本发明涉及电力系统运行与控制领域，具体涉及一种基于储热装置提高电网谷时电能负荷方法。
背景技术：
：随着社会经济不断发展以及居民生活水平的提高，电力系统供电负荷的日益增加，电网负荷峰谷差距变得越来越突出。电网负荷特性呈现出日间出现较高用电负荷形成用电波峰，而夜间负荷急剧下降形成较大用电波谷。由于电能不能大规模存储特性，电网中产生的较大峰谷差将会对发电机组的运行以及电网稳定运行造成严重影响。为避免用电负荷的峰谷波动对电网产生的影响，削峰填谷的控制方式成为保证电网稳定的重要手段。当前，电力系统中削峰填谷主要采取的方式主要包括：(1)新建抽水蓄能电站参与削峰填谷。该种方式采取夜间低谷电价时段消耗电能进行填谷，日间高峰电价时段发电参与调峰。该种方法的优点是在削峰填谷的同时还能够增加一定经济收入，但受地域和水力资源的限制比较严重，同时工程建设投资成本较高，很难大规模建设。(2)通过对需求侧管理实现削峰填谷。其主要调节方式是通过对电力用户推行节电及负荷管理工作，具体控制方式包括：实行峰谷电价、利用电池、飞轮储能等措施。通过需求侧管理将大量波峰负荷转移到波谷，实现初步的削峰填谷控制。但受到负荷转移量的限制以及电池和飞轮储能规模比较小转化效率低，利用该种方式对电网负荷特性的调节能力依然不能满足电网削峰填谷要求。考虑到当前电网负荷特性情况，尽管以上方式对于电网削峰填谷和消纳弃风具有一定调节作用，然而由于以上调节方式存在调节能力与调节范围上存在的限制，对电网负荷的调节能力显然不能满足电网负荷调节要求。伴随着电储热技术的发展以及国家环保政策实施，越来越多的电储热设备开始投入到市场，替代原来的高污染燃煤锅炉，逐步形成一种电力负荷——电储热负荷。本发明主要通过对储热设备的负荷特性进行研究，利用电储热负荷与电网负荷的互补特性，将电储热作为一种新型的电网削峰填谷的方法。技术实现要素：针对上述现有技术存在的不足，本发明公开一种利用电储热负荷与电网负荷之间存在的互补特性，将电储热负荷作为调节电网谷时负荷的方法，同时可以对弃风电量进行消纳。该方法主要包括：对电储热负荷特性进行分析、构建电储热负荷模型，监测分析电网负荷峰谷变化规律，同时对于存在弃风电量的电网建立弃风电量负荷预测机制。利用电储热负荷与电网负荷特性互补的关系，通过电储热装置与调度控制系统之间的信息传输通道对电储热装置进行投退控制，从而实现利用电储热负荷提高电网谷时负荷的目的，同时还可以对存在弃风电量的电网进行消纳弃风。该方法具体包括如下技术方案：步骤一：采集电储热负荷信息。对电储热装置的额定功率、储热容量、当前储热温度、加热时的电流、电压及电功率进行测量。此处信息采集主要通过在就地电储热装置与调度监控系统之间设置专用光纤通道。电储热装置本身通过相应状态量采集器对信息进行采集，利用光纤通道可以将采集到的信息输送给调度监控系统，对电储热装置的实时状态进行监控。所述电储热负荷是指将电能转化成热能进行存储并对外进行供热的的装置，装置接入电压为10kv，单台电储热装置功率一般为1mw～20mw之间。随着北方电储热装置的增加，供热时电储热装置产生较大的用电负荷。同时由于电储热装置是通过对热能进行存储后在进行供热，紧急状况下对于电储热装置的操作对供热不会造成影响。步骤二：对电储热负荷特性分析。首先对电储热装置内储热单元的特性进行分析，根据电储热装置内加热电阻丝电阻率随温度变化小的规律，在此提出一种电储热单元的加热功率模型l单元＝amw，即加热过程中忽略温度对于加热电功率的影响，将电储热单元的加热功率看做常数。由于每台电储热单元工作状态可以单独控制，考虑每台电储热单元的不同工作状态，设ki为第i台电储热单元的工作状态，ki＝1表示投入状态，ki＝0表示退出状态，在此提出区域电网电储热负荷模型为:l电储热＝k1×l单元1+k2×l单元2+....+kn×l单元n其中n表示该区域电网内所包含的电储热单元数量，l单元n表示第n台储热单元的电功率负荷大小，ki表示第i台电储热单元的工作状态，ki＝1表示投入状态，ki＝0表示退出状态。同时还需考虑到电储热装置允许加热时间。