本发明涉及热电系统稳定性评估技术领域，尤其涉及一种热电联合系统综合稳定裕度的评估方法。
背景技术：
现如今，电源结构以燃煤火电机组为主，调节能力有限。此外，在冬季大量的热电联产机组出力受“以热定电”运行模式的限制，其调节能力进一步下降，更加剧了弃风现象，所以很多学者开始不单单局限于电力系统的范畴，开始着手研究电热联合系统。有提出了利用储热装置和电供热装置来提升热电联产机组灵活性的；还有研究重点分析了在系统中不同位置应用储热提升风电消纳时储热运行模式的差异。经查大量文献发现，对现如今对热电联合系统综合稳定裕度的评估的具体计算，并没有明确。
联合系统中含有电、热2种能量形式，特性差异很大。传统的社会供能系统条块分割，相对各自独立运行，不利于从全社会角度实现能源资源优化配置和总体最优的目标。社会能源的一体化供应和综合能源系统是能源领域的未来发展趋势。通过对该联合系统综合稳定裕度的评估，可以较为清晰的看出系统的稳定程度，进而可以为后续展开工作。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种热电联合系统综合稳定裕度的评估方法，在热电联合系统的层面对其稳定性进行评估，可以充分利用电力系统和热力系统物理特性的优势，提高能源系统大时空范围优化配置能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种热电联合系统综合稳定裕度的评估方法，包括以下步骤：
步骤1：采集数据，对热电联合系统的耦合度c、储热效率η、热电机组的调峰能力p和消纳弃风的能力a进行检测；
步骤2：根据采集的数据进行相应的数据处理，分别计算耦合度对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωc、储热效率对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωη、热电机组的调峰能力对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωp、消纳弃风的能力对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωa；
步骤3：对步骤2中的各权重数据进行整合，得到对热电联合系统综合稳定裕度的评估s，如下式所示：
式中，s为百分数，s越大则表示热电联合系统的稳定裕度越大，则系统的稳定性越高。
所述耦合度对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωc通过下式计算：
其中，p1为电厂端输出的额定功率；qave为单位周期内用户平均使用热量；wave为单位周期内用户平均使用电量；t为热力系统正常工作时，储热装置中水的温度；d为储热装置对外进行热交换时的平均充放热速率；ρ为分辨系数，在(0，1)内取值，ρ越小，关联系数间差异越大，区分能力越强。
所述储热效率对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωη通过下式计算：
其中，n为储热装置的数量；t为热力系统正常工作时，储热装置中水的温度；d为储热装置对外进行热交换时的平均充放热速率；p1为电厂端输出的额定功率；v为储热装置的体积；m和s分别为储热介质的质量和比热容，qave为单位周期内用户平均使用热量；wave为单位周期内用户平均使用电量。
所述热电机组的调峰能力对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωp通过下式计算：
其中，t为热力系统正常工作时，储热装置中水的温度；pcin为储热系统的电加热额定功率；n为储热装置的数量；di为第i个储热装置对外进行热交换时的充放热速率；p1为电厂端输出的额定功率。
所述消纳弃风的能力对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωa通过下式计算：
其中，n为储热装置的数量；di为第i个储热装置对外进行热交换时的充放热速率；d为储热装置对外进行热交换时的平均充放热速率；t为热力系统正常工作时，储热装置中水的温度；q表示循环热量，即储热装置平衡时刻吸收或放出的热量；pcin为储热系统的电加热额定功率；pe为预测负荷功率；pb为预测弃风功率，pmax和pmin分别代表电储热的最大和最小消纳能力。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种热电联合系统综合稳定裕度的评估方法，通过计算得出一种新型稳定裕度的评判指标，根据该指标就可以量化热电联合系统的稳定程度，使该联合系统是否稳定更加以一目了然，从而充分发挥其作用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种热电联合系统综合稳定裕度的评估方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种热电联合系统综合稳定裕度的评估方法，其主要因素包括耦合度、储热效率、热电机组的调峰能力、消纳弃风的能力，然后经过相应的公式理论计算，得到各个因素所占的权重，最后得到该联合系统稳定裕度的水平。
