[發(fā)明專利]一種面向風(fēng)電消納的熱-電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110475209.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN112994053B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊東升;鄭海洪;張化光;周博文;李廣地;金碩巍;羅艷紅;王迎春;閆士杰;楊波;柴琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28;H02J3/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 何圣斐;李洪福

本發(fā)明涉及一種面向風(fēng)電消納的熱?電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃方法，通過配置蓄熱電鍋爐、電儲(chǔ)能裝置以及增大輸電線路傳輸能力來抑制風(fēng)電快速波動(dòng)、緩解輸電線路堵塞；提出風(fēng)電不確定性模型和儲(chǔ)能系統(tǒng)消納風(fēng)電控制策略；以輸電網(wǎng)前期投資成本和系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)，綜合考慮系統(tǒng)中各機(jī)組的運(yùn)行約束、儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行約束，以及系統(tǒng)電/熱平衡等約束條件，建立一種面向風(fēng)電消納的熱?電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃模型；最后采用分層迭代法對(duì)其魯棒模型進(jìn)行求解，得出儲(chǔ)能最優(yōu)位置、容量及功率和輸電線路最佳規(guī)劃方案，提升輸電網(wǎng)風(fēng)電消納能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向風(fēng)電消納的熱-電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

隨著全球化石能源的枯竭，同時(shí)生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，發(fā)展可再生能源已逐漸成為各國重要的選擇。然而由于風(fēng)電等清潔能源具有波動(dòng)性強(qiáng)，隨機(jī)性大等特點(diǎn)，大量的風(fēng)電進(jìn)入電網(wǎng)勢(shì)必會(huì)改變電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行產(chǎn)生巨大威脅，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的棄風(fēng)現(xiàn)象。

目前中國“三北地區(qū)”棄風(fēng)嚴(yán)重原因主要分為兩個(gè)方面，一方面是風(fēng)電場(chǎng)建造偏遠(yuǎn)，受輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu)限制，大量風(fēng)電因線路堵塞無法向電網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行輸送。另一方面，電網(wǎng)系統(tǒng)受機(jī)組爬坡率和調(diào)節(jié)范圍的限制，無法應(yīng)對(duì)風(fēng)電的波動(dòng)。同時(shí)在中國“三北地區(qū)”供熱期間，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”的運(yùn)行方式進(jìn)一步降低電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)峰能力，使得棄風(fēng)問題更加嚴(yán)重。

目前提高電網(wǎng)系統(tǒng)中機(jī)組的調(diào)峰能力的方法主要是通過儲(chǔ)能系統(tǒng)，來增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性，消納更多的風(fēng)電資源。目前大部分研究主要考慮電儲(chǔ)能的配置，然而由于目前電池使用壽命低、造價(jià)高、效率低等問題，無法大規(guī)模投入使用，同時(shí)中國“三北地區(qū)”主要包含電、熱兩種負(fù)荷，通過配置熱儲(chǔ)能裝置可以解耦“三北地區(qū)”熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)組深調(diào)峰，因此配置儲(chǔ)能系統(tǒng)需要考慮配置儲(chǔ)熱和儲(chǔ)電兩種儲(chǔ)能系統(tǒng)更具有意義。

在輸電網(wǎng)線路規(guī)劃問題中，已有很多研究，通過對(duì)輸電網(wǎng)線路的合理規(guī)劃，可以改變輸電線路電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增加輸電線路容量，從而將風(fēng)電及時(shí)送出。然而目前大部分面向風(fēng)電消納的輸電網(wǎng)規(guī)劃研究并沒有考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入，同時(shí)相對(duì)于輸電線路規(guī)劃，儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)周期較短，因此考慮輸電線路與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合規(guī)劃可以有效縮短建設(shè)周期，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

同時(shí)由于風(fēng)電具有較強(qiáng)的間歇性和波動(dòng)性，會(huì)影響系統(tǒng)配置的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，目前在輸電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行及儲(chǔ)能優(yōu)化配置中大部分都是以確定性風(fēng)電場(chǎng)景來計(jì)算，因此在輸電網(wǎng)規(guī)劃中要充分考慮風(fēng)電的不確定性。目前在輸電網(wǎng)中考慮風(fēng)電不確定性方法主要分為兩種。一種是隨機(jī)規(guī)劃法，采用采用蒙特卡洛、拉丁超立方法生成風(fēng)電場(chǎng)景并進(jìn)行縮減，但為保證模型可靠，需要考慮大量場(chǎng)景，計(jì)算量大，增加問題的復(fù)雜性；另一種是魯棒規(guī)劃法，一般以最惡劣場(chǎng)景建立模型進(jìn)行規(guī)劃，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此在輸電網(wǎng)線路和儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合規(guī)劃中考慮風(fēng)電的不確定性和隨機(jī)性具有重要意義。

針對(duì)以上問題，對(duì)熱-電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃研究，可以緩解輸電線路堵塞，減少線路和儲(chǔ)能投資成本，實(shí)現(xiàn)機(jī)組深調(diào)峰，提高輸電網(wǎng)風(fēng)電滲透率具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種面向風(fēng)電消納的熱-電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃方法。通過合理配置蓄熱電鍋爐、電儲(chǔ)能裝置以及增大輸電線路傳輸能力來抑制風(fēng)電快速波動(dòng)、緩解輸電線路堵塞，同時(shí)提出風(fēng)電不確定性模型，建立熱-電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃模型，以經(jīng)濟(jì)性為指標(biāo)，最終獲得儲(chǔ)能最優(yōu)位置、功率及容量和輸電線路最佳規(guī)劃方案。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明所提出的一種面向風(fēng)電消納的熱-電綜合系統(tǒng)輸儲(chǔ)魯棒規(guī)劃方法，包括以下步驟：

步驟S1：建立包含常規(guī)火電機(jī)組、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組、電儲(chǔ)能裝置以及蓄熱電鍋爐的熱-電綜合系統(tǒng)；

步驟S2：建立風(fēng)電不確定性模型，通過改變不確定集取端點(diǎn)個(gè)數(shù)的大小來保證規(guī)劃結(jié)果既安全穩(wěn)定又避免過于保守，同時(shí)確定儲(chǔ)能系統(tǒng)消納風(fēng)電控制策略；