[发明专利]一种计及热网动态特性的城市热电综合能源系统调度方法

说明书

本发明公开一种计及热网动态特性的城市热电综合能源系统调度方法，包括如下步骤：步骤1：根据选定的城市热电综合能源系统建立供能设备模型；步骤2：根据选定的城市热电综合能源系统中供热网络结构及参数，结合步骤1中的各个供能设备模型，进而建立线性化的城市电力网络模型；步骤3：根据选定的城市热电综合能源系统中供热网络结构及参数，计算各热力节点质流量与各管道传输延时等参数；根据计算的热网参数建立热力管道动态模型、混合节点温度模型和换热站等效管道模型；根据热网模型结合热网拓扑结构建立城市供热网络的整体动态模型等步骤；该方法用以解决风电等可再生能源发电高渗透率接入下城市热电综合能源系统灵活性不足的问题。

技术领域

本发明涉及城市热电综合能源系统灵活性调度,特别是涉及计及热网动态特性的城市热电综合能源系统调度。

背景技术

大力发展可再生能源已成为解决人类社会发展过程中日益凸显的能源紧缺与环境保护等诸多难题的必然选择。电力是可再生能源主要的利用方式。但随着可再生能源发电并网比例逐年增加，其随机波动性给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战，面向可再生能源发电波动性的电力系统灵活性研究得到了广泛的关注。通过增强电力系统的灵活性，可有效应对高比例可再生能源接入对电力系统安全运行的不利影响，提高可再生能源的利用水平。但仅利用电力系统内的资源，难以适应日益增长的可再生能源消纳需求。综合能源系统(integrated energy system,IES)利用电、热、气等多种能源的互补协同，可以有效提升系统灵活性，促进可再生能源的规模开发。在北欧和中国北方的一些城市里，城市供热网络通过热电联产机组与城市电网共同构建起城市级电-热综合能源系统。通过城市综合能源系统的热-电协同调度，将大大提升系统灵活性，进一步促进可再生能源消纳。

早期的灵活性研究主要限于电力系统本身，主要包括电力系统灵活性的定义与评估，以及优化调度。随着近年来综合能源系统的提出，已有若干通过利用多能源耦合设备来提高可再生能源(如风能、光伏)消纳的研究成果。虽然现有研究在通过电、热联合运行提高电力系统灵活性方面取得了一些研究成果，但很少关注供热网络的传输延迟、温度传导等动态特性的影响。对于城市供热网络，热媒由热源到用户的传输时间可能长达数小时，热网动态延迟特性是不可忽略的，对其合理利用可以增强系统灵活性。另一方面，供热网络中，各个节点的供回水温度可以在一定范围内变化，合理利用将进一步增强供热网络的运行灵活性。因此，对于城市综合能源系统，通过热电联产机组等耦合设备对上述热网动态特性加以利用，可以更好应对风电等可再生能源的波动，显著提高系统灵活性。本文旨在建立一种基于热网动态特性的城市综合能源系统灵活性调度模型。首先，提出了含热网动态特性的城市热电综合能源系统典型结构与关键设备模型。然后，提出了城市热电综合能源系统灵活性的定义与模型，以及灵活性评价指标。随后，建立了计及热网动态特性的城市综合能源系统灵活性调度模型。最后，通过算例验证了所提模型的有效性，并对灵活性调度的适用性和热负荷影响等问题进行了分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种计及热网动态特性的城市热电综合能源系统调度模型，用以解决风电等可再生能源发电高渗透率接入下城市热电综合能源系统灵活性不足的问题。

本发明所采用的技术方案是：

步骤1：根据选定的城市热电综合能源系统建立供能设备模型；

所述的供能设备模型建立具体步骤如下：

步骤1-1：根据热电联产机组运行特性，以及其运行成本特性，其热电输出功率模型及运行成本模型如下所示：