[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

说明书

本发明涉及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。具体包括：(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；(2)建立抽汽式热电机组运行模型；(3)建立基于热电联产运行模式的光热电站与热电机组联合系统运行模型；(4)根据系统中各机组运行约束，建立光热发电调峰优化模型并求解。与传统优化模型相比,本发明增加了系统热平衡约束、热电机组的热电耦合约束及光热电站运行约束等，有效解决了冬季供暖期电力系统低谷时段的弃风问题，提高了电力系统风电消纳水平及系统运行经济性。

技术领域

本发明涉及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，属于电力系统及其自动化领域。

背景技术

目前，“三北”地区在冬季供暖期由于系统调峰能力不足而导致的大量弃风问题已引起了全社会的关注。究其原因，主要在于热电机组在“三北”地区所占比例较高，而该类机组在冬季供暖期由于“以热定电”运行约束导致其调峰能力大大降低甚至丧失，从而无法为系统接纳风电提供足够的调峰容量。若在满足供热需求的条件下降低热电机组承担的热负荷，即可提高其调峰能力。

近年来，光热发电迅速发展，目前，典型光热电站的蓄热系统可支持电站在无光照条件下满负荷发电15h，克服了传统光伏电站昼发夜停的现象，具有良好的可调度性。同时，光热电站可对自身出力进行快速调节，最快可达到每分钟调节20％的装机容量，远高于普通火电机组每分钟调节2％～5％的装机容量，从而可为系统提供一定的爬坡支撑。除此之外，其大容量的蓄热系统及快速充放热机制可使其直接承担系统中的部分热负荷，从而在一定程度上解耦热电机组“以热定电”运行约束，提高热电机组调峰能力，且不受供热需求限制，也无需热电厂单独配置蓄热系统。因此，其良好的可调度性及快速调节能力为它参与电力系统调峰及促进风电消纳创造了得天独厚的条件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了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。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

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，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并求解。

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

1.1)分析光热发电运行机理；

光热电站通常由3部分组成，光场(solar field,SF)、蓄热系统(thermal storagesystem,TSS)和热力循环(power cycle,PC)。其中光场主要用于收集太阳能，按聚光形式的不同可分为槽式、塔式、蝶式及线性菲涅尔式；蓄热系统主要用于存储多余能量，以备光照不足时继续支撑电站稳定运行；热力循环部分包含一系列热力学元件，从而进行朗肯循环，其中最主要的是汽轮机组。光场、蓄热系统及热力循环之间通过传热流体(heat-transferfluid,HTF)相互联系，并进行能量的传递。目前主流的传热流体为热导油，在光场中，传热流体可由低于300℃被加热至高于390℃，再经输热管道与蓄热系统及热力循环部分进行热交换，其中传热流体与蓄热系统之间可进行双向热交换，从而实现对蓄热系统的充放热操作。

1.2)建立基于热电联产运行模式的光热电站简化模型；