耦合度c：不同系统的差异性较大，耦合度很大程度的影响该联合系统的稳定程度。从而，严重影响模型的输出结果。
储热效率η：一般情况下储热效率越高，电热转换速度越快，热电联合系统的耦合程度相应的提升，对稳定程度有一定的影响。
热电机组的调峰能力p：热电联产机组的调峰能力越强，就能缓解电网消纳风电压力，促进能源和系统结构调整，确保热电联合系统安全稳定高效运行。
另外，消纳弃风的能力a也对模型的输出有一定的影响。
某地区采用热电联合运行方式，发电机输出的额定功率p1为600mw，单位周期内用户平均使用热量qave为200mwh，单位周期内用户平均使用电量wave为150mw，热力系统正常工作时，储热装置中水的温度t为80℃，电网的频率为50hz，电储热装置的储热容量为4000mwh，水的初始温度为20℃，当地的温度为0℃，弃风量为5000万kw·h。针对该系统，本实施例的方法如图1所示，具体方法如下所述。
步骤1：采集数据，对联合系统的耦合度c、储热效率η、热电机组的调峰能力p和消纳弃风的能力a进行检测，并把这些因素作为输入量。
步骤2：根据采集的数据进行相应的数据处理，通过相应的函数计算，实现对相应数据的筛选，具体为：
步骤2.1：计算耦合度对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωc。
耦合度即系统之间的关联程度，用ζi(k)表示电力系统和热力系统的关联系数，如下式所示：
式中，ρ为分辨系数，在(0，1)内取值，若ρ越小，关联系数间差异越大，区分能力越强。本实施例中，ρ＝0.5；x(k)为参数数据列，该数据列是一种比较理想的比较标准。
则，耦合度对该系统稳定裕度所占权重为
其中，p1为电厂端输出的额定功率；qave为单位周期内用户平均使用热量；wave为单位周期内用户平均使用电量；t为热力系统正常工作时，储热装置中水的温度；p为热电机组的调峰能力；d为储热装置对外进行热交换时的充放热速率。
本实施例中，p1＝600mw，p＝200mw，t＝20，d＝5.04×109kj/h，qave和wave经当地的数据查出，qave＝200mwh，wave＝150mw，η＝75％，代入上面的公式可得出ωc≈0.674。
步骤2.2：计算储热效率对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωη。
储热效率的高低直接影响热力系统的稳定性，储热效率快能最大化的进行能量之间的转移。在稳定系统的同时，还能消纳风电，节约电能。储热效率对该系统稳定裕度所占权重为
其中，n为储热装置的数量；v为储热装置的体积；m和s分别为储热介质的质量和比热容。
本实施例中，20℃时水的导热系数α＝0.599w/m.k，水的比热容s＝4.2×103j/(kg℃)，储热充放热速率d＝5.04×109kj/h，储热体积v＝106m3，储热装置的数量n＝20，储热介质的质量m＝30吨，代入上述公式可得，ωη≈0.395。
步骤2.3：计算热电机组的调峰能力对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωp。
调峰是改变发电机的出力以适应用电负荷的变化，热电机组和储热装置协调运行能大大提高系统的调峰能力。能提高电网运行的稳定性，确保网间能源资源优化配置；另一方面，充分发挥高效机组和清洁能源的能源利用率，降低整体电网能耗水平，达到了节能减排的目的。
热电机组的调峰能力对该系统稳定裕度所占的权重为
其中，pcin为储热系统的电加热额定功率；di为第i个储热装置对外进行热交换时的充放热速率。
本实施例中，pcin＝10mw，a＝1000万kw·h，t＝20℃，由于储热装置数量较多，所以这里的di用平均值d来表示，d＝5.04×109kj/h，代入上述公式可得ωp≈0.228。
步骤2.4：计算消纳弃风的能力对热电联合系统稳定裕度所占的权重ωa。
其中，q表示循环热量，即储热装置平衡时刻吸收或放出的热量；pe为预测负荷功率；pb为预测弃风功率，pmax和pmin分别代表电储热的最大和最小消纳能力。
本实施例中，q＝300mwh，pe＝500mw，pb＝1200mw，电储热的最大和最小消纳能力为pmax＝1000mw和pmin＝400mw，代入上述公式可得ωa≈0.334。
具体实施中，上述四个权重的计算过程不分先后顺序，本实施例只是一种具体情况。
步骤3：数据处理模块对步骤2中得到的各权重数据进行整合，得到对热电联合系统综合稳定裕度的评估s，如下式所示：
式中，s为百分数，s越大则表示热电联合系统的稳定裕度越大，则系统的稳定性越高。
本实施例中，最后计算可得热电联合系统综合稳定裕度为s＝12％。
最后通过数据显示模块显示该热电联合系统综合稳定裕度s的值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。