[發明專利]一種蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化方法及系統

有效

• 申請號: 202111187479.0
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113864854B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 劉自發;叢彪;李成宸;劉炎;趙海巖
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F24D13/04
• 分類號: F24D13/04;F24D19/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明涉及一種蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化方法及系統，構建蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化模型，多目標優化模型包括最大風電消納目標函數、最小蓄熱式電采暖運行成本目標函數和最低系統碳排放量目標函數，解決了現有蓄熱式電采暖參與風電消納研究主要集中在效益評估與經濟性上，且目標函數具有單一性等問題；利用NSGA?III算法對蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標模型進行求解，在算法方面，當處理高維多目標優化問題時，解決了傳統算法存在收斂性及求解效率不足等問題。本發明提高了優化效率和風電消納的能力，并有效減少碳排放，降低設備運行成本。

技術領域

本發明涉及蓄熱式電采暖技術領域，特別是涉及一種蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化方法及系統。

背景技術

加快發展非化石能源，尤其是風電、太陽能發電等新能源，是推動能源低碳轉型的關鍵。隨著新能源接入電網的比例不斷增加，由于風電出力具有季節性與隨機性，面臨風電消納水平有限等問題，蓄熱式電采暖利用儲熱的工作特性，可將夜晚風電棄風功率轉換為電功率，并在白天釋放熱量，具備可調節負荷參與電網調峰的作用，是解決風電消納的有效途徑。

針對以上情況，國內外學者對蓄熱式電采暖參與風電消納進行了研究，華北電力大學李瀟，劉文穎等學者提出了蓄熱電鍋爐參與受阻風電消納的源荷優化控制方法，進而有效改善系統在冬季供暖期調峰能力不足的問題，提高風電的消納水平。東北電力大學王振浩，楊璐等學者提出了考慮風電-電儲能-蓄熱式電鍋爐的聯合系統模型，該方式有效提升了系統的調節能力和靈活性，能夠有效提高風能利用率并降低運行成本。燕山大學盧志剛，隋玉珊等學者提出了對不同場景下系統的風電消納情況以及系統的經濟成本和碳排放進行了分析，避免了因供熱導致的系統強迫出力過高造成的棄風，提高系統整體的經濟性和低碳性。清華大學陳磊，徐飛等學者建立了包含儲熱的調度模型，分析儲熱位置、儲熱容量、換熱功率、熱電聯產機組熱電比等參數來分析對風電消納的影響。提升風電消納的儲熱電混合儲能系統經濟優化配置。東北電力大學李軍輝，付英男等學者提出了采用電熱混合儲能系統與電網進行電量交換，從而提高系統對風電消納能力。武漢大學黎華林，陳紅坤等學者提出了以系統總的發電成本最小為目標，構建了蓄熱式電采暖負荷參與風電消納優化運行模型。從電源側的角度提高了系統的風能消納水平，從電網側的角度提升了系統的調峰能力，緩解了風電并網對系統造成的調峰壓力。合肥工業大學尚慶曉，孫鳴等學者通過對預測誤差區間離散化處理，建立誤差較小的風電預測模型，并以棄風率最小為目標函數進行優化調度。對于含蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化模型，一般通過粒子群算法，遺傳算法，NSGA-Ⅱ算法等。燕山大學張曉輝，董興華等學者提出了以發電成本和碳排放量作為風電場多目標低碳電力系統調度模型的目標函數，并以改進的粒子群算法對模型進行求解。國網電力科學研究院宋杰，張衛國等學者建立了以全系統總煤耗最低為優化目標，采用遺傳算法對目標函數進行求解。蘭州理工大學張曉英，張藝等學者采用改進的非支配排序遺傳算法(NSGA-II)對該優化模型進行求解。

綜上所述，在優化模型方面，目前蓄熱式電采暖參與風電消納研究主要集中在效益評估與經濟性上，且目標函數具有單一性，國內外學者未綜合考慮在風電消納的同時，忽略了碳排放及設備運行成本等問題。在算法方面，當處理高維多目標優化問題時，傳統算法存在收斂性及求解效率不足等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化方法及系統，以有效減少碳排放，提高風電消納的能力及降低設備運行成本。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化方法，所述方法包括：

構建蓄熱式電采暖參與風電消納的多目標優化模型；所述多目標優化模型包括最大風電消納目標函數、最小蓄熱式電采暖運行成本目標函數和最低系統碳排放量目標函數；

確定所述多目標優化模型的約束條件；所述約束條件包括風電出力約束、線路傳輸容量約束、功率平衡約束和蓄熱式電鍋爐運行約束；