[发明专利]一种电‑热耦合多能流系统的日内滚动调度方法

摘要

本发明涉及一种电‐热耦合多能流系统的日内滚动调度方法，属于含多种能源形式的电网运行和控制技术领域。本方法考虑电‑热系统的相互影响，实现了电‑热耦合多能流系统的日内滚动调度。本方法可以不断对日前调度计划进行修正，得到更加准确的日内滚动调度方案。相比独立地对供电、供热系统进行优化调度分析，不仅能得到更优的调度方案(总运行成本更低)，还提高了调度的灵活性。该方法可以应用于电‑热耦合多能流系统的日内滚动调度计划制定，有利于提高电‑热耦合多能流系统的用能效率，减少运行成本。

主权项

一种电‐热耦合多能流系统的日内滚动调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)建立一个电‑热耦合多能流系统优化调度的目标函数：minΣt=116(Σb=1NF(pb,t,qb,t)+Σx=1NTUFTU(px,t))Δt,]]>其中，pb,t为电‑热耦合多能流系统中第b台电‐热联供机组在第t个调度时段的有功功率，qb,t为电‑热耦合多能流系统中第b台电‐热联供机组在第t个调度时段的热功率，N为电‑热耦合多能流系统中电‐热联供机组的总台数，F(pb,t,qb,t)为电‑热耦合多能流系统中第b台电‐热联供机组在第t个调度时段的运行成本，px,t为电‑热耦合多能流系统中第x台火电机组在第t个调度时段的有功功率，NTU为电‑热耦合多能流系统的电网中火电机组的总台数，FTU(px,t)为电‑热耦合多能流系统中电网的第x台火电机组在第t个调度时段的运行成本，Δt是相邻两个调度时刻的时间间隔，Δt的取值为15分钟；(2)设定电‑热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的等式约束条件，包括：(2‑1)电‑热耦合多能流系统中的电网潮流方程如下：Pi,t=UiΣj∈iUj(Gijcos(θi,t-θj,t)+Bijsin(θi,t-θj,t)),i,j=1,2,...n,t=1,2,...,16]]>Qi,t=UiΣj∈iUj(Gijsin(θi,t-θj,t)-Bijcos(θi,t-θj,t)),i,j=1,2,...n,t=1,2,...,16]]>其中，Pi,t为电‑热耦合多能流系统的电网中节点i在第t个调度时段的注入有功功率，Qi,t为电网中节点i在第t个调度时段的注入无功功率，θi,t和θj,t分别为节点i和节点j在第t个调度时段的电压相角，Ui,t和Uj,t分别为节点i和节点j在第t个调度时段的电压幅值，Gij为电网节点导纳矩阵Y中第i行、第j列元素的实部，Bij为电网节点导纳矩阵Y第i行、第j列元素的虚部，电网节点导纳矩阵Y从电‑热耦合多能流系统的能量管理系统中获取，n为电网的节点总数；(2‑2)电‐热耦合多能流系统中热网的管道压力损失方程如下：ΔHl,t＝Slml,t|ml,t|,t＝1,2,...,16，其中，ΔHl,t为电‐热耦合多能流系统中热网的第l条管道在第t个调度时段的压力损失，Sl为第l条管道的阻力特性系数，Sl取值范围为10Pa/(kg/s)2≤Sl≤500Pa/(kg/s)2，ml,t为第l条管道在第t个调度时段的流量；(2‑3)电‐热耦合多能流系统中热网的循环泵水力特性方程如下：HP,t=H0-SpmP,t2,t=1,2,...,16,]]>其中，HP,t为循环泵在第t个调度时段的扬程，H0为循环泵静扬程，Sp为循环泵阻力系数，H0和Sp由循环泵的出厂说明书获取，mP,t为第t个调度时段流过循环泵的流量；(2‑4)电‐热耦合多能流系统中热网管道热量损失方程如下：Te,l,t=(Th,l,t-Ta,l,t)e-λLlCpml,t+Ta,l,t,t=1,2,...,16]]>其中，Te,l,t为热网中第l条管道第t个调度时段的末端温度，Th,l,t为第l条管道第t个调度时段的首端温度，Ta,l,t为第l条管道在第t个调度时段的环境温度，ml,t为第l条管道在第t个调度时段的流量，Ll为第l条管道的长度，Cp为水的比热容，比热容的取值为4182焦耳/(千克·摄氏度)，λ为管道单位长度的传热系数，λ从电‑热耦合多能流系统的能量管理系统中获取，e为自然对数；(2‑5)电‐热耦合多能流系统的热网中多管道汇合点的温度方程：(Σl∈Snoutml,t)Th,l,t=Σl∈Sninml,tTe,l,t-QJ,n,t,t=1,2,...,16,]]>其中，ml,t为第l条管道在第t个调度时段的流量，Te,l,t为热网中第l条管道第t个调度时段的末端温度，Th,l,t为第l条管道第t个调度时段的首端温度，为流出热网节点n的所有管道编号的集合，为流入热网节点n的所有管道编号的集合，QJ,n,t是第n个热网节点第t个调度时刻的热功率；(2‑6)通过电‐热联供机组耦合的电‐热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合方程：pb,t=Σk=1NKbαb,tkPbk,qb,t=Σk=1NKbαb,tkQbk,t=1,2,...,16,]]>其中，pb,t为第b台电‑热联供机组在第t