考虑风电消纳的联合系统能量优化方法.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CN107508328A(43)申请公布日2017.12.22(21)申请号201710226096.7H02J3/32(2006.01)(22)申请日2017.04.08(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号申请人国家电网公司黑龙江省电力科学研究院(72)发明人王振浩杨璐徐冰亮李国庆祖光鑫李卫国王朝斌于海洋武国良郑君张美伦(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人白冬冬(51)Int.Cl.H02J3/48(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图4页(54)发明名称考虑风电消纳的联合系统能量优化方法(57)摘要一种考虑风电消纳的联合系统能量优化方法，属于新能源并网优化运行领域。本发明的目的是针对弃风问题，利用风电-电储能-蓄热式电锅炉联合运行的热电联产系统，以经济性最佳为目标，通过增加负荷空间，有效减小弃风电量的考虑风电消纳的联合系统能量优化方法。本发明的步骤是：（1）建立了包含常规火电机组、热电联产机组、风电机组、电储能及蓄热式电锅炉的总体系统构架；（2）热电联合系统综合建模；（3）建立最优经济性目标函数；（4）建立热电联产协调系统运行期间的电力和热力能量平衡关系及各单元的运行约束条件；（5）针对各单元有功出力进行优化。本发明有利于风电的开发利用，提高电力系统的供电可靠性。能够应用于含大规模风电的各级网省公司，具有广阔的应用前景。CN107508328ACN107508328A权利要求书1/4页1.一种考虑风电消纳的联合系统能量优化方法，其特征在于：（1）建立了包含常规火电机组、热电联产机组、风电机组、电储能及蓄热式电锅炉的总体系统构架；（2）配置电储能和蓄热式电锅炉的热电联供系统来解耦传统的“以热定电”约束，热电联合系统综合建模；（3）建立最优经济性目标函数；（4）建立热电联产协调系统运行期间的电力和热力能量平衡关系及各单元的运行约束条件；（5）针对各单元有功出力进行优化。2.权利要求1所述的考虑风电消纳的联合系统能量优化方法，其特征在于：（1）在基于含储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型中加入电储能单元；（2）热电联合系统综合建模：（2-1）建立火电机组数学模型：以发电功率的二次形式表示的燃料成本为：（1）式中，CG为火电机组的燃料成本；T为调度时段总数；N为火电机组的数量；ai、bi和ci为火电机组i的煤耗系数；根据不同时刻的负荷情况做出相应的启动和停机动作并产生的启停费用为：（2）式中，CST为火电机组的启停成本；ui,t为机组i在t时刻的运行状态，ui,t为1时表示机组运行，ui,t为0时表示机组停机；Si为常规机组i一次的启动成本；（2-2）建立抽汽式热电联产机组数学模型，供热功率HCHP,i,t、发电功率PCHP,i,t，将二者折算成的纯凝工况下的电功率，得到抽汽式热电联产机组的燃料成本：（3）式中，Ai、Bi、Ci、Di、Ei和Fi为热电联产机组的煤耗系数，由ai、bi、ci和CV计算得到；M为抽汽式机组的数量；（2-3）建立电储能系统数学模型：（4）式中，EEES,t为时段t电储能容量；τ为电储能自放电率；PEES_ch,t、PEES_dis,t和γEES_ch、γEES_dis分别为蓄电池组在t时段的充放电功率及效率；（2-4）建立蓄热式电锅炉数学模型，其电锅炉出力模型如下：2CN107508328A权利要求书2/4页（5）式中，PEB和HEB分别为时段t内电锅炉用电和制热功率；ηah为电锅炉电热转换效率；蓄热容量数学模型为：(6)式中，SHS,t为时段t蓄热容量；μ为散热损失率；HHS_in,t、HHS_out,t和λHS-in,t、λHS_out,t分别为时段t内的吸放热功率及效率；（3）建立最优经济性目标函数：总体目标函数如下：（7）（8）（9）（10）（11）（12）式中，MINF为系统运行最小成本；CFU、CST、COM、CET、CCURT和CHE分别为时段t内的燃料成本、启停成本、维护成本、环境成本、弃风成本和售热收益；Pi,t为单元i在t时刻的出力；n为系统内单元总数Kom,i为单元i的单位维护成本；Vej为第j项污染物的环境价值；Vj为第j项污染物所受罚款；Qij为第i个单元单位电量的第j项污染物排放量；m为污染物的种类；PFORECAST,i,t为风电机组i在t时刻的预测发电功率；PW,i,t为风电机组i在t时刻的实际发电功率；R为风电机组的数量；ε为罚因子；Che为售热单价；HHE为网内热负荷；（4）建立热电联产协调系统运行期间的电力和热力能量平衡关系及各单元的运行约束条件：（4-1）满足能量平衡约束：（4-1-1）电功率平衡：（