[发明专利]用于含燃气-蒸汽联合循环机组热电系统的风电消纳方法

权利要求书

1.一种用于含燃气-蒸汽联合循环机组热电系统的风电消纳方法，其中，热电系统包括燃气-蒸汽联合循环机组、风力发电机组、火电机组、储热装置，燃气-蒸汽联合循环机组包括2台燃气轮机和1台蒸汽轮机且有“二拖一”和“一拖一”两种运行方式，其特征在于，所述的风电消纳方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)设定含燃气-蒸汽联合循环机组热电系统的相关参数值；

所述的步骤1)中的相关参数值是针对一个调度时段设定的，相关参数值包括电力用户的预测电力需求、热力用户的预测热力需求、储热装置最大储热量、最大储/放热功率、漏热损失系数、燃气-蒸汽联合循环机组处于“二拖一”运行模式时纯凝工况的最大/最小电出力、燃气-蒸汽联合循环机组处于“二拖一”运行模式时最小抽凝工况的最大/最小电出力与最大/最小热出力、燃气-蒸汽联合循环机组处于“一拖一”运行模式时纯凝工况的最大/最小电出力、燃气-蒸汽联合循环机组处于“一拖一”运行模式时最小抽凝工况的最大/最小电出力与最大/最小热出力、火电机组的运行成本系数、燃气-蒸汽联合循环机组的运行成本系数、火电机组的最小发电功率和最大发电功率；

2)搭建热电系统运行成本函数；

所述的步骤2)中的热电系统运行成本函数模型为f＝C_r+C_e，C_r为火电机组的运行成本，C_e为“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组的运行成本，其中，P_i,t为t时段火电机组i的预测出力；P_j,t为t时段燃气-蒸汽联合循环机组j的预测出力；H_j,t为t时段燃气-蒸汽联合循环机组j的预测供热量；a_1,i、b_1,i、c_i为火电机组i的运行成本系数；a_1,j、a_2,j、a_3,j、b_1,j、b_2,j、c_j为燃气-蒸汽联合循环机组j在“二拖一”状态下的运行成本系数；a′_1,j、a′_2,j、a′_3,j、b′_1,j、b′_2,j、c′_j为燃气-蒸汽联合循环机组j在“一拖一”状态下的运行成本系数；U₁、U₂表示燃气-蒸汽联合循环机组运行模式，处于“二拖一”运行模式时，U₁＝1，U₂＝0，处于“一拖一”运行模式时，U₁＝0，U₂＝1，U₁、U₂的取值范围为0或1；G_r为火电机组的集合；G_e为联合循环机组的集合；T为一个调度周期内调度时段总数；

3)设定热电系统运行约束条件；

所述的步骤3)中的热电系统运行约束条件包括等式约束和不等式约束；

等式约束包括电平衡与热平衡约束；

不等式约束包括储热装置约束、燃气-蒸汽联合循环机组出力约束、火电机组出力约束；

所述的电平衡与热平衡约束为：

其中，P_k,t为t时段风力发电机组k的预测出力，H_s,t为t时段储热装置s的热功率；P_load,t为t时段电力用户的预测电力需求，H_load,t为t时段热力用户的预测热力需求，G_w为风电机组的集合，G_s为储热装置的集合；

所述的储热装置约束为：

0≤S_t≤S^max (4)

Δt(H_in,t-H_out,t-k_lossS_t)＝S_t+1-S_t (7)

其中，S_t为t时段储热装置的储热量，S^max为储热装置的最大储热量，H_in,t为t时段储热装置的储热功率，为储热装置的最大储热功率，H_out,t为t时段储热装置的放热功率，为储热装置的最大放热功率，k_loss为漏热损失系数，Δt为调度时段间隔；

所述的燃气-蒸汽联合循环机组出力约束为：

其中，b₁＝P₄，b₃＝P′₄，b₅＝P₃，b₆＝P′₃

P_j,t、H_j,t分别为燃气-蒸汽联合循环机组预测电出力与预测热出力；P₁、P₂、H₁、H₂分别为燃气-蒸汽联合循环机组处于“二拖一”运行模式时最小抽凝工况的最大/最小电出力与最大/最小热出力；P₃、P₄分别为燃气-蒸汽联合循环机组处于“二拖一”运行模式时纯凝工况的最大/最小电出力；P′₁、P′₂、H′₁、H′₂分别为燃气-蒸汽联合循环机组处于“一拖一”运行模式时最小抽凝工况的最大/最小电出力与最大/最小热出力；P′₃、P′₄分别为燃气-蒸汽联合循环机组处于“一拖一”运行模式时纯凝工况的最大/最小电出力；

所述的火电机组出力约束为：

P_i,min≤P_i,t≤P_i,max(i∈G_r) (9)

其中，P_i,min为火电机组i的最小发电功率，P_i,max为火电机组i的最大发电功率；

4)以热电系统运行成本函数值最小为目标，并结合热电系统运行约束条件对热电系统运行成本函数的未知参数进行求解。

2.根据权利要求1所述的用于含燃气-蒸汽联合循环机组热电系统的风电消纳方法，其特征在于，所述的步骤4)中对热电运行成本函数进行求解时，包括按顺序进行的下列步骤：

Ⅰ)将燃气-蒸汽联合循环机组的运行模式从U₁＝1、U₂＝0或U₁＝0、U₂＝1的取值范围扩展至U₁,U₂∈[0,1]；

Ⅱ)建立队列RP和队列IP，队列RP存储赋值过程中产生的待优化初始解，队列IP存储最优解；

Ⅲ)在步骤Ⅰ)的基础上利用单纯形算法并结合热电系统运行约束条件对热电系统运行成本函数进行求解，并判断是否存在可行解，若不存在可行解，则终止求解过程；若存在可行解x₀，则进入下一步；

Ⅳ)将可行解x₀作为初始节点采用内点法在步骤Ⅰ)的基础上对热电系统运行成本函数进行求解，得到最优解

Ⅴ)将步骤Ⅳ)中求得的最优解带入热电系统运行成本函数得到热电运行成本函数值并将该函数值作为热电系统运行成本函数值的下界值；

Ⅵ)判断当前最优解中运行模式变量U₁、U₂是否全部满足为U₁＝1、U₂＝0或U₁＝0、U₂＝1，若判断结果为“是”，则进入步骤Ⅶ)；否则进入步骤Ⅷ)；

Ⅶ)判断函数值是否小于热电系统运行成本函数值的上限值若判断结果为“是”，则令队列然后进入步骤Ⅹ)；否则直接进入步骤Ⅹ)；

Ⅷ)确定不满足整数约束条件的调度时段t，若有多个调度时段，取调度时段t的最小值，对调度时段t的运行模式变量U₁、U₂分别进行赋值，令将赋值给最优解并存入队列RP中待求解，将赋值给并以此为起始点采用内点法对在步骤Ⅰ)的基础上并结合约束条件的热电系统运行成本函数进行求解，若无解，则进入步骤Ⅹ)，否则得到新的最优解然后进入下一步；

Ⅸ)判断函数值是否小于热电系统运行成本函数值的上限值若判断结果为“是”，则将新的最优解存储入队列IP中，并进入步骤Ⅵ)，并进入步骤Ⅵ)同时将赋值给否则进入下一步；

Ⅹ)判断队列RP是否为空，若为空，输出队列IP中存储的最优解，否则，采用后进先出的原则选择队列RP中一个节点作为起始节点采用内点法对步骤Ⅰ)的基础上并结合约束条件的热电系统运行成本函数进行求解，得到另一个新的最优解然后返回步骤Ⅵ)同时将赋值给重复上述步骤。