一种提高风电消纳的蓄热式电采暖优化运行控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风力发电技术领域，是一种提高风电消纳的蓄热式电采暖优化运行控 制方法。
【背景技术】
[0002] 我国北"地区风能资源丰富，冬季风电出力较大，然而为保证用户供热需求，热 电联产机组"W热定电"运行，电网允许接纳风电能力不足，导致大量"弃风"。2014年，全 国弃风率8%，年利用小时数1893h，北"地区较其他地区弃风较为严重，W吉林省为例， 弃风率高达15%，年利用小时数150比。利用蓄热式电采暖技术可替代传统燃煤锅炉供热， 增加地区用电负荷，提高风电就地消纳能力。与电化学储能系统及其他储能技术相比，电热 联合系统成本较低，更具工程实用性，是解决风电消纳难题的有效手段。
[0003] 蓄热式电采暖技术是促进风电消纳的有效手段之一，由于热力系统具有较大的热 惯性，蓄热式电锅炉是一种可时移的灵活负载，可作为电网运行的一种调控手段，增加电网 灵活性，提高电网的风电接纳规模。当前我国风电供热运行方式单一，不能灵活、合理的匹 配弃风电量。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提出一种科学合理，适用性强的提高风电消纳的 蓄热式电采暖优化运行控制方法，该运行控制方法综合考虑弃风功率、蓄热式电锅炉的技 术特性等因素，不仅能够满足用户负荷需求，而且能够消纳更多的弃风电量。
[0005] 解决其技术问题采用的方案是，一种提高风电消纳的蓄热式电采暖优化运行控制 方法，其特征在于，它包括W下步骤：
[0006] 1)蓄热式电采暖提高风电消纳机理
[0007] 利用样板机功率衡量风电场弃风情况，弃风功率计算为（1)式：
[0008] (1) 阳009] 式中：n为风电场风机台数，样板机为k台，第m台样板机功率为Pm(t)，丽;Pqf(t) 为弃风功率，MW;?。。。(*)为电网允许接纳风电空间，MW;
[0010] Pacc(t) = PeWd (t)+Ploss (t)+Ptrans (t)-Pg, min a) (2) W11] 式中：Pewd(t)为电网负荷，MW;PiM,(t)为网损，MW恥。M(t)为联络线外送功率， MW;PG,mm(t)为运行机组最小出力，MW;
[001引代入（1)式得到弃风功率：
[0013]
猶
[0014] 风电年满发利用小时数册为：[0015]
[0016] 式中：Pe为单台风电机组额定功率，丽；[0017] 引入蓄热式电采暖后，风电场弃风功率为： (句
[0019] 式中：P'qf(t)为引入蓄热式电采暖后的弃风功率，丽;Pch(t)为蓄热式电锅炉实 时功率，MW;
[0020] 引入蓄热式电采暖后，热力系统约束变为： 阳021] hd…Ct(t)+hducharge(t) =hioad(t)化） 阳0巧式中：hdireet(t)为蓄热式电锅炉直接供热功率，MWAduehargeW为蓄热罐放热功 率，MW屯。。d(t)为用户热负荷需求功率，MW;
[002引弓I入蓄热式电采暖后，相应提高风电接纳电量为：
[0024]
(7) 阳02引式中：Wm为引入蓄热式电采暖之后电网可多接纳的风电电量;MWh;T0为供暖期起 始时刻，S;T1为供热期终止时刻，S;
[0026] 2)评价指标及蓄热式电锅炉系统运行
[0027] W提高消纳弃风、改善风电接纳能力为目标，使蓄热式电锅炉在满足热负荷需求 前提下尽可能多的消纳弃风电量；构建两个评价指标：整个供暖期内消纳的总弃风电量 Wuti及弃风电量占总消纳电量占比Auti、Wuti及A。。消纳越大则表示消纳弃风能力越大； [002引 （1)整个供暖期内消纳的总弃风电量Wuti