个调度时段的有功功率，q为第b台电‑热联供机组在第t个调度时段的热功率，为第b台电‑热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的横坐标，为第b台电‑热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的纵坐标，为第b台电‑热联供机组在第t个调度时段的第k个组合系数，NKb为第b台电‑热联供机组的运行可行域近似多边形的顶点个数，电‑热联供机组运行可行域近似多边形从电‑热联供机组的出厂说明书中获取；(2‑7)通过循环泵耦合的电‐热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合方程：PP,t=mP,tgHP,t106ηP,t=1,2,...,16,]]>其中，PP,t为循环泵第t个调度时段消耗的有功功率，g为重力加速度，ηP为循环泵效率，ηP的取值范围为0～1，mP,t为第t个调度时段的流过循环泵的流量，HP,t为循环泵第t个调度时段的的扬程；(2‑8)通过热泵耦合的电‐热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合方程：Php,t＝ChpQhp,t,t＝1,2,...,16其中，Qhp,t为电‐热耦合多能流系统中第t个调度时段热泵发出的热功率，Php,t为第t个调度时段热泵消耗的电功率，Chp为热泵的产热效率，Chp从热泵的出厂说明书中获得；(3)设定电‑热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的不等式约束条件，包括：(3‑1)电‑热耦合多能流系统的电网中第i个节点第t个调度时段的电压幅值Ui,t在设定的电网安全运行电压的上限值、下限值Ui、之间运行，Ui为第i个节点额定电压的0.95倍，为第i个节点额定电压的1.05倍：U‾i≤Ui,t≤U‾i,t=1,2,...,16;]]>(3‑2)电‑热耦合多能流系统的电网中第l条线路第t个调度时段的传输容量小于或等于设定的电网安全运行传输容量的最大值Sl,t≤S‾l,t=1,2,...,16;]]>(3‑3)电‑热耦合多能流系统的电网中电‐热联供机组有功功率的爬坡约束：-Δpbdown·Δt≤pb,t-pb,t-1≤Δpbup·Δt,t=1,2,...,16;]]>其中，和分别为第b台电‑热联供机组有功功率的向上和向下爬坡速率，和从电‑热联供机组的出厂说明书中获得，Δt为相邻两个调度时段的时间间隔，pb,t和pb,t‑1分别为第b台电‑热联供机组在第t个调度时段和第t‑1个调度时段的有功功率；(3‑4)电‑热耦合多能流系统的电网中电‐热联供机组热功率的爬坡约束：-Δqbdown·Δt≤qb,t-qb,t-1≤Δqbup·Δt,t=1,2,...,16;]]>其中，和分别为第b台电‑热联供机组热功率的向上和向下爬坡速率，和从电‑热联供机组的出厂说明书中获得，Δt为相邻两个调度时段的时间间隔，qb,t和qb,t‑1分别为第b台电‑热联供机组在第t个调度时段和第t‑1个调度时段的有功功率；(3‑5)电‑热耦合多能流系统的电网中火电机组有功功率的爬坡约束：-Δpxdown·Δt≤px,t-px,t-1≤Δpxup·Δt,t=1,2,...,16;]]>其中，和分别为第x台火电机组有功功率的向上和向下爬坡速率，和从火电机组的出厂说明书中获得，Δt为相邻两个调度时段的时间间隔，px,t和px,t‑1分别为第x台火电机组在第t个调度时段和第t‑1个调度时段的有功功率；(3‑6)电‑热耦合多能流系统的电网中第b台电‑热联供机组第t个调度时段的有功功率pb,t在设定的电网安全运行第b台电‑热联供机组有功功率的上、下限值pb之间：p‾b≤pb,t≤p‾b,t=1,2,...,16;]]>(3‑7)电‑热耦合多能流系统的电网中第b台电‑热联供机组第t个调度时段的热功率qb，t在设定的电网安全运行第b台电‑热联供机组热功率的上限值和下限值qb之间：q‾b≤qb,t≤q‾b,t=1,2,...,16;]]>(3‑8)电‑热耦合多能流系统的电网中第x台火电机组第t个调度时段的有功功率px,t在设定的电网安全运行第x台火电机组有功功率的上限值px和下限值之间：p‾x≤px,t≤p‾x,t=1,2,...,16;]]>(3‑9)电‑热耦合多能流系统的热网中第l条管道第t个调度时段的流量ml小于或等于热网安全运行流量的上限值0≤ml,t≤m‾l,t=1,2,...,16;]]>(3‑10)电‑热耦合多能流系统的热网中第i个换热站第t个调度时段回水温度Ti,t在设定的热网安全运行回水温度的上限值T和下限值之间：T‾≤Ti,t≤T‾,t=1,2,...,16;]]>(4)采用内点法，将上述步骤(1)中的方程作为目标函数，将上述步骤(2)和步骤(3)的所有方程作为约束条件，求解得到电‑热耦合多能流系统中每台电‐热联供机组的有功功率和热功率，每台火电机组的有功功率，每台热泵的热功率，每台循环泵消耗的有功功率，作为电‐热耦合多能流系统的日内滚动调度方案，实现电‐热耦合多能流系统的日内滚动调度。