多电源运行方式的优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多电源运行方式优化方法，尤其涉及一种考虑电源和电/热负荷 转换的供能灵活性，进行电/热综合供能多源运行方式优化的方法，属于电力系统运行与 新能源技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国风电的迅速发展，风电并网出力占总出力的比例不断增加，然而，我国北 方风电汇集地区的电源结构具有煤电为主、热电比例高、具有快速调节能力的机组少的特 点，电源灵活性不足。在供暖季，热电联产机组以"以热定电"的方式运行，使得系统调峰能 力不足，导致弃风问题十分突出。如果需要接纳更多的风电，需要电力系统有灵活的多电源 运行方式。
[0003] 电源灵活性指多时间尺度上的常规电源调节能力，可用给定时间内有功输出的变 化能力刻画。供暖季存在大量的"弃风"现象是由于供暖季系统中大量运行的热电联产机 组调节能力有限，导致的电力系统向下的调峰能力不足所致。
[0004] 然而，由于热电联产机组具有电/热耦合特性，并且最大热电比的方法存在技术 限制，因而在热负荷不变的前提下，现有电源很难在供暖季对风电消纳做出更大的贡献。另 外，目前针对在供暖季节每日夜间负荷低谷时段弃风较为严重的问题，对基于电力系统运 行分析背景的相关研宄仍旧较少。
【发明内容】
[0005] 综上所述，确有必要提供一种考虑综合供能灵活性的多电源运行方式的优化方 法。
[0006] -种多电源运行方式优化方法，包括以下步骤：步骤S10,将电供热地区的时序热 负荷转换成时序电负荷，并加到系统时序电负荷中，做出总的持续电负荷曲线；步骤S20， 将除电供热地区之外的剩余地区的总时序热负荷做出持续热负荷曲线；步骤S30,建立电/ 热综合供能的风电电量消纳能力优化模型，对不同电供热规模下的风电电量消纳能力进行 评估；步骤S40,建立以系统煤耗成本最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模下系统 总煤耗成本；步骤S50,建立以单位采暖费用最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模 下电供热地区的采暖费用总成本；以及步骤S60,对S30~S50三种优化模式的计算结果进 行综合分析评价，选择最经济的运行方式。
[0007] 相对于现有技术，本发明提供的多电源运行方式优化方法，基于风电电量消纳能 力最大、系统在满足电/热负荷需求下化石能源消耗最少、电供热地区单位采暖费用最小 三种优化模式进行建模，该模型可计算不同规模电供热下的优化结果，并且计算方法具有 普遍适用性，实现对多电源运行方式的优化，解决供暖季热电联产机组比例较高、风电消纳 能力低下的现实问题。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明提供的考虑综合供能灵活性的多电源运行方式优化方法的流程图。
[0009] 图2为图1所示的方法中背压式热电机组运行工况示意图。
[0010] 图3为图1所示的方法中抽汽式热电机组运行工况示意图。
[0011] 图4为图1所示的方法中模拟计算风电消纳率示意图。
[0012] 图5为图1所示的方法中模拟计算三种电供热规模的风电消纳率对比示意图。
[0013] 图6为图1所示的方法中模拟计算系统煤耗成本示意图。
[0014] 图7为图1所示的方法中模拟计算采暖费用相对值示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。
[0016] 请参阅图1，图1为本发明提供的考虑综合供能灵活性的多电源运行方式优化方 法流程图，主要包括如下步骤： 步骤S10,将电供热地区的时序热负荷转换成时序电负荷，并加到系统时序电负荷中， 做出总的持续电负荷曲线； 步骤S20,将除电供热地区之外的剩余地区的总时序热负荷做出持续热负荷曲线； 步骤S30,建立电/热综合供能的风电电量消纳能力优化模型，对不同电供热规模下的 风电电量消纳能力进行评估； 步骤S40,建立以系统煤耗成本最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模下系统总 煤耗成本； 步骤S50,建立以单位采暖费用最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模下电供热 地区的采暖费用总成本；以及 步骤S60,对S30~S50三种优化模式的计算结果进行综合分析评价，选择最经济的运 行方式。
[0017] 在步骤30中，所述不同电供热规模下的风电电量消纳能力的评估具体包括如下 步骤： 步骤S31，假定系统共有N台火电机组，其中热电联产机组数为M，则非供热机组为 ΛΓ-??台。在M台热电联产机组中，有Ai1台抽汽式机组，M2台背压式机组。风电功率状 态数为I，对于状态i，概率为4。则风电电量消纳最大化的优化模型如式（1)所示：
【主权项】