[0029] 蓄热式电锅炉的运行时段及运行功率受弃风功率的影响，假定蓄热式电锅炉运行 功率由弃风功率Pqf(t)与非弃风功率Pfqf(t)提供，根据热负荷需求及弃风功率大小确定蓄 热式电锅炉消纳的弃风电量Wuti
[0030] (8) 阳03U 式中：Puti(t)为t时刻消纳的弃风功率，丽；TO为供暖期起始时刻，S;T1为供热期 终止时刻，S; 阳0巧 似弃风电量占总消纳电量占比入。ti
[0033] 考虑到热负荷的热惯性对蓄热式电锅炉运行影响，将整个热力系统的热惯性等效 为一个在一定变化范围内的可变热负荷，不同热惯性下蓄热式电锅炉灵活性不同，消纳的 总电量及相应消纳弃风电量存在差异性，故引入弃风电量占总消纳电量占比来衡量系统消 纳弃风电量情况，AUti的具体计算为（9)式
[0034]
(9)
[00对式中：WteW为蓄热式电锅炉消纳的总电量，MWh;Peh(t)为蓄热式电锅炉实时功率，MW;
[0036] (3)蓄热式电锅炉的固定控制
[0037] 蓄热式电锅炉的固定控制是指，仅在夜间负荷低谷时段及部分负荷平段时间内运 行，将电能转化为热能储存在蓄热罐中，并在其余时段放热进行供热；固定控制只能计及蓄 热式电锅炉系统自身运行约束，特定运行时段、特定运行功率对蓄热罐进行蓄热、放热或对 用户直接供热来消纳弃风电量；
[0038] 蓄热式电锅炉的出力要受到蓄热罐放热、蓄热功率及容量限制，并且蓄热罐先在 特定时段蓄热，蓄热罐蓄满热量后随热负荷需求进行放热，即蓄热罐的运行约束为：
[0039]
W40] 0《St《S。
[OOW 式中：St为蓄热罐实时蓄热量，MWh;Se为蓄热罐最大蓄热能力，MWhAchargeW为蓄 热罐蓄热功率，MW屯Mg(t)为蓄热式电锅炉热损失功率，由于储热装置热损失值很小，日损 失不足1%，故建模时忽略其热损失；
[0042] (Ii)
[0043] 式中：n为蓄热式电锅炉效率，％;R为蓄热式电锅炉台数，Pgi为单台蓄热式电锅 炉额定功率，MW;
[0044] 当蓄热罐热量为St= 0时，热负荷需求由蓄热式电锅炉直接供热进行补充；
[0045] 固定控制存在的一定缺陷，仅在特定时间内进行蓄热放热，未能考虑时序弃风功 率的影响，未能充分利用蓄热式电锅炉的灵活性，也未能考虑整个热力系统所具有的较大 热惯性，在居民供暖对于热蒸汽和热水的要求不是很高时，热网惯性相对较大，供热量和 热负荷不必完全实时平衡，允许存在一定幅度的波动，对供热质量没有影响；若充分利用蓄 热罐蓄热特性及热网热惯性，在满足供热需求及自身约束条件下，在弃风功率较高时，进行 供热的同时蓄热，尽可能多消纳弃风电量，在弃风较少时，利用热惯性降低热负荷同时蓄热 罐放热，尽可能少用非弃风电量，最终达到提高消纳弃风；
[0046] (4)蓄热式电锅炉的优化运行控制
[0047] 优化运行控制既考虑了蓄热式电锅炉系统自身运行约束，又考虑时序弃风功率与 热惯性对蓄热式电锅炉运行的影响，可将蓄热式电锅炉看作是一种灵活性较强的柔性负 荷，将弃风功率及热负荷需求作为决策因素来控制蓄热式电锅炉功率及蓄热罐的蓄热、放 热；受热惯性影响，热负荷可W不用满足实时供需平衡，在不影响用户舒适性的情况下，热 负荷需求具有一定调节能力，故将热惯性等效为在一定范围内的可变热负荷，0t定义为热 惯性比例，即热负荷允许波动范围，Pt可取正值或负值，0t主要受供热管道的距离、热水 流速、建筑物保溫材料、室外溫度的影响；
[0048] h"re"(t)+h"scharge(t) = (l+et)hwd(t)(。） W例式中：hkgd(t)为用户热负荷需求功率，丽；