[发明专利]基于热电联产的光热发电及热电机组联合调峰优化模型

权利要求书

1.一种基于热电联产运行模式的光热发电及热电机组联合调峰优化模型，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，分析光热发电运行机理并根据其能量流动过程建立其简化模型；

步骤2，建立抽汽式热电机组运行模型；

步骤3，建立基于热电联产运行模式的光热发电与热电机组联合系统运行模型；

步骤4，根据系统中各机组运行约束，建立联合系统调峰优化模型；

步骤1具体包括，

1)分析光热发电运行机理；

2)建立基于热电联产运行模式的光热电站简化模型；

其中，P_t^th,S-H为传热流体在光场中所吸收的热功率；P_t^th,H-P为传热流体输送至PC环节的热功率；P_t^th,T-H、P_t^th,H-T为传热流体与蓄热系统之间的热交换功率；为光热电站对外供热功率；

3)系统接收到的功率为，

P_t^th,solar＝η_SFS_SFR_t

其中，η_SF为光热转换效率；S_SF为镜场面积；R_t为t时刻的光照直接辐射指数DNI；

4)系统所能利用的光热功率由此输入值和弃光量共同决定，

P_t^th,S-H＝P_t^th,solar-P_t^th,curt

其中，P_t^th,curt为光热电站弃光功率；

5)蓄热系统的充、放热过程都会引起热损失，因此利用充、放热效率来刻画这一特性，

P_t^th,c＝η_cP_t^th,H-T

P_t^th,d＝P_t^th,T-H/η_d

其中，P_t^th,c、P_t^th,d为蓄热系统充、放热功率；η_c、η_d为蓄热系统充放热效率；

6)PC模块的能量流刻画为输入热功率和电功率的函数关系，

其中，为PC模块电功率；

步骤2具体包括,

建立基于抽汽式热电机组运行原理,建立抽汽式热电机组运行模型：

其中，c_v(0)表示机组进气量不变时多抽取单位供热功率后发电功率的减小量，c_v1表示机组在最大进气量时的c_v值，c_v2表示机组在最小进气量下的c_v值；c_m(0)为机组的背压工况弹性系数；与分别为机组在纯凝工况时的最大、最小电出力；为机组最大供热功率；为机组背压工况曲线与在横轴上的截距；为机组供热功率；

步骤3具体包括，

1)分析光-热联合系统电热运行特性

2)评估光-热联合系统调峰能力

设采暖负荷为h，采用热电机组单独供热，则其最大发电功率为：

最小发电功率为：

此时，机组的调峰容量为：

而与光热电站组成联合系统后，设光热电站供热功率为由联合系统热电特性可知，在热负荷为h时，热电机组最大发电功率变为：

最小发电功率变为：

此时，机组的调峰容量为：

因此，由于光热电站供热为系统增加的调峰容量为：

ΔS＝ΔS₁+ΔS₂＝S₂-S₁

其中，所增加的上调峰容量为：

下调峰容量为：

由此可见，系统调峰容量增量与光热电站供热功率呈线性关系，随着光热电站供热功率的增加，系统调峰容量增量也越大；

3)建立光-热联合系统运行模型

根据光热联合系统电热运行特性及调峰能力，建立光-热联合系统运行模型：

其中，为机组在最小电出力下的供热功率；h为热负荷；为光热电站供热功率；为光热电站最大供热功率；

步骤4具体包括，

1)建立基于系统运行经济性的目标函数；

minF＝F₁+F₂

其中，F₁为纯凝式机组运行成本；F₂为热电机组运行成本；

对于纯凝式机组，其运行成本可近似表示为其发电功率的二次函数，

其中：a_i、b_i、c_i为纯凝式机组发电成本系数，且均大于零；T为总时刻数；n为机组台数；P_i,t为纯凝机组发电功率；

由于热电机组还承担供热任务，根据其电热运行特性，其运行成本为电、热出力折算为纯凝工况下的发电成本，因此热电机组运行成本为，

其中，P_CHP,i,t为第i台热电机组在t时刻时其供热功率与发电功率折算为纯凝工况时的发电功率；为第i台热电机组在t时刻时的发电功率；为第i台热电机组在t时刻时的供热功率；m为热电机组台数；A_i、B_i、C_i、D_i、E_i、F_i为热电机组的发电成本系数，由a_i、b_i、c_i及c_v计算得到；

2)建立光热电站不等式约束；

①爬坡约束

其中，R为光热电站汽轮机组爬坡速率；

②蓄热系统容量及运行约束

蓄热系统的性能对光热电站的运行特性有很大影响，主要运行限制就是其容量约束；与此同时，为了保证系统安全，蓄热系统也有最小储能限制；因此，相关约束为，

其中，为蓄热系统的最小储能量；ρ^TES为以FLH为单位描述的蓄热系统最大容量；

除此之外，蓄热系统的充/放热功率在限制范围内连续可调，但充/放热不能同时进行，因此，相关约束为：

P_t^th,dP_t^th,c＝0

其中，为最大充放热功率；

③光热电站供热约束

其中，为光热电站最大供热功率；

3)建立其他机组运行约束

①热电机组供热功率约束

其中，为第i台热电机组最小及最大供热功率；

②热电机组电出力约束

其中，为第i台热电机组最大、最小电出力；K为常数，其中为热电机组背压工况曲线在横轴上的截距；

③热电机组爬坡约束

其中，为第i台热电机组的最大上、下爬坡速率；

④纯凝机组有功出力约束

P_i,t,min≤P_i,t≤P_i,t,max

其中，P_i,t,min、P_i,t,max为第i台纯凝式机组有功出力上下限；

⑤纯凝式机组爬坡约束

其中，为第i台纯凝机组最大上、下爬坡速率；

4)建立系统平衡约束；

①电力平衡约束

其中，P_wind,t为t时刻风电场出力；L_t为t时刻系统电负荷；

②热力平衡约束

其中，H_t为t时刻系统热负荷。