基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风电联网协调控制领域，是一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃 风消纳协调调度模型。
【背景技术】
[0002] 当前，我国风电发展面临的主要矛盾仍然是弃风限电问题。其中，东北、华北和西 北地区，简称"Ξ北地区"冬季供暖期弃风量巨大的问题尤为突出，已成为全社会关注的焦 点。一方面，"Ξ北地区"风能资源充裕，但能源消费不足，同时受电网传输通道限制，风电外 送往往十分困难。另一方面，为满足冬季热负荷的需要，热电联产机组热定电"的生产方 式进一步压缩了风电上网空间，是导致弃风的另一个主要原因。
[0003] 我国风电多为大型集中式机组，通常远离负荷中屯、，弃风现象十分严重，单独利用 储热装置或电锅炉的方式对于提升系统消纳弃风能力的效果有限。
[0004] 国外电网规模较小，分布式能源多采用就地消纳的方式，大量弃风现象较少，即使 出现弃风，可利用储热装置或电锅炉的单独作用得W消除。事实上，在实时电价的引导下， 欧洲多国如德国、丹麦等，很多热电机组已经或正在考虑配置储热装置来解禪热定电" 约束，W通过提高其运行灵活性和调峰能力而在电力市场环境中获利。
[000引国外对于风电供热技术的研究较为成熟，但其能量转换媒介主要能量转换媒介为 集中式、大容量储热系统、热累和电热锅炉等。除此之外，由于能量互联系统对于提高系统 调节能力，扩大风电上网空间，解决弃风问题有着重要的意义，因此，国外较早开展了关于 能量综合集成系统的研究。
[0006] 综上，未来的电力系统将紧密地与热力系统等系统结合，形成含多层次调度内容 的能源互联系统，如何协调控制诸如电热综合系统等能源系统内各单元，减少能源损失浪 费W取得最佳经济性是一个十分值得研究的课题。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是，提出一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风 消纳协调调度模型，该基于储热热电联产和电锅炉的弃风消纳空间数学模型，利用极限消 纳弃风电量的电锅炉供热量计算来协调含储热热电联产机组与电锅炉的供热，进一步拓展 了电网的弃风消纳空间，节约了调度成本，可为电网调度部口制定日前调度计划提供科学 依据。
[0008] 解决其技术问题采用的技术方案是:一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风 消纳协调调度模型，其特征在于，它包括W下内容：
[0009] 1)弃风消纳空间数学模型
[0010] 当储热热电联产机组和电锅炉协调供热时，两者分别产生的一定的消纳弃风空 间：
[0011]
(1)
[0012] 其中:Pw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组的系统供热时的弃风功率；
[0013] Pwo.t表示t时刻仅含热电联产机组的系统不供热时的弃风功率；
[0014] APw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组系统供热产生的弃风消纳空间；
[0015] APw.esh表示含储热热电联产与电锅炉协调供热时的弃风消纳空间；
[0016] APw. Eh表示含储热热电联产机组产生的弃风消纳空间；
[0017] Δ Peb表示电锅炉产生的弃风消纳空间；
[0018] 冬季热电联产机组总供热负荷较大，对于含单台电锅炉和热电联产机组的系统而 言，将含储热热电联产机组供热时产生的弃风消纳空间表示成关于电锅炉供热量PH.e的函 数：
[0019]
[0020] 其中：Cm为热电联产机组背压工况弹性系数；
[0021] Cv为固定进汽量下抽取单位蒸汽量时电功率的减少值；
[0022] 扣.e为电锅炉供热功率；
[0023] Ph.cmax为储热装置的最大储热功率；
[0024] Pe.max为机组不供热时的最大电出力；
[0025] Pe.min为机组不供热时的最小电出力；
[0026] 扣el.max为机组最大进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
[0027] 扣e2.max为机组最小进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
[0028] 扣Z为总供热负荷；
[0029] 电锅炉产生的弃风消纳空间Δ Peb表示为：
[0030] ΔΡΕΒ=(?/β) · PH.e (3)
[0031 ]其中:β为电锅炉电热转换效率，取ο. 99，
[0032] 仅含热电联产机组的系统不供热时的弃风功率表示为：
[0033]
(4)
[0034] 其中：N为常规火电机组的总台数；
[003引 R为热电联产机组的总台数；
[0036] K为风电机组的台数；
[0037] PlL,.为第i台机组在t时刻的最小电出力值，热电联产机组为不供热时的电出力；
[0038] ??:,为第j台风电机组在t时刻的预测出力；
[0039] PL.t为系统t时刻的负荷预测值；
[0040] 仅含热电联产机组的系统供热时产生的弃风消纳空间：
[0041]
[0042] 2)极限消纳弃风的电锅炉供热功率
[0043] 当系统在含储热热电联产机组和电锅炉的综合作用下完全消纳仅由热电联产机 组供热时产生的弃风功率时，能同时达到供热和最佳经济性的目的：
[0044] Pw.h.t= APw.ech (6)
[0045] 得到极限消纳弃风的电锅炉供热功率计算公式为：
[0046] PH.e.lim= (PwO.t-Cv ? Phe2.max) ? β (7)
[0047] 即在一定的总供热范围内，完全消纳弃风的电锅炉供热量只与PwO. t、Cv、Phe2. max和β 有关，与系统总供热负荷大小无关，依据此原理在规划建设电锅炉项目时，在分析电网风力 资源特性和负荷特性的基础上，根据电网结构安排最合适的电锅炉容量，W达到最佳经济 性的目的；
[0048] 3)弃风消纳协调调度建模
[0049] a)目标函数
[0050] 含风电电力系统的经济调度通常W系统的发电成本最小为调度目标，为检验储热 装置及电锅炉消纳弃风功率的效果，在成本中加入了弃风成本，故弃风消纳协调调度模型 的目标函数为：
[005。 min化（Pi)+F2(Peri'i，Ph'i，Pcr'i)+A · Pw'qf) (8)
[0052] 其中:Fi为常规火电机组的发电成本函数；
[0053] F2为热电联产机组的发电成本函数；
[0054] 扣.i为总供热功率；
[005引 Perl, i为第i台热电联产机组的电出力、
[0056] Ρα.ι为第i台热电联产机组储热装置的储、放热功率；
[0057] Pw.qf为系统的弃风功率；
[0058] λ为弃风成本系数；
[0059] 火电机组的发电成本包括煤耗成本及启停成本，
[0060]
(90
[0061] 其中:曰1、bi、Cl为常规机组煤耗成本的二次拟合系数；
[0062] T为调度时段总数，取24;
[0063] Pi.t表示常规机组i在t时刻的电出力；
[0064] Ui.t表示机组i在t时刻的启停状态，1、0分别表示运行和停机；
[006引Si为机组i的启动成本；
[0066]由于热电联产承担供热任务，不能出现停机情况，故其发电成本仅包括煤耗成本， 根据含储热热电联产机组的电热运行特性，其某一时刻的煤耗成本为机组剔除储热装置供 热量后，将电、热出力折算为纯凝工况下的电功率：
[0067]
(10)；
[006引其中：ai、bi、Ci为热电联产机组的煤耗成本系数，
[0069] 当热电联产的电出力不变时，不同的充放热计划、不同的含储热热电联产供热功 率会产生不同的成本，假设非弃风时刻全部