在正常状态下，根据对采集的电储热单元加热温度及加热时间的数据进行分析可知，电储热单元的加热温度随加热时间成线性变化，此处提出电储热单元温度随加热时间变化模型为：t储热单元温度＝a×t加热时间+b其中t储热单元温度为电储热单元的实时温度值，t加热时间是指储热单元的加热时间，a表示电储热单元温度随加热时间变化的斜率，可以根据试验数据求得，b为电储热装置初始加热温度。根据电储热单元的实时温度、加热温度上限值，根据电储热单元温度随加热时间变化的模型可以求得该电储热单元剩余(允许)加热时间t单元。步骤三：对电网负荷信息进行监测。利用调度监控系统，通过对监控系统内负荷及电压信息进行采集，实现对负荷的实时状态进行监控。步骤四：监测分析电网负荷峰谷变化规律。通过对电网调度系统的历史数据以及实时供电负荷信息进行采集，根据所采集数据绘制电网负荷动态曲线。根据该曲线可以得到负荷峰时/谷时的最高/最低负荷l高、l低大小以及大概时间时间点t高、t低。步骤五：计算可投入的电储热负荷。根据谷时刚开始前步骤一所采集信息及步骤二计算的允许加热时间，确定可以投入的电储热单元。将所有可以投入的电储热单元额定功率相加，计算得到可投入的电储热负荷。此处所述判断电储热装置是否可以投入，一方面根据电储热装置的状态信息判断出设备是否正常，正常状态下可以投入。另一方面根据电储热装置的剩余加热时间，当t单元≥0.5小时时即认为可以投入。步骤六：计算电储热单元投入时间。本发明在电储热单元投入时间计算过程中主要利用电储热单元允许加热时间来判定。通过对每个储热单元允许加热的时间t单元进行比较，得到不同电储热单元的允许加热时间由大到小的数列，即t单元a≥t单元b…≥t单元e≥t单元c≥t单元d,其中a、b、c、d、e代表储热单元允许加热时间不同储热单元序号。设谷时开始结束时间为t1、t2,则根据公式计算出每个电储热单元的投入时间t投入。其中t2大于t1，t投入大于t1且小于t2。步骤七：谷时开始后投入电储热装置。根据电网公司所规定的谷时时间段(21:00—次日7:00)，当区域电网进入谷时后，通过调度系统对电储热负单元发出控制命令，控制命令主要通过光纤通道进行传输，光纤传输通道电储热装置侧设置一台信息交换机，该交换机下端连接一台信息采集装置。同时该通道又可以对相关状态信息进行采集。所述光纤传输过程设置两条光纤传输通道，两条通道互为备用，保证通讯可靠性。步骤八：退出电储热装置。根据每台电储热单元允许加热时间计算出对应的停止加热时间，即根据计算出停止加热时间。其中t2大于t1，t投入大于t1且小于t2。有益效果本发明根据电储热负荷特性与电网负荷特性，利用两种负荷之间特性互补的关系，显著有效的提升电网谷时负荷，提高的电网稳定运行能力。充分利用电储热装置在电网谷时投入运行的特性，通过电网正处于负荷低谷状态时段投入电储热负荷对电网负荷波谷进行填充，同时也消纳风电场的弃风电量。采用电储热装置作为电网负荷调节工具，有效节约了电网负荷调节的成本。随着国家煤改电政策的实行，大量电储热装置由用户主动建设，电网侧不需要进行成本投资，而随着电储热负荷的增加，对电网填谷、消纳弃风的作用越来越明显，电网调度侧可以有效利用该负荷达到填谷消纳弃风的目的。将电储热负荷作为电网填谷和消纳弃风的手段，有效提高了电网电能利用效率，降低了电能损失。通过利用电储热负荷对电网进行填谷，使得电网负荷能够保持在一个平稳水平线上，避免了电网由于符合波动造成大量的电能损耗。附图说明图1为本发明提供的一种利用电储热负荷作为电网负荷填谷手段的控制流程图。图2为本发明提供的一种a地区电网利用电储热负荷作为电网负荷填谷手段的控制结构图。图3为本发明提供的一种a地区利用电储热负荷填谷前后的电网负荷曲线图。图4为本发明提供的一种b地区电网利用电储热负荷作为电网负荷填谷消纳弃风电量手段的控制结构图。图5为本发明提供的一种b地区利用电储热负荷填谷消纳弃风电量前后的电网负荷曲线图。具体实施方式下面结合上述各个附图对本发明提出的具体实施方式做进一步的说明。实施例1如图2所示为a地区电网利用电储热负荷作为电网负荷填谷手段的控制结构图。根据图1所示控制流程图利用电储热负荷来提高该区域谷时负荷，具体步骤如下：步骤一：首先对该地区电网内所包含电储热装置的额定功率、储热容量、当前储热温度、加热时的电流、电压及电功率进行测量。采集的信息主要通过在就地电储热装置与调度监控系统之间设置专用光纤通道进行传输。调度通过接受到的信息对电储热装置的实时状态进行监控。