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_3

文档序号:9688059阅读:来源:国知局
[0151] 其中:ai、bi、C功常规机组煤耗成本的二次拟合系数;
[0152] Pi.t表示常规机组i在t时刻的电出力;
[0153] 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;
[0154] Si为机组i的启动成本;
[0155] 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:
[0156]
(10)
[0157] 其中:ai、bi、ci为热电联产机组的煤耗成本系数,
[0158] 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由热电联产机组供热,而弃风时刻接入电锅炉 消纳弃风,则调度优化主问题下存在两个优化子问题:最优储放热计划子问题和最优电锅 炉供热比例子问题,
[0159] 最优储放热计划子问题可在给定某一电锅炉供热比例扣.i.stem时,对外层调度优化 主问题的每一个节点、即所有机组电出力给定时,求得该条件下的最优储放热计划:
[0160]
(11)
[0161] b)约束条件
[0162] 协调供热的弃风消纳调度模型除考虑传统的电力系统约束,如负荷平衡约束、机 组出力约束、机组爬坡约束、机组启动和停运约束和正、负旋转备用约束等约束条件外,还 需考虑热力系统约束,包括供热平衡等式约束和储热装置运行约束,
[0163] 供热平衡约束:
[0164]
(12)
[0165] 其中:巧*E为t时刻电锅炉供热功率;
[0166] 巧,为t时刻含储热热电联产机组的总供热功率;
[0167] 扣z.t为t时刻的热负荷,
[0168] 储热装置运行约束:
[0169]
(13)
[0170] 式中:茂表示第i台储热装置在t时刻的储热量;
[0171] 托。^、戶分别表示第i台储热装置的最大储、放热功率;
[0172] Si.max表示第i台储热装置的蓄热容量;
[0173] 巧表示第i台储热装置在t时刻的储、放热功率;
[0174] 4)弃风消纳协调调度模型求解
[0175] 热电联产机组的电出力是其热出力的函数,若热负荷改变时,经济调度主问题中 热电联产机组电出力的约束条件会发生改变,故无法用简单的规划软件如gurobi等进行求 解,为此,对于电锅炉供热比例集合中的某元素巧首先随机生成经济调度问题的初始种 群,通过修正流程修改每个个体的元素并返回适应度W及相对最优的储放热计划;然后不 断迭代求该供热比例下的最经济调度计划,形成与供热比例集合相对应的最优计划集合; 最后得到最优电锅炉供热比例W及最经济调度计划结果。
[0176] 本发明的具体实施例是:基于IE邸118节点模型,通过仿真分析加入储热装置与电 锅炉前后系统消纳弃风能力W及调度经济性的变化,验证所建立的弃风消纳协调调度模型 对于进一步拓展电网弃风消纳空间、节约调度成本的效果。
[0177] 具体实施例:
[0178] 1算例条件
[0179] 1)电网负荷预测值如表1所示;
[0180] 2)热电联产机组参数如附表2所示,其他机组参数与标准模型参数相同;
[0181] 3)储热装置的最大充、放热功率为100MW,最大储热容量为900MW · h;
[0182] 4)#25、#26号机组为风电场,装机容量均为300MW,其风电功率预测值如表3所示。
[0183] 4)总热负荷取定值200MW;
[0184] 5)系统中两台热电联产机组分别为两个不同区域供热,且供热相互独立,每个供 热区域含一个最大供热功率为200MW的电锅炉供热项目;
[0185] 6)分别计算W下Ξ种方式下的系统日前经济调度总成本,并对比其经济性和弃风 结果:
[0186] 方式1:储热装置与电锅炉均不工作;
[0187] 方式2:仅由含储热热电联产机组供热;
[0188] 方式3:电锅炉与储热装置协同供热。
[0189] 表1各时段的负荷功率预测值
[0190] Tab.1 Prediction of power load in each period
[0191]
[0192] 表2热电联产机组参数
[0193] Tab.2 Parameters of CHP unit
[0194]
[0195] 表3风电功率预测值
[0196] Tab.3 wind power prediction
[0197]
[0199] 表4 Ξ种供热方式的经济调度性能比较
[0200] Tab.1 Comparison of the economy of three heating modes
[0201]
[0202] 2算例计算
[0203] a)弃风消纳空间数学模型
[0204] 图1给出了协调供热综合系统的结构图,根据算例条件计算后发现,弃风时刻发生 在第4、5、6个时段,其中第4和6时段仅通过储热装置作用,可完全消纳弃风,只需求第5个时 段的极限消纳弃风电锅炉供热功率扣.e.limS。
[020引第6个时段仅含热电联产机组的系统供热时的弃风功率为:
[0206]
[0207]含储热热电联产与电锅炉协调供热时的总消纳弃风空间为:
[020引
[0209]
[0210] , [0211]
[0212] b)极限消纳弃风的电锅炉供热功率 [0引引令Pw.h.6=APw.ech 得:
[0引4] PH.e.lim6= (PwO.t-Cv · Phe2.max) · β
[0215] =(118.57465-0.15 X 1250/9) X0.99 = 96.7639035MW
[0引6] 故;
[0217] 电锅炉供热比例α = 967639035/200 = 0.4838 = 48.38%
[0218] 即在该算例条件下,第5个时段电锅炉按48.38%的供热比例与含储热热电联产机 组进行协调供热时可获得最佳经济性。
[0219] C)弃风消纳协调调度建模
[0220] 基于ΙΕ邸118标准节点模型,根据前述目标函数和约束条件,利用Matlab语言进行 仿真建模,形成W经济调度问题为主问题,同时对电锅炉最优供热比例子问题和储热装置 最优储放热计划子问题进行协同建模。
[0221] d)弃风消纳协调调度模型求解
[0222] 图2给出了模型包含的经济调度主问题和两个子问题的逻辑关系图,主问题采用 遗传算法求解,针对可能出现的违反限定情形,主问题个体适应度的求解流程如图3所示。 采用遗传算法求的经济调度主问题的流程图如图4所示。
[0223] 图5给出了Ξ种不同方式下的经济成本收敛特性对比,图6为采用Ξ种不同供热方 式下的弃风特性。表4给出了Ξ种方案经济调度的性能对比。可见,系统由传统热电联产机 组对热负荷进行供热,热电刚性禪合使风电上网空间减少,较易出现弃风现象,且成本最 大;采用方式2时,可通过储热装置灵活调节热电联产机组的出力,提供一定的消纳弃风空 间,并减少了调度成本;采用方式3,并按极限消纳弃风的电锅炉供热量进行协调供热,可进 一步拓展电网弃风消纳空间,并取得最佳经济性,比不加入储热装置和电锅炉时的调度成 本减少了 11.71%。方式2和方式3采用最优的储放热计划时,储热装置容量随时间变化曲线 分别如图7和图8所示。
[0224] 当采用方式3进行供热时,在其他条件不变的情况下,系统的最经济调度成本与电 锅炉供热比例存在一定的关系,经过
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