1. 一种多电源运行方式的优化方法，包括以下步骤： 步骤S10,将电供热地区的时序热负荷转换成时序电负荷，并加到系统时序电负荷中， 做出总的持续电负荷曲线； 步骤S20,将除电供热地区之外的剩余地区的总时序热负荷做出持续热负荷曲线； 步骤S30,建立电/热综合供能的风电电量消纳能力优化模型，对不同电供热规模下的 风电电量消纳能力进行评估； 步骤S40,建立以系统煤耗成本最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模下系统总 煤耗成本； 步骤S50,建立以单位采暖费用最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模下电供热 地区的采暖费用总成本；以及 步骤S60,对S30~S50三种优化模式的计算结果进行综合分析评价，选择最经济的运 行方式。
2. 如权利要求1所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，所述不同电供热规 模下的风电电量消纳能力的评估包括如下步骤： 假定系统共有N台火电机组，其中热电联产机组数为M，则非供热机组为AT_台；在 M台热电联产机组中，有Ai1台抽汽式机组，M2台背压式机组；风电功率状态数为Fw，对于 状态i，概率为4 ;则风电电量消纳最大化的优化模型为：
其中为风电功率累计概率函数，泛函d表示各机组的概率函数自身及其交互特 性，C表示约束集，了为研宄周期，4胃为风电状态i的最大功率值；以及 各热电联产机组以最小热功率安排生产，各非供热火电机组以最小电功率安排生产， 并对风电电量的消纳能力进行评估。
3. 如权利要求1所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，不同电供热规模下 系统总煤耗成本的计算包括如下步骤： 安排热电联产机组以最小方式生产，满足热负荷基荷，并以相应的最小电功率在持续 电负荷曲线上带负荷，此步骤所产生的费用为? ; 安排非供热火电机组以最小电功率安排生产，此步骤产生的费用为C2 ; 安排热电联产机组生产，满足剩余热负荷； 安排风电生产；以及 安排火电机组承担剩余电负荷。
4. 如权利要求3所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，所述热电联产机组 生产的安排包括如下步骤： 在时段上J = U，...，巧，安排每一热负荷增量μ时，选择综合煤耗增量最小的机组； 安排该热电机组生产； 修正机组状态； 计算成本微增量；以及 重复以上步骤，直到持续热负荷全部得到满足，得到总成本。
5. 如权利要求3所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，所述非供热火电机 组的安排包括如下步骤： 按照煤耗微增量最小原则，选择机组； 安排所选择的机组生产； 修正机组状态； 计算成本微增量； 重复上述步骤，直到持续电负荷曲线全部得到满足，得到火电机组的安排的成本为C3; 以及 计算总成本：Ci = C1 + C2 + C3。
6. 如权利要求3所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，不同电供热规模下 电供热地区的采暖费用总成本的计算包括如下步骤： 安排热电联产机组以最小方式生产，满足热负荷基荷，并以相应的最小电功率在负荷 转换前的持续电负荷曲线上带负荷； 安排非供热火电机组以最小电功率安排生产； 安排风电在热/电负荷转换前的持续电负荷曲线上生产； 安排风电在总的持续电负荷曲线上生产； 计算总费用及电供热地区单位能量与热电联产供热形式的费用之比。
7. 如权利要求6所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，所述总费用的的计 算包括如下步骤： 设风电单位电价为Q，得到成本为： Cw = cw5w2， 其中，风电在电持续负荷曲线上的电量； 计算得到火电机组对热/电负荷转换后的成本为： Q ~ C&^k2 f 其中，化为火电机组对热/电负荷转换后的电持续负荷曲线的供电量，Q为火电单位 电价； 最后，得到总费用： Ci=CjCko
8. 如权利要求1所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，保持优先满足热负 荷的前提下按照煤耗微增率从小到大的方式安排火电厂机组生产。
9. 如权利要求1所述的多电源运行方式的优化方法，其特征在于，将热电联产机组、非 供热机组、风电机组安排在时序热负荷转换前后的持续电负荷曲线上生产。
【专利摘要】本发明提供一种多电源运行方式优化方法，包括以下步骤：将电供热地区的时序热负荷转换成时序电负荷，并加到系统时序电负荷中，做出总的持续电负荷曲线；将除电供热地区之外的剩余地区的总时序热负荷做出持续热负荷曲线；建立电/热综合供能的风电电量消纳能力优化模型；建立以系统煤耗成本最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模下系统总煤耗成本；建立以单位采暖费用最小为目标的优化模型，计算不同电供热规模下电供热地区的采暖费用总成本；以及对以上三种优化模式的计算结果进行综合分析评价，选择最经济的运行方式。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06
【公开号】CN104766131
【申请号】CN201510045924
【发明人】鲁宗相, 乔颖, 杨超颖, 赵俊屹
【申请人】国家电网公司, 国网山西省电力公司, 清华大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月29日