[发明专利]一种电气热联供能源集线器日前优化调度方法

权利要求书

1.一种电气热联供能源集线器日前优化调度方法，其特征在于，所述电气热联供能源集线器包括将天然气转化为电能的微燃机，将所述微燃机排出的高温烟气转化为热能的热交换机，将天然气转化为热能的燃气锅炉，将电能转化为热能的电热设备，提供放电及充电的蓄电池，以及提供散热及蓄热的蓄热槽，所述电气热联供能源集线器日前优化调度方法包括以下步骤：

S1：建立微燃机模型、燃气锅炉模型、电热设备模型、热交换机模型、蓄电池模型、蓄热槽模型，以及建立各模型相应的约束条件；

S2：根据需求侧对电负荷和热负荷的选择行为，建立时移电负荷响应模型、可控电负荷响应模型、热负荷响应模型、以及补偿激励机制模型；

S3:基于步骤S1和步骤S2中建立的各模型及其约束条件，构建以最小化运行费用为目的的目标函数及其约束条件；

S4:基于步骤S3中建立的所述目标函数及其约束条件，对所述电气热联供能源集线器设定多种运行方案用于比较评估各运行方案的运行费用；

S5:基于MATLAB平台,使用YALMIP工具箱，调用CPLEX求解器对步骤S4中的所述目标函数及其约束条件进行优化求解得出最优运行方案；

S6:根据步骤S5中得出的所述最优运行方案制定日前优化调度计划进行调度。

2.根据权利要求1所述的一种电气热联供能源集线器日前优化调度方法，其特征在于：所述电气热联供能源集线器接入大电网并与风电机组相连接。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的一种电气热联供能源集线器日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述微燃机模型为：

式(1)和式(2)中：Q_MT(t)为t时刻的微燃机的排气余热量；P_e(t)为t时刻微燃机的输出电率；η_e为微燃机的发电效率；η₁为微燃机的热损失系数；V_MT(t)为t时刻消耗的天然气量；L_NG为天然气的低位热值；Δt为时间步长；

所述微燃机模型的运行功率和爬坡功率的约束条件为：

U_MT(t)P_MT.min≤P_MT(t)≤U_MT(t)P_MT.max 式(3)

R_MT.downΔt≤P_MT(t)-P_MT(t-1)≤R_MT.upΔt 式(4)

式(3)和式(4)中：U_MT(t)为时段t内微燃机的状态标记位；P_MT.min为微燃机的最小输出功率；P_MT.max为微燃机最大输出功率；R_MT.down为微燃机的下降功率；R_MT.up为微燃机的爬坡功率；

所述燃气锅炉模型为：

Q_GB＝P_GBη_GB 式(5)

式(5)和式(6)中：Q_GB为燃气锅炉的输出热量值；P_GB为燃气锅炉的额定供热量；η_GB为燃气锅炉的热效；V_GB(t)为燃气锅炉t时刻消耗的天然气量；Q_GB(t)为燃气锅炉t时刻的输出热量值；

所述燃气锅炉模型的运行功率和爬坡功率的约束条件为：

Q_GB.min≤Q_GB(t)≤Q_GB.max 式(7)

R_GB.downΔt≤Q_GB(t)-Q_GB(t-1)≤R_GB.upΔt 式(8)

式(7)和式(8)中：P_MT.min为燃气锅炉的最小输出功率；P_MT.max为燃气锅炉最大输出功率；R_MT.down为燃气锅炉的下降功率；R_MT.up为燃气锅炉的爬坡功率；

所述电热设备模型为：

Q_EB＝P_EBη_EB 式(9)

式(9)中：Q_EB为电热设备的制热功率；P_EB为电热设备的用电功率；η_EB为电热设备的转化系数；

所述电热设备模型的运行功率和爬坡功率的约束条件为：

U_EB(t)P_EB.min≤P_EB(t)≤U_EB(t)P_EB.max 式(10)

R_EB.downΔt≤P_EB(t)-P_EB(t-1)≤R_EB.upΔt 式(11)

