱功率Q_HES,g,t采用公式(29)表示：

公式(29)中，m_g,t為換熱站g所在支路在時段t的熱水流量；T_eg,g,t、T_eh,g,t分別為供水、回水網絡中換熱站g所在支路在時段t的熱水溫度；

其中，供水、回水網絡中換熱站g所在支路在時段t的熱水溫度T_eg,g,t、T_eh,g,t的區間值采用公式(30)、(31)表示：

公式(30)、(31)中，分別為供水網絡中換熱站所在支路的熱水溫度下限、上限；分別為回水網絡中換熱站所在支路的熱水溫度下限、上限；

步驟2中的電熱聯合系統日煤耗量采用公式(32)表示：

C＝min(C_TU+C_CHP)??????????????????????????????(32)

公式(32)中，C為電熱聯合系統的日煤耗量；C_TU為系統中火電機組的日煤耗量；C_CHP為系統中熱電聯產機組的日煤耗量；

其中，系統中火電機組的日煤耗量C_TU采用公式(33)表示：

公式(33)中，b_0,l、b_1,l、b_2,l分別為火電機組l煤耗量的二次項系數、一次項系數和常數項；P_l,t為火電機組l在時段t的電功率；l為火電機組索引；Ω_TU為火電機組集合；

其中，系統中熱電聯產機組的日煤耗量C_CHP采用公式(34)表示：

公式(34)中，a_0,k、a_1,k、a_2,k、a_3,k、a_4,k、a_5,k為熱電聯產機組k煤耗量系數；

步驟2中的電力系統常規約束包括功率平衡約束、運行約束、風電功率約束、爬坡約束、旋轉備用約束、潮流約束；所述功率平衡約束采用公式(35)表示：

公式(35)中，P_W,m,t為風電機組m在時段t的風功率；D_n,t為電網節點n在時段t的電負荷需求；n為電網節點索引；Ω_WIND為風電機組集合；Ω_BUS為電網節點集合；

所述運行約束包括公式(36)、(37)與(38)：

公式(36)、(37)與(38)中，P_l^min、P_l^max分別為火電機組l的電功率下限、上限；為熱電聯產機組k的電功率下限；分別為熱電聯產機組k的熱功率下限、上限；

所述風電功率約束采用公式(39)表示：

公式(39)中，為風電機組m在調度時段t的風功率上限；

所述爬坡約束包括公式(40)、(41)：

公式(40)和公式(41)中，P_l^down、P_l^up分別為火電機組l電功率的下爬坡速率和上爬坡速率；分別為熱電聯產機組電功率的下爬坡速率和上爬坡速率；

所述旋轉備用約束包括公式(42)、(43)與(44)：

公式(42)、(43)與(44)中，分別為火電機組l在調度時段t可提供的向上、向下旋轉備用容量；RE_up、RE_down分別為系統向上、向下旋轉備用需求；

所述潮流約束采用公式(45)表示：

公式(45)中，SF_q,n為輸電線路q對節點n注入功率的偏移系數；F_q為輸電線路q的傳輸容量；q為輸電線路索引；Ω_LINE為輸電線路集合。