[发明专利]一种计及热网柔性的热电联合优化调度方法

说明书

本发明公开了计及热网柔性的热电联合优化调度方法，以挖掘供热网络两端的源荷功率不匹配关系为落脚点，将供热网络等效为广义储能模型，以热力学一阶微分模型进行描述，以温度作为其特征量，构建热电联合优化模型，包括以下步骤：根据抽气式热电联产机组运行特性，得到电热运行外特性模型；将供热网络等效为广义储能模型，对特征量建立上下限约束模型；根据热电联合优化运行系统的结构，得到整个系统的热电功率平衡模型；建立备用约束模型；建立以热电联合系统最小成本为目标优化函数的模型；利用GAMS优化平台中的Cplex算法求解模型得到热电联合系统最小成本值以及相应的弃风量；输出优化结果并对结果进行分析。

技术领域

本发明涉及电力系统调度运行与控制技术领域，尤其涉及用于电力系统调度运行与控制的一种计及热网柔性的热电联合优化调度方法。

背景技术

风电的大规模、高比例接入，有效改善了我国高耗能、高排放、高污染的能源生产结构。但由于风速的极不稳定性，风电出力具有很强的随机性和波动性特征，给电力系统调度和规划配置带来了诸多不确定因素，威胁到电力系统的安全稳定经济运行。在供暖期与风电高发期高度重合的东北地区，供热机组“以热定电”的热电牵制弱化了热电联产机组强迫降低出力的能力，系统调峰能力不足导致出现大量的弃风。针对大力发展以风电为代表的清洁可再生能源的国家能源战略与大量弃风之间的矛盾，建设响应时间短、速度快的储能设施成为各国应对风电波动性随机性的主要措施，但相应高昂的投资费用限制了其应用广度。随着现代化城市建设中各种供能网络的不断建立和完善，寻求多能合作、发掘可控灵活性成为解决上述矛盾新的出路。其中，热作为一种大惯性、易存储且广泛分布的能源，成为多能合作中最主要的能量形式。

专利申请号为201610936581.9的中国发明专利：“一种提升风电利用率的热电联产机组运行优化方法及装置”，公开了一种利用储热促进风电消纳的方法，通过配置储热，热电联产机组与热负荷实时平衡的刚性约束被弱化，机组可在更广的运行域内灵活运行，进一步降低其最小出力，从而为风电上网提供更多的空间。该方法为解耦热电机组热电耦合约束提供了有效的思路，但相应的增加了储热装置的建设投资成本，现有存在的、分布广泛的供热网络的灵活性没有被发掘。专利申请号为201110324048.4的中国发明专利：“热电联产机组与风力发电联合供热系统及调度方法”，进一步提出了热电联产机组与风力发电联合供热系统及其调度方法，创新性的提出在用户侧配置热水散热器和热泵两种供热方式，相应的分别由热电联产机组和热电-风电联合提供供热热水和电力。在用户侧配置热泵供热，既可以解耦热电联产机组“以热定电”的热电牵制，又可以在负荷低谷时刻采用热泵供热提升负荷水平，增加风电接纳能力。但该方法的实施依赖于用户侧信息对调度的高度共享，依赖于更加发达的信息通信技术，在智慧电网未发展到一定程度之前无法有效的实现。专利申请号为 201611137881.7的中国发明专利：“一种提升风电利用率的热电联产机组运行优化方法及装置”，公开了一种通过确定热电联产机组允许的热功率出力范围从而执行热电联合优化确定热电联产机组出力的方法。该方法考虑了供热管网的热惯性、热延迟性以及热负荷(建筑物)的用能灵活性，确定出热电联产机组运行的热出力范围，在一定程度上解耦了热电牵制约束，但是模型中仅用热网管道损耗系数描述整个供热网络的惯性、以代数方程描述热网热延迟性，没有深入发掘热网本身具有灵活性的实质，其所衍生出的热电联产机组运行灵活性有限。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提出了一种计及热网柔性的热电联合优化调度方法，本方法以挖掘供热网络两端的源荷功率不匹配关系为落脚点，将整个供热网络等效为广义储能模型，以热力学一阶微分模型进行描述，以温度作为其特征量，构建热电联合优化模型。该方法在从宏观上对供热网络进行建模，规避供热网络中复杂的热力潮流计算，简化了变量维度和计算量，但同时又充分考虑了热网所具有的惯性和迟滞性，所衍生出的热电联产机组运行灵活性好，能够为电力系统调度提供比较可靠热电合作优化方法。

本发明采用的技术解决方案如下：