[发明专利]一种风电、光伏和储热联合热电系统及容量优化建模方法

说明书

本发明的本文提出一种风电、光伏和储热联合热电系统及容量优化建模方法，其由风电场，光伏电站，储热系统，发电模块，电加热器以及换热器组成。当风电光伏出力大于电负荷需求时，多余的电能经电加热器转换为热能后储存在储热系统中。反之，储热系统释放热能至发电模块供电。热负荷由储热系统释放热能至换热器提供。联合热电系统的容量优化以最小化平准化成本以及最大化电负荷满足率，热负荷满足率和能源利用率为目标，通过加权求和转化为单目标优化问题后利用差分进化算法计算最优解。案例分析研究了五组不同权重下的最优容量配比，结果分析表明优化目标之间存在一定的权衡且所提出系统具有较好的经济性和可靠性。

技术领域

本发明属于风电和光伏发电领域，尤其涉及一种风电、光伏和储热联合热电系统及容量优化建模方法。

背景技术

全球变暖问题受到了各界广泛的关注。发展可再生能源发电技术有助于减少化石能源的消耗和CO2排放，从而有效地减缓“全球变暖”进程。风力发电以及光伏发电是目前最熟的可再生能源发电技术，但是由于风资源和光资源的随机性以及间歇性，风电光伏的可调度性和可靠性受到了限制。然而风光资源之间存在天然的时空互补性，因此风电-光伏联合发电系统的研究成为了可再生能源技术发展的重要方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种风电、光伏和储热联合热电系统及容量优化建模方法，其不仅能够有效调节风电光伏出力以满足电负荷需求，还能直接通过换热器输出热能以满足热负荷需求，具有较高的能量利用效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种风电、光伏和储热联合热电系统，包括，

供电系统，包括风电场和光伏电站，风电场经过整流器后与光伏电站共同接入一个直流母线，然后经过逆变器和变压器后接入电网；

储热系统，包括接入直流母线的电加热器，电加热器输出端连接热罐，热罐连接换热器，换热器连接冷罐，冷罐连接电加热器输入端，冷罐中存有热介质，所述冷罐将热介质输入电加热器加热并存入热罐；

发电模块，包括同轴相连的高压缸、低压缸和发电机，所述热罐和冷罐之间还依次设置有过热器、蒸发器和预热器，热罐将存储的热介质依次通过过热器、蒸发器和预热器后，最终输送至冷罐；高压缸的输出端依次连接预热器、蒸发器和过热器后，接入到高压缸的输入端，高压缸将其内部的水工质依次输送至预热器、蒸发器和过热器中与热介质进行热交换，产生的高压高温蒸汽作为发电机的动力；

热罐和冷罐之间还连接有再热器，高压缸的输出端分流接入再热器，然后与低压缸连接，低压缸的输出端连接有冷凝器和除氯器后在接入到预热器中。

进一步的，所述高压缸的输出端和预热器之间设置有加热器一和加热器二，所述低压缸的输出端和预热器之间还设置有加热器三和加热器四。

进一步的，所述热罐和冷罐之间还设有换热器，换热器接有热负荷。

一种风电、光伏和储热联合热电系统的容量优化建模方法，包括如下步骤：

步骤1，根据风电、光伏出力预测模型计算风电，光伏单位化出力曲线；

风电出力取决于风机轮毂处的实际风速以及风机的风功率曲线，其计算方法如式(9)-(10)所示；

其中P_w表示风电实际出力，v表示风机轮毂处实际风速，v_ci，v_co和v_r表示风机的切入风速，切出风速以及额定风速，P_r表示风机额定出力；