[發明專利]碳交易機制下考慮源荷側響應的電熱滾動調度方法及系統

有效

• 申請號: 202011382441.4
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112488525B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張曉輝;靳兆爍;鐘嘉慶
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06N3/00;G06Q50/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.碳交易機制下考慮源荷側響應的電熱滾動調度方法，其特征在于，包括：

確定用戶的熱負荷需求和電負荷需求；所述熱負荷需求是由熱網模型和引入熱感覺系數的熱網模型約束條件計算得到的，所述熱網模型包括熱延遲模型、熱損耗模型和供熱模型；所述電負荷需求是由用電需求響應模型和引入用電滿意因子的需求響應約束條件計算得到的；

建立碳交易機制下電網系統中各機組設備的綜合能源碳排放配額模型及碳交易機制下電力系統約束條件；所述綜合能源碳排放配額模型包括火電機組配額碳排放量、CHP機組配額碳排放量和電鍋爐配額碳排放量；

基于所述熱負荷需求、所述電負荷需求、所述碳排放配額模型和所述碳交易機制下電力系統約束條件，以運行費用最小為目標建立碳交易獎懲階梯下的目標函數；

采用電熱滾動調度方法，利用優化算法對所述目標函數進行求解，得到最優出力；所述最優出力包括火電機組的最優電出力、CHP機組的最優電出力、CHP機組的最優熱出力、風電機組的最優電出力和電鍋爐的最優熱出力；

所述確定用戶的熱負荷需求和電負荷需求，具體包括：

構建一級熱網管道的熱延遲模型；所述熱延遲模型為

其中，t_de為熱延遲的時間，K_de為延遲系數，v為管道中熱媒流速，L為管道長度；

基于所述熱延遲模型建立一級熱網管道的熱損耗模型；

建立供熱模型；

建立熱網模型約束條件；所述熱網模型約束條件包括熱源熱量交換以及換熱站供回水溫度約束、CHP機組的熱出力約束和引入熱感覺系數的室內溫度變化范圍約束；熱感覺系數其中Tⁱⁿ為室內溫度，T^lo為人體較舒適的溫度范圍下限；T^up為人體較舒適的溫度范圍上限；T^min為溫度變化極限范圍的下限；T^max為溫度變化極限范圍的上限；TSV_T為當前溫度值對應的熱感覺投票值；為T^up時的溫度對應的熱感覺投票值；為T^lo時的溫度對應的熱感覺投票值；Tⁱⁿ變化時，λ_hl在0.33≤λ_hl≤1之間的溫度Tⁱⁿ為室內溫度變化范圍約束；

基于所述熱損耗模型、所述供熱模型和所述熱網模型約束條件計算熱負荷需求；所述熱損耗模型為

T_end(t)＝T_start(t-t_de)-ΔT_loss；

其中，T_end(t)為t時刻的管道末端溫度，T_start(t-t_de)為t-t_de時刻的管道始端溫度，ΔT_loss為熱損耗，ΔT_loss＝k_loss·(T_start(t)-T_out(t))，T_start(t)為t時刻的管道始端溫度，T_out(t)為t時刻的外界溫度；k_loss為熱損耗系數，λ為管道單位長度上的熱傳輸效率，C為流體的熱容，m為管道的流量；

所述供熱模型為

其中，T_tⁱⁿ為t時刻的室內溫度，為t-1時刻的室內溫度，T_t^out為t時刻的室外溫度；Δt為調度時間間隔；C_s為單位供熱面積下的熱容，S為供熱面積；μ是單位供熱面積單位溫差下室內熱量損失；Q_qr,t為t時刻的室內的第qr臺散熱器散熱量，Q_qr,t＝ε_rW_s(T_s-T_n)，ε_r為散熱器的有效系數，T_s為散熱器進水口溫度，T_n為室內平均溫度，W_s為用戶側的熱媒流量熱當量，W_s＝GC_z，G為熱媒循環流量；C_z為供熱系統總熱容，x₁為散熱量的常數系數，x₂為室外溫度的常數系數，x₃為室內溫度的常數系數；

所述熱負荷需求為

H_c＝Q_QR,t+Q_loss,t；

其中，Q_QR,t為t時刻的室內散熱器總散熱量，QR為散熱器數量；Q_loss,t為t時刻的系統熱損耗，Q_loss,t＝ε_gW_sΔT_loss，ε_g為管道傳熱的有效系數；

建立用電需求響應模型及需求響應約束條件；所述需求響應約束條件包括需求響應滿意度約束、需求響應電負荷約束、需求響應電價約束和需求響應電價支付約束；所述用電需求響應模型為

其中e_ij表示i時段對j時段的需求彈性；ΔP_li表示引入需求響應進行優化后i時段的電負荷變化量；P_li表示優化前i時段的電負荷需求；ΔP_j表示優化后j時段的電價變化量；P_j表示優化前j時段的電價；

基于所述用電需求響應模型和所述需求響應約束條件計算電負荷需求；所述電負荷需求為

其中，其中P_L,t為需求響應后t時刻的電負荷需求，P_lt為優化前t時刻的電負荷需求；ΔP_lt為需求響應后t時刻的電負荷需求變化量；P_t為優化前t時刻的電價；ΔP_t為需求響應后t時刻的電價變化量；E為需求彈性矩陣，f為調度時段的個數，e_ff表示第f時段對第f時段的需求彈性；

所述建立碳交易機制下電網系統中各機組設備的綜合能源碳排放配額模型及碳交易機制下電力系統約束條件，具體包括：

建立綜合能源碳排放配額模型；所述綜合能源碳排放配額模型為

E_c＝E_g+E_chp+E_eb；

其中，E_c為綜合能源系統的配額碳排放量；E_g為火電機組配額碳排放量，Ω_g為火電機組集合，δ_e為單位發電量碳排放額配，P_gn為第n個火電機組的電出力；E_chp為CHP機組配額碳排放量，為CHP機組集合，δ_h為單位供熱量碳排放配額，P_hr為第r臺CHP機組的熱出力，P_er為第r臺CHP機組的電出力，ζ為發電量折算成供熱量的折算系數；E_eb為電鍋爐配額碳排放量，Ω_eb為電鍋爐集合，H_ebk為第k臺電鍋爐的熱出力；

建立碳交易機制下電力系統約束條件；所述碳交易機制下電力系統約束條件包括負荷平衡約束、機組出力約束、機組爬坡約束、機組啟動及其停止時的約束和正負旋轉備用約束。