一种基于场景划分的电热综合系统弃风消纳协调调度模型.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CN107341593A(43)申请公布日2017.11.10(21)申请号201710463002.8(22)申请日2017.06.19(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)发明人崔杨陈志庄妍严干贵(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4页说明书10页附图5页(54)发明名称一种基于场景划分的电热综合系统弃风消纳协调调度模型(57)摘要本发明涉及一种基于场景划分的电热综合系统弃风消纳协调调度模型，是针对中国北方地区冬季供暖期热电联产机组热电耦合约束导致的弃风问题而提出来的，其特点是：利用场景划分的方法处理热电联产机组的电热关联约束，采用含精英策略遗传算法(EGA)与内点法(IPM)相结合的方法对调度模型进行求解，分析电锅炉供热比例与包含弃风成本和运行费用在内的系统总调度成本的关系，对比储热装置不同工作方式以及含储热热电联产与电锅炉系统调供热时的经济性，具有最大程度消纳弃风同时取得最佳经济性等优点，为电网调度部门制定日前调度计划提供依据。CN107341593ACN107341593A权利要求书1/4页1.一种基于场景划分的电热综合系统弃风消纳协调调度模型，其特征是，利用场景划分的方法处理热电联产机组的电热关联约束，采用分场景EGA-IPM法进行电热联合经济调度，外层采用EGA确定储热装置最佳工作计划，设置各个时段的储、放热功率，内层采用分场景Hessian矩阵内点法得到最佳电热联合调度计划，具体包括以下步骤：1)电热综合系统结构确立电热综合系统由风电场群、常规火电机组、含储热热电联产机组和电锅炉组成，储热装置设置在热电联产机组侧以解耦电热耦合约束，增加其出力的灵活性；电锅炉设置在电负荷侧，在弃风时接入供热以消纳弃风；2)弃风消纳协调调度模型优化目标的建立电热联合经济调度通常以系统发电成本最小为调度目标，为检验储热装置及电锅炉消纳弃风功率的效果，在成本中加入弃风成本，故模型的目标函数包含机组运行成本和弃风成本两部分如式(1)-式(3)所示：Cost＝Costopr+Costwcur(1)其中：m为热电联产机组总台数；n为常规火电机组总台数；ai,bi,ci,di,ei,fi为热电联产机组运行成本系数；Pi为第i台机组的电出力；为第i台热电联产机组的热出力；ε为弃风成本系数；k为风电场个数；Pw为第w个风电场的出力；PL为系统总负荷；当使用内点法对上述目标进行优化时，参照内点法求解非线性规划的一般形式，按照弃风发生与否，不包含常数项的内点法优化目标分别为：无弃风时的优化目标：2CN107341593A权利要求书2/4页Tg0＝[b1,b2,bn,bn+1,…bm+n,en+1,…em+n](7)有弃风时的优化目标：Tg1＝[b1+ε,…bn+ε,bn+1+ε,…,bm+n+ε,en+1,…em+n](9)由于电锅炉仅在弃风时刻接入系统消纳弃风，故不单独设置变量，但须在弃风时刻找到电锅炉接入供热比例与总调度成本之间的关系，以确定电锅炉在弃风时刻的最佳供热量；3)弃风消纳协调调度模型运行约束条件分析及求解含储热与电锅炉电热综合系统的弃风消纳调度模型的约束条件包含不依赖场景的约束和依赖场景的约束两大部分；不依赖场景的约束：电负荷平衡约束：其中：Pi,t表示第i台常规火电或热电联产机组t时刻的发电功率；Pw,t表示第w台风电机组t时刻的预测出力；PEB,t表示t时刻接入电锅炉供热所消耗的电功率；Pwcur,t表示t时刻的弃风功率；LE,t表示系统t时刻的电负荷；机组出力约束：Pi,min≤Pi,t≤Pi,max(11)其中：Pi,min表示常规火电或热电联产机组t时刻的最小发电功率；Pi,max表示常规火电或热电联产机组t时刻的最大发电功率；常规火电机组爬坡约束：-Pd,i≤Pi,t-Pi,t-1≤Pu,i(12)其中：Pd,i表示第i台常规火电机组向上的爬坡率，Pu,i表示第i台常规火电机组向下的爬坡率；Pi,t表示第i台常规火电机组t时刻的发电功率；供热平衡约束：3CN107341593A权利要求书3/4页其中：PHi,t为第i台热电联产机组t时刻的供热功率；PEB,t为t时刻电锅炉供热功率；η为电锅炉电热转换效率，取0.99；PTSi,t为第i台储热装置t时刻的热出力，该热出力正值为供热，负值为储热；LH,t为系统t时刻的热负荷；出于可持续运行的考虑，储热装置运行时需满足调度周期蓄热容量不变的约束，即一个调度周期后储热装置的蓄热量需保持给定初值，因此其需要满足的所有运行约束包括储、放热功率