一种经济型电蓄热装置控制系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110097475A(43)申请公布日2019.08.06(21)申请号201910270623.3(22)申请日2019.04.04(71)申请人国电南瑞科技股份有限公司地址211106江苏省南京市江宁区诚信大道19号(72)发明人杨志宏杨冬梅杜炜杨肖耿健刘刚张筱辰傅金州(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人张弛(51)Int.Cl.G06Q50/06(2012.01)G06Q10/04(2012.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种经济型电蓄热装置控制系统及方法(57)摘要本发明公开了一种经济型电蓄热装置控制系统及其控制方法，所述系统包括光伏发电机组、风电发电机组、电锅炉、电蓄热装置、大电网、其他波动电负荷和用户热负荷，根据光伏预测出力和风电预测出力，将光伏发电和风力发电进行就地实时消纳，以一天为运行工作周期，根据阶梯电网电价，以经济性最优为目标函数及以热负荷平衡、电负荷平衡、电锅炉热功率和电蓄热装置热功率的爬坡约束是否越限的约束条件计算并控制电锅炉和电蓄热装置工作模式。本发明提出的控制系统和方法采用线性规划与混合整数规划的方法求解经济性最优控制，最大限度的消纳光伏和风电出力，提高分布式绿色能源就地吸纳水平，实现满足用户热负荷下运行经济性最优。CN110097475ACN110097475A权利要求书1/3页1.一种经济型电蓄热装置控制系统，其特征在于，所述系统包括光伏发电机组、风电发电机组、电锅炉、电蓄热装置、大电网、其他波动电负荷和用户热负荷，根据光伏预测出力和风电预测出力，将光伏发电和风力发电进行就地实时消纳，以一天为运行工作周期，根据阶梯电网电价，以经济性最优为目标函数及以热负荷平衡、电负荷平衡、电锅炉热功率和电蓄热装置热功率是否满足约束条件计算并控制电锅炉和电蓄热装置的工作模式。2.根据权利要求1所述的经济型电蓄热装置控制系统，其特征在于，所述计算电锅炉和电蓄热装置的工作模式还包括分别计算出电蓄热装置进口热水泵和出口热水泵流速大小。3.根据权利要求1-2任一项所述的经济型电蓄热装置控制系统，其特征在于，所述光伏预测出力和风电预测出力的预测表达式为：式中，R(t)表示t时段光照强度，A为光伏组件面积，ηr为温度系数，ηpc为直流变换环节MPPT效率，β为太阳电池组件的功率温度系数，Tc为环境实际温度，Tcref为环境参考温度，PPV(t)为t时段光伏发电机组预测出力，ρ为空气密度，R为风轮半径，V(t)为t时段风速，Cp为最大风能利用系数，PWT(t)为风电发电机组预测出力。4.根据权利要求1-2任一项所述的经济型电蓄热装置控制系统，其特征在于，所述经济性最优为目标函数包括采用天化均摊效益法进行经济性计算，一周期运行成本Cyx具体表达式为：Cyx＝frun+fmain式中，frun为天化运行成本，fmain为天化维修成本；其中，(i)天化运行成本只包括从电网购电部分，天化运行成本frun表达式：frun＝∑tpgrid(t)Pgrid(t)；式中，pgrid(t)为电网分时电价，Pgrid(t)为从电网购电量；其中，(ii)天化维修成本fmain的表达式：fmain＝fHSE+fERB+fPV+fWT；式中，fHSE为电蓄热装置的维护成本，fERB为电锅炉的维护成本，fPV光伏发电机组的维护成本，fWT为风力发电机组的维护成本。5.根据权利要求1-2任一项所述的经济型电蓄热装置控制系统，其特征在于，所述约束条件包括采用遍历法将光伏发电机组、风电发电机组、电锅炉、电蓄热装置、大电网、其他波动电负荷和用户热负荷各设备的上下限进行约束，包括等式平衡约束和不等式平衡约束如下所示：(i)等式平衡约束的表达式为：式中，PPV(t)为t时段光伏发电机组出力功率，PWT(t)为t时段风力发电机组出力功率，Pgrid(t)为t时段向电网购电的功率，PERB(t)为t时段电制热锅炉耗电功率，Pother(t)为t时段其他波动电负荷输出电功率，QERB(t)为t时段蓄热装置的出力，QHSE(t)为t时段蓄热装置的2CN110097475A权利要求书2/3页出力功率，大于0代表释放能量，小于0代表充入能量，Q1oad(t)为t时段用户热负荷，WHSE(t)为t时段蓄热装置蓄热量，εHSE为蓄热装置的自放热率，WHSE(t-1)为t-1时段蓄热装置蓄热量，Δt为每个调度时段的时间长度，WHSE(t0)为起始时间段即t0时段蓄热装置出热量，T为控制运行周期，WHL为控制运行周期结束时应留有的储能量；(ii)不等式平衡约束的表达式为：和为微网与大电网之间允许传输的最小和最大功率，和分别为光伏发电机组的最小和最大发电