一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法技术

本发明专利技术一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法，属于电力系统技术领域,该方法以蓄热式电锅炉系统的耗电成本最小为目标，根据蓄热式电锅炉系统的热负荷需求，利用风场提供的弃风功率预测数据和报价图，采用的粒子群算法进行优化，实现了在多风场竞价模式下蓄热式电锅炉系统的最小耗电成本。这种竞价方法可以促进风电场弃风电量的消纳，提高售电收益，有利于风电的就地消纳，同时还能够提高电网公司低谷时段的输电资产利用率、有效降低蓄热式电锅炉系统的购电成本。因此，本发明专利技术能够有效促进北方冬季供热地区电供热取暖的推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法
本专利技术属于电力系统
，特别是涉及一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法。
技术介绍
我国风能资源丰富，风电行业发展迅速，截止到2016年底，全国的风电装机容量已经达14864万千瓦。在高速发展的同时，由于我国风电主要集中在电网灵活性较差的三北地区，风电外送困难，导致了严重的弃风问题。近年来，我国北方地区冬季供暖带来了严重的环境问题，雾霾污染已经干扰了人们正常的生产和生活，解决雾霾问题刻不容缓。为解决我国北方地区的风电消纳和雾霾污染问题，国家已经出台了一系列措施，明确提出要尝试推广弃风电力供热，促进电负荷向热负荷的转化。利用蓄热式电锅炉系统消纳弃风电力是相关领域的一个研究热点，针对目前采用的蓄热式电锅炉系统供热消纳弃风的方案进行了研究，建立了电力市场背景下蓄热式电锅炉采暖系统的经济性评估模型，分析了弃风电价对系统经济性的关键作用，现有研究成果表明蓄热式电锅炉系统的购电价格是决定其经济性和推广应用的关键核心因素。目前，我国北方地区蓄热式电锅炉的建设和运行模式比较单一。一方面，火电厂为了深度调峰建设的蓄热式电锅炉系统主要用于改善火电厂的调峰特性；另一方面，用于消纳启风电力的蓄热式电锅炉大多由风电场投资建设。投资主体决定了蓄热式电锅炉的运行模式，现有模式下蓄热式电锅系统炉依附于投资主体，并不具有独立的盈利能力，限制了弃风电力供热的推广应用。现有蓄热式电锅炉运行模式，风电场弃风发电全部送入电网，蓄热式电锅炉系统向电网公司买电，通过储能装置的调节作用，使得电锅炉的运行能够满足风电的随机性和波动性的要求；最后，蓄热式电锅炉系统将热量输送至供热公司，完成供热需求，如图1所示。现有运行模式下，风电场与蓄热式电锅炉系统的收益是作为一个整体考虑的，该收益包括风电场弃风卖电的费用、蓄热式电锅炉系统向电网购电的费用和其卖热所得的收入，现有模式下蓄热式电锅炉系统依附于投资主体，并不具有独立的盈利能力，限制了弃风电力供热的推广应用，随着新一轮电力市场化改革的持续深入，为了在北方冬季供热地区推广蓄热式电锅炉系统缓解弃风和雾霾污染问题，需要鼓励独立主体投资建设蓄热式电锅炉项目。因此现有技术当中亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供了一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法，本专利技术以蓄热式电锅炉系统的耗电成本最小为目标函数，考虑能量平衡约束、风电场弃风电量约束及蓄热式电锅炉系统供热合约约束约束条件，实现了在多风场竞价下，蓄热式电锅炉系统耗电成本最小的运营模式。为实现上述目的，本专利技术提出了一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法，其特征在于，包括风电场、交易中心和蓄热式电锅炉系统，其中风电场数量为复数个，具体包括以下步骤：步骤1、风电场与电网公司建立过网合约，确定弃风电量上网的过网费用，并将其作为过网成本计入报价中；步骤2、交易中心分别与风电场及蓄热式电锅炉系统建立通信连接，其中风电场向交易中心发送其预测的弃风功率曲线图和报价图，蓄热式电锅炉系统向交易中心发送购电请求；步骤3、交易中心以蓄热式电锅炉系统购电成本最小为目标，根据目标函数及约束条件，建立多风场竞价模型，采用粒子群算法得到竞价结果；①基于多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统最小购电成本目标函数为式(1)中，minF表示基于多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统的最小购电成本；Wit表示t时段风电场i的弃风电量,风电场未参与供电时，其值为0；ci表示风电场i的单位电价报价；m表示参与竞价的风电场个数；T为弃风时段；②多风场竞价模型的约束条件包括：a、能量平衡约束能量平衡约束是指蓄热式电锅炉系统所需的热量与参与供电的风电场发出的电能相等，蓄热式电锅炉系统的热量包括两部分，分别为直接供给用户的基本负荷和储存到蓄热罐中的可移时负荷，Qxt＝QJ+QKt(3)式(2)表示在t时段，所有风电场i的弃风电量总和与蓄热式电锅炉系统的热负荷需求相平衡，式(2)中，Qxt表示蓄热式电锅炉系统t时段的总负荷，总负荷包括基本负荷和可移时负荷；α表示电转热系数，Wit表示t时段风电场i的弃风电量，风电场未参与供电时，其值为0；m表示参与竞价的风电场个数；式(3)中，QJ表示蓄热式电锅炉系统的基本负荷；QKt表示蓄热式电锅炉系统的可移时负荷，即在t时段蓄热罐的储热量；b、风电场弃风电量约束风电场的约束包含弃风电量约束，如式(4)所示，式(4)中，WiSJ表示风电场i在T时段的总弃风电量，Wit表示t时段风电场i的弃风电量，T为弃风时段；式(4)示出风电场i出售的弃风电量小于或等于总弃风电量；c、蓄热式电锅炉系统的供热合约约束蓄热储能能量约束，蓄热罐t时段的储热量满足公式(5)Qmin≤Qct≤Qmax(5)式(5)中，Qmax为蓄热罐最大储热量，Qmin为蓄热罐最小储热量；电锅炉功率约束，满足公式(6)式(6)中，Pht为t时段电锅炉运行总功率，Phmax为电锅炉的最大功率；蓄热式电锅炉系统的收益函数为Ct＝Ch-minF(7)式(7)中，Ct表示蓄热式电锅炉系统的净收益，Ch表示蓄热式电锅炉系统的卖热所得总体