一种多状态运行热电厂的火电系统日前机组组合优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种多状态运行热电厂的火电系统日前机组组合优化方法，首先预测次日系统总发电负荷、各热电厂的供热负荷；然后再以次日火电系统总发电煤耗最小为目标，以保证满足电力供给、热能供给为条件，同时满足火电系统备用需求、热电厂抽汽汽轮机的电热耦合特性、蓄热罐的热特性等约束，建立火电系统机组组合优化模型；最后，使用最优化算法计算得到次日各火电机组的开停机计划、供热机组汽轮机发电与抽汽计划、热电厂内蓄热罐充放热计划，从而保证火电系统经济运行。
【专利说明】-种多状态运行热电厂的火电系统日前机组组合优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统调度运行【技术领域】，尤其设及一种多状态运行热电厂的火电 系统日前机组组合优化方法。
【背景技术】
[0002] 目前我国电网调峰压力非常大，而供热机组热定电"运行方式是造成调峰困难 的主因之一。我国电网统调的供热机组基本为大型抽汽供热机组，而大型抽汽式热电厂通 过配置蓄热罐，如图1所示，可有效解禪热定电"运行约束，提高机组发电调峰运行的灵 活性，缓解系统调峰压力。
[0003] 在电力系统采用集中调度方式时，通常需要提前确定火电机组在次日的开停机计 划W及开机机组的发电计划，即日前机组组合问题。在传统机组组合模型中，抽汽式供热机 组被看作为必开的且发电功率范围更小的纯凝机组，传统的机组组合模型如下：
[0004] 1.目标函数；
【权利要求】
1. 一种多状态运行热电厂的火电系统日前机组组合优化方法，其特征在于：包括以下 步骤： 步骤A:为火电系统中每个抽汽供热电厂建立运行约束数学模型； 火电系统包括N个电厂，电厂分为非供热电厂和抽汽供热电厂，将非供热电厂看做为 热负荷始终为零的抽汽供热电厂，进而与抽汽供热电厂采用统一的数学模型描述；第n个 抽汽供热电厂配置包括In台抽汽供热机组和一个蓄热容量为的蓄热罐；第i台抽汽供 热机组在给定的时段t的发电功率为圪，，抽汽供热功率为it:,,;n个抽汽供热电厂生产的 电力送到电网中需要共同满足火电系统的电负荷需求侘，，抽汽供热和蓄热罐配合满足抽 汽供热电厂在t时段的供热需求/^h ; 每个抽汽供热电厂在运行时，为满足供热需求，需要满足如下约束，即运行约束数学模 型： ⑴：抽汽供热电厂所有开机机组的供热功率加上蓄热罐放热功率大于等于抽汽供热电 厂热负荷需求，如公式①所示：
⑷：决策周期内最后一个时段的蓄热量等于初始时刻的蓄热量，如公式④所示： K④ 其中，i;t为抽汽供热电厂n中的第i个机组在t时段的开停机状态，1表示开机，O表 示停机，为{〇, 1}整数变量，T为周期中最后一个时段；为抽汽供热电厂n配置的蓄热罐 在t时刻的储热量；为蓄热罐在t时段的放热功率；为抽汽供热电厂在t时 段所承担热负荷功率；^胃、为储热装置最大蓄热、放热功率为蓄热罐的最大 蓄热容量； 步骤B:为热电厂内每台抽汽供热机组建立运行约束数学模型； (5) :汽轮机抽汽功率不大于最大限值，如公式⑤所示： 〇 -PnJj- ⑤ (6) :汽轮机抽汽供热功率限制机组发电功率调节范围，如公式⑥所示： -Kn,), Plmin-C^1J < P：u < unjJ{P：M ⑥ 其中，匕，maxffCxmi11表示汽轮机在纯凝工况下的最大电出力和最小电出力；和 分别表示汽轮机在最大进汽量和最小进汽量时多抽取单位功率蒸汽时发电功率的减小 量； 汽轮机处于最大抽汽状态时发电功率与抽汽功率的比值；K为常系数。C 为汽轮机抽汽功率为圪,时所能达到的最大发电功率；表示汽轮机抽汽功率为 4时由抽汽特性所决定的最小发电功率；表示汽轮机抽汽功率为心时由背 压特性所决定的最小发电功率；为汽轮机抽汽功率为^时 汽轮机的最小发电功率； (7) :机组功率增加或减少的速率小于给定的技术限值，如公式⑦、⑧所示： (^/,/-1 +CljPn,iJ-l) _(Ku + C'n,iPnjJ) ^ (1 _UnJJ_UnJ,!-\))^,/,do?-n +Un,iJ-l_Un.iJ )Pnj,mm ? (8) :安排机组开停时，机组开机时间或停机时间应大于等于给定的最短时间限值，如公 式⑨、⑩所示： (仏-CimXW〇 ⑨ A〇 ⑩ 其中，为汽轮机的最大抽汽供热功率；为机组等效的纯凝工况发 电出力；Pn，i，up、P1^dram分别为机组在纯凝工况下向上爬坡速率限值、向下爬坡速率限值； 为机组最小开停机时间，为机组在t时段已经连续开机或 停机的时间数； 步骤C:预测每个时段火电系统的系统用电需求和每个热电厂的供热需求Pjh; 步骤D:以满足火电系统用电负荷需求、热电厂供热需求以及热电厂及其发电机组和 蓄热罐运行限制为约束条件，建立以火电系统次日总煤耗量最小为目标函数的优化数学模 型，将次日火电系统发电机组运行计划问题描述为一个最优化问题，优化求解系统内各电 厂发电机组在各时段的开停机状态unAt、汽轮机抽汽功率/Jv和发电功率i^_，f、蓄热罐在 该时刻的储热量5^，目标数学模型如公式?、?所示：
其中，t为时段索引，n为电厂索引，i为电厂中机组索引；为第n个电厂第i台机组的抽汽汽轮机在发电功率为供热功率为冷,,时的耗煤量函数。公式?用来描 述抽汽式供热汽轮机的耗煤量函数；Sn;i，t表不机组的开机煤耗； 约束条件如下： ⑶系统约束：
其中：屯,为系统在t时段的发电负荷；a%为系统在t时段的上调旋转备用率；0 % 为系统在t时段的下调旋转备用率；表示汽轮机在纯凝工况下的最大电出力 和最小电出力；巧,胃-<#,,和巧,_ -4?,,分别表示汽轮机在抽汽供热功率为时的最 大和最小电出力； (W):电厂约束： 对于每个电厂及其发电机组，满足公式①至⑩； 步骤E:采用优化工具求解上述优化模型，即可确定次日系统内各电厂发电机组在各 时段的开停机状态U1^t、汽轮机抽汽功率和发电功率、蓄热罐在该时刻的储热量， 从而使得次日系统内所有火电机组的发电和供热的总煤耗最小。
【文档编号】G06Q50/06GK104504451SQ201410613672
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】张振安, 吕泉, 饶宇飞, 王海霞, 雷俊哲, 余晓鹏 申请人:国家电网公司, 国网河南省电力公司电力科学研究院, 大连理工大学