[發明專利]一種熱電聯產機組模型的建模方法及裝置

有效

• 申請號: 202110300979.4
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113032991B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 陳新宇;金天昱;陳霞;文勁宇;潘弘宇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;F01D13/02;F01D15/10;F01D17/10;F01K7/34;F01K7/38;G06F111/04;G06F113/06;G06F119/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發明公開了一種熱電聯產機組模型的建模方法及裝置，屬于電氣工程領域，本發明基于傳統的爬坡約束模型，加入了由供熱蝶閥控制的熱力輸出變化的影響；同時，考慮了熱電聯產機組的精細化模型，包括蒸汽蝶閥、高壓缸、中壓缸、低壓缸、油動機和供熱蝶閥等，從而得到了精細考慮熱電耦合特性的熱電聯產機組模型；使得在改進模型下，能夠同時控制進汽口蒸汽的輸入量和供熱蝶閥的開度，以快速實現熱電聯產機組增加或減少電力輸出，如此，熱電聯產機組能夠有更快的爬坡本領，更能適應于爬坡壓力大的場合，從而，提升了熱電聯產機組的運行靈活性，有利于系統消納風電和光伏。

技術領域

本發明屬于電氣工程領域，更具體地，涉及一種熱電聯產機組模型的建模方法及裝置。

背景技術

在低碳化的背景下，我國風電和光伏的裝機容量迅速提升，截止2019 年底均超過200GW，而由于風電和光伏出力的波動性大等因素，我國棄風和棄光問題仍然比較嚴重。熱電聯產機組作為一種能同時產生熱能和電能的設備，在供熱時期起到非常大的作用，但由于其“以熱定電”的運行方式，運行靈活性很差。再加上部分省份早高峰電力爬坡壓力大的因素，導致了棄風和棄光的現象更加的明顯。目前主要采用熱電聯產機組配以電鍋爐和儲熱裝置的方式提升風電和光伏的消納，但這并未從根本上改善機組的運行靈活性，仍然存在較大的棄風和棄光問題。因此，為了破除熱電聯產機組“以熱定電”的運行方式，提升系統消納風電和光伏的能力，迫切需要一種精細考慮熱電耦合特性的熱電聯產機組模型來從根本上提升其運行靈活性。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種熱電聯產機組模型的建模方法及裝置，旨在解決熱電聯產機組爬坡壓力大、運行靈活性差導致系統產生大量棄風和棄光的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種熱電聯產機組模型的建模方法，包括以下步驟：

S1：由進入高壓缸的蒸汽量、進入熱網進行熱交換的蒸汽 比例、高壓缸和中壓缸中總的單位蒸汽做功系數、低壓缸中的單位蒸汽做功系數，得到熱電聯產機組的電力輸出；

S2：由所述進入高壓缸的蒸汽量、所述進入熱網進行熱交換的蒸汽 比例、熱交換的效率，得到熱電聯產機組的熱力輸出；

S3：基于所述電力輸出和熱力輸出，以及熱電聯產機組的最大電力輸出增加速率和減少速率，構建熱電聯產機組爬坡約束模型。

進一步地，所述電力輸出表示為：

式中，表示在t時刻第i臺熱電聯產機組的電力輸出，G_t表示為進入高壓缸的蒸汽量，α_t表示為進入熱網進行熱交換的蒸汽 比例，η₁表示高壓缸和中壓缸中總的單位蒸汽做功系數，η₂表示低壓缸中的單位蒸汽做功系數。

進一步地，所述熱力輸出表示為：

式中，表示在t時刻第i臺熱電聯產機組的熱力輸出，G_t表示為進入高壓缸的蒸汽量，α_t表示為進入熱網進行熱交換的蒸汽 比例，η_h表示熱交換的效率。

進一步地，所述熱電聯產機組爬坡約束模型表示為：

式中，和分別表示在t-1時刻第i臺熱電聯產機組的電力和熱力輸出，和分別表示第i臺熱電聯產機組的最大電力輸出增加速率和減少速率，η_2h表示η₂除以η_h的結果。

進一步地，在考慮在機組組合時，所述熱電聯產機組爬坡約束模型表示為：