式(10)和式(11)中：U_EB(t)为时段t内电热设备的状态标记位；P_EB.min为电热设备的最小输出功率；P_EB.max为电热设备的最大输出功率；R_EB.down为电热设备的下降功率；R_EB.up为电热设备的爬坡功率；

所述热交换机模型为：

Q_MT.h(t)＝Q_MT(t)COP_hη_rec 式(12)

式(12)中：Q_MT.h(t)为时段t内热交换机的制热功率；COP_h为热交换机的制热系数；η_rec为烟气回收率系数；

所述蓄电池模型为：

式(13)中：P_EES(t)为时段t内蓄电池的剩余电功率；P_EES.ch(t)为充电功率；P_EES.dis(t)为放电功率；η_ch为蓄电池的充电系数；η_dis为蓄电池的放电系数；

所述蓄电池模型的约束条件为：

P_EES.ch.minU_EES.ch(t)≤P_EES.ch(t)≤P_EES.ch.maxU_EES.ch(t) 式(14)

P_EES.dis.minU_EES.dis(t)≤P_EES.dis(t)≤P_EES.dis.maxU_EES.dis(t) 式(15)

0.2P_EES.max≤P_EES(t)≤0.8P_EES.max 式(16)

P_EES.ch.down≤P_EES.ch(t)-P_EES.ch(t-1)≤P_EES.ch.up 式(17)

P_EES.dis.down≤P_EES.dis(t)-P_EES.dis(t-1)≤P_EES.dis.up 式(18)

U_EES.ch(t)+U_EES.dis(t)≤1 式(19)

P_EES(0)＝P_EES(24) 式(20)

式(14)至式(20)中：P_EES.ch.min为蓄电池的最小充电功率；P_EES.ch.max为蓄电池的最大充电功率；P_EES.dis.min为蓄电池的最小放电功率；P_EES.dis.max为蓄电池的最大放电功率；P_EES.max为蓄电池的最大容量；P_EES.ch.up为蓄电池充电的爬坡功率；P_EES.ch.down为蓄电池充电的下降功率；P_EES.dis.up为蓄电池放电的爬坡功率；P_EES.dis.down为蓄电池放电的下降功率；U_EES.ch(t)为蓄电池在时段t内的充电标记位；U_EES.dis(t)为蓄电池在时段t内的放电状态标记位；

所述蓄热槽模型为：

式(21)中：H_TST(t)为时段t内蓄热槽的剩余电功率；Q_TST.ch(t)为蓄热槽的蓄热功率；Q_TST.dis(t)为蓄热槽的放热功率；η_h.ch为蓄热槽的蓄热系数；η_h.dis为蓄热槽的放热系数；μ为自损系数；

所述蓄热槽模型的约束条件为：

Q_TST.ch.minU_TST.ch(t)≤Q_TST.ch(t)≤Q_TST.ch.maxU_TST.ch(t) 式(22)

Q_TST.dis.minU_TST.dis(t)≤Q_TST.dis(t)≤Q_TST.dis.maxU_TST.dis(t) 式(23)

0.2H_TST.max≤H_TST(t)≤0.8H_TST.max 式(24)

Q_TST.ch.down≤Q_TST.ch(t)-Q_TST.ch(t-1)≤Q_TST.ch.up 式(25)

Q_TST.dis.down≤Q_TST.dis(t)-Q_TST.dis(t-1)≤Q_TST.dis.up 式(26)

U_TST.ch(t)+U_TST.dis(t)≤1 式(27)

式(22)至式(27)中：Q_TST.ch.min为蓄热槽的最小蓄热功率；Q_TST.ch.max为蓄热槽的最大蓄热功率；Q_TST.dis.min为蓄热槽的最小放热功率；Q_TST.dis.max为蓄热槽的最大放热功率；H_TST.max为蓄热槽的最大容量；Q_TST.ch.up为蓄热槽蓄热的爬坡功率；Q_TST.ch.down为蓄热槽蓄热的下降功率；Q_TST.dis.up为蓄热槽放热的爬坡功率；Q_TST.dis.down为蓄热槽放热的下降功率；U_TST.ch(t)为蓄热槽在时段t内的蓄热标记位；U_TST.dis(t)为蓄热槽在时段t内的放热标记位。