步骤二：对该地区电储热负荷特性分析，建立该区域电储热负荷的模型为l电储热＝k1×l单元1+k2×l单元2+....+kn×l单元n其中根据采集到的信息可以得出该区拥有电储热单元数n＝50，每个电储热单元负荷大小如下表所示：所有电储热装置运行状态正常，k1-k50都取1，所以该区域电储热负荷为：la区电储热＝53.4mw同时根据采集到的电储热单元的加热数据，计算出每个电储热单元温度随加热时间变化模型：t储热单元温度＝a×t加热时间+b中的常数a、b。利用得出的储热单元温度随加热时间变化的模型以及每台电储热单元的实时温度、加热温度上限值，求得每台电储热单元剩余(允许)加热时间t单元。如下表所示：步骤三：对电网负荷信息进行监测。利用调度监控系统，通过对监控系统内负荷及电压信息进行采集，实现对负荷的实时状态进行监控。步骤四：监测分析电网负荷峰谷变化规律。通过对电网调度系统的历史数据以及实时供电负荷信息进行采集，根据所采集数据绘制电网负荷动态曲线。通过该负荷曲线可以看出电网负荷高峰出现在日间，最高供电负荷l高大概为2989.7万kw，出现在13点左右，最低负荷出现在凌晨2点左右，最低负荷l低为557.6万kw。步骤五：计算可投入的电储热负荷。根据谷时刚开始时刻步骤一所采集信息及步骤二计算的允许加热时间，确定可以投入的电储热单元为1-50。将所有可以投入的电储热单元额定功率相加，计算得到可投入的电储热负荷为：la区电储热＝53.4mw步骤六：计算电储热单元投入时间。首先对步骤二中计算出的每个电储热单元的允许加热的时间t单元进行比较，得到不同电储热单元的允许加热时间由大到小的数列，即t单元a≥t单元b…≥t单元e≥t单元c≥t单元d。由于谷时开始结束时间为(21:00—次日7:00)，所以t1＝21:00、t2＝次日7:00,则根据公式计算出每个电储热单元的投入时间t投入。如下表所示：步骤七：谷时开始后投入电储热装置。根据电网公司所规定的谷时时间段(21:00—次日7:00)，当区域电网进入谷时后，通过调度系统对电储热负单元发出控制命令，储热设备按步骤六的投入时间进行投入。步骤八：退出电储热装置。根据每台电储热单元允许加热时间计算出对应的退出加热时间，利用公式直接计算出。填谷后负荷电网负荷曲线如图3虚线所示，阴影部分为电储热装置负荷。通过对设置电储热设备前后该地区电网负荷水平的比较可以发现，利用电储热设备作为提高电网谷时用电负荷的方法，可以有效提升电网谷时用电负荷水平，填谷效果明显。本例所列举电储热装置属于电储热装置推广前期实验数据，储热装置数量及储热装置容量都还有继续提升的空间，随着越来越多的电储热装置的修建，利用电储热负荷与电网负荷的互补特性，将可以更有效的提高电网谷时负荷，提高了电网的稳定性与经济型。实施例2如图4所示为b地区电网利用电储热负荷作为电网负荷填谷手段的控制结构图。该地区处于风力资源丰富地区，大量风电接入到该区域电网中，随着电网负荷进入波谷，风电侧产生大量弃风。利用电储热可以提高电网谷时负荷同时又提高该地区弃风电量的消纳。具体步骤如下：步骤一：首先对该地区电网内所包含电储热装置的额定功率、储热容量、当前储热温度、加热时的电流、电压及电功率进行测量。采集的信息主要通过在就地电储热装置与调度监控系统之间设置专用光纤通道进行传输。调度通过接受到的信息对电储热装置的实时状态进行监控。步骤二：对该地区电储热负荷特性分析，建立该区域电储热负荷的模型为l电储热＝k1×l单元1+k2×l单元2+....+kn×l单元n其中根据采集到的信息可以得出该区拥有电储热单元数n＝40，每个电储热单元负荷大小如下表所示：所有电储热装置运行状态正常，k21、k22、k23、k24取0，其他取1。所以该区域电储热负荷为：la区电储热＝42mw同时根据采集到的电储热单元的加热数据，计算出每个电储热单元温度随加热时间变化模型：t电热单元速度＝a×t加热时间+b中的常数a、b。利用得出的储热单元温度随加热时间变化的模型以及每台电储热单元的实时温度、加热温度上限值，求得每台电储热单元剩余(允许)加热时间t单元。如下表所示：步骤三：对电网负荷信息进行监测。利用调度监控系统，通过对监控系统内负荷及电压信息进行采集，实现对负荷的实时状态进行监控。