一种基于蓄热式电锅炉电-热时移特性的弃风消纳方法.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CN109685319A(43)申请公布日2019.04.26(21)申请号201811419264.5(22)申请日2018.11.26(71)申请人东北电力大学地址132012吉林省吉林市船营区长春路169号(72)发明人崔杨庄妍赵君田赵钰婷杨茂(74)专利代理机构吉林市达利专利事务所22102代理人陈传林(51)Int.Cl.G06Q10/06(2012.01)G06Q50/06(2012.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种基于蓄热式电锅炉电-热时移特性的弃风消纳方法(57)摘要本发明涉及基于蓄热式电锅炉电-热时移特性的弃风消纳方法，是针对我国“三北”地区冬季供暖期弃风量巨大的问题而提出来的，其特点是：采用蓄热与风电供热相结合的弃风消纳模式，在对蓄热式电锅炉电-热时移特性分析的基础上，考虑供暖期风电弃风特性及其与负荷的相关性，针对弃风量不足的情况，提出基于蓄热式电锅炉和蓄热式锅炉-热电联产的两种风电供热组合方案，具有能够在低谷时段消纳更多弃风等优点，可为日后用户提供多种供热方案的择优采用结果。CN109685319ACN109685319A权利要求书1/3页1.一种基于蓄热式电锅炉电-热时移特性的弃风消纳方法，其特征是，它包括基于实际数据分析供暖期风电弃风特性及其与负荷的相关性，定义并分析了蓄热式电锅炉的电-热时移特性，针对弃风量不足的情况而提出的基于蓄热式电锅炉和蓄热式锅炉-热电联产的两种风电供热组合方案，并建立模型，具体步骤是：1)蓄热式电锅炉电-热时移特性分析某调度日内的电-热时移特性可由(1)式表述：其中：η为电热效率；t1、t2分别为供暖期内每天每次弃风发生的始末时刻；t3、t4分别为供暖期内非弃风时段电负荷转化成热负荷的始末时刻；S1为弃风时段弃风电量所对应的储热量；S2、S3为非弃风时段的供热需求；n1为弃风发生次数、n2为非弃风时段电负荷转化成热负荷的次数；Pqf.j(t)为第j次t时刻的弃风功率；Qg(t)为第g次t时刻的供热功率；为消纳t1-t2时段的弃风电量S，考虑到热的存储特性，将t1-t2时段的风电转换成热S1储存起来，用于供给非弃风时段的供热需求S2+S3，由此非弃风时段的电负荷也将减少的部分就是S2+S“3以热定电”所对应的电量N，由此实现了S到N在时间上的转移，在保证供热需求前提下，S到S1实现了电热能量之间的转移，S2+S3到S1实现了热在时间上的转移，通过热负荷的时移实现电负荷的时移，即定义为电-热时移特性；2)弃风消纳供热组合方案及其模型的建立弃风发生具有不确定性，个别时段内，弃风电量甚至可完全满足整日供热需求；而某些时段则可能无弃风或弃风较少，无法完全满足蓄热式电锅炉供热的用电需求，此时不足部分需由其他能源来满足。就此，提出2种蓄热式电锅炉的供热组合方案；方案1：仅利用蓄热式电锅炉，低谷时段弃风无法满足供热需求时，则需在低谷时段从电网购电来使蓄热式电锅炉供热；方案2：蓄热式电锅炉+热电联产，当低谷时段弃风无法满足供热需求时，则采用热电联产替代电锅炉直接供热；系统用电负荷计算模型：系统供热一日所需用电量Eh，即系统一日最大程度消纳弃风电量的计算为(2)式：其中：W为采暖热负荷指标；Shot为供暖面积；Th为日供暖时间；系统消纳弃风能力计算模型：风电供热系统消纳弃风的能力与低谷时段弃风量有关，当低谷弃风功率Pqf.l大于蓄热2CN109685319A权利要求书2/3页式电锅炉电功率Peb时，仅利用弃风就能满足供热的用电需求，但多余部分弃风无法消纳；当低谷弃风功率Pqf.l小于Peb时，虽能完全消纳低谷弃风，但无法满足供热的用电需求，系统还需要同时消耗其他能源，其中：Eqf是系统一日消纳的弃风电量；Pqf.l.h是低谷时段第h个采样点的弃风功率；Teb是一日蓄热式电锅炉工作时长；Tk是所选时间尺度；k是所选时间尺度下的数据采样点数；弃风消纳供热组合方案计算模型：以社会综合收益F最大为目标函数；其中：F亦为效益与成本之差；Mp为系统效益；Ceb为蓄热式电锅炉投入成本；CCHP为热电联产供热成本，方案1中为0；系统效益Mp：利用弃风代替煤炭燃烧的弃风供热，其效益主要是体现在风电环境效益及节约燃煤量；Mp＝Mf×Eqf+Cc×Y(5)其中：Mf为风电环境效益；Cc为标煤价格；Y为节约标煤量；蓄热式电锅炉投入成本Ceb：分为两部分：一是静态投资成本Ceb.s，一是运行成本Ceb.w；Ceb＝Ceb.s+Ceb.w(6)3Ceb.w＝C0×(Eqf+Eqf.n)×10×n(8)其中：Eqf.n是系统一日消纳的非弃风电量，方案2中为0；n为供暖期天数；IC为一次性投资费用；DC为退役残值；m为使用寿命；