通过监控系统同时对各风电场上报弃预测风电量进行统计，得出未来5-10小时弃风电量水平。步骤四：监测分析电网负荷峰谷变化规律。通过对电网调度系统的历史数据以及实时供电负荷信息进行采集，根据所采集数据绘制电网负荷动态曲线。通过该负荷曲线可以看出电网负荷高峰出现在日间，最高供电负荷l高大概为1987.7万kw，出现在13点左右，最低负荷出现在凌晨1点左右，最低负荷l低为336.6万kw。步骤五：计算可投入的电储热负荷。根据谷时刚开始时刻步骤一所采集信息及步骤二计算的允许加热时间，确定可以投入的电储热单元为1-20及25-40。将所有可以投入的电储热单元额定功率相加，计算得到可投入的电储热负荷为：la区电储热＝42mw步骤六：计算电储热单元投入时间。首先对步骤二中计算出的每个电储热单元的允许加热的时间t单元进行比较，得到不同电储热单元的允许加热时间由大到小的数列，即t单元a≥t单元b…≥t单元e≥t单元c≥t单元d。由于谷时开始结束时间为(21:00—次日7:00)，所以t1＝21:00、t2＝次日7:00,则根据公式计算出每个电储热单元的投入时间t投入。如下表所示：储热单元投入时间储热单元投入时间储热单元投入时间储热单元投入时间单元123:30单元223:30单元323:30单元423:30单元522:30单元622:30单元722:30单元822:30单元9次日01:00单元10次日01:00单元11次日01:00单元12次日01:00单元13次日00:30单元14次日00:30单元15次日00:30单元16次日00:30单元1721:30单元1821:30单元1921:30单元2021:30单元21不投入单元22不投入单元23不投入单元24不投入单元2521:36单元2621:36单元2721:36单元2821:36单元29次日00:12单元30次日00:12单元31次日00:12单元32次日00:12单元3323:00单元3423:00单元3523:00单元3623:00单元3723:30单元3823:30单元3923:30单元4023:30步骤七：谷时开始后投入电储热装置。根据电网公司所规定的谷时时间段(21:00—次日7:00)，当区域电网进入谷时后，通过调度系统对电储热负单元发出控制命令，储热设备按步骤六的投入时间进行投入。步骤八：退出电储热装置。根据每台电储热单元允许加热时间计算出对应的停止加热时间，利用公式直接计算出。储热单元退出时间储热单元退出时间储热单元退出时间储热单元退出时间单元1次日04:30单元2次日04:30单元3次日04:30单元4次日04:30单元5次日05:30单元6次日05:30单元7次日05:30单元8次日05:30单元9次日03:00单元10次日03:00单元11次日03:00单元12次日03:00单元13次日03:30单元14次日03:30单元15次日03:30单元16次日03:30单元17次日06:30单元18次日06:30单元19次日06:30单元20次日06:30单元21不投入单元22不投入单元23不投入单元24不投入单元25次日06:24单元26次日06:24单元27次日06:24单元28次日06:24单元29次日03:48单元30次日03:48单元31次日03:48单元32次日03:48单元33次日05:00单元34次日05:00单元35次日05:00单元36次日05:00单元37次日04:30单元38次日04:30单元39次日04:30单元40次日04:30由于该区域含有风电，为尽可能消纳弃风电量，系统在投入电储热负荷同时增大减少火电机组的出力，从而保证在储热负荷消纳的电能中弃风电量占有较大比重，由于风电与天气有关，所以具有不确定性，为保证系统稳定，风电侧每日谷时开始前提供预测弃风电量值，系统根据弃风电量值计算出减少传统发电负荷量。含有弃风电量的电储热负荷对电网进行填谷后的曲线如图5虚线所示，阴影部分为增加电储热负荷量，黑点区域为消纳弃风电量。根据负荷曲线可知，通过利用电储热负荷与电网负荷的互补特性，有效提高的电网负荷波谷负荷，填谷效果明显。通过电储热装置的投入，有效提高了电网夜间消纳弃风电量的能力。以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。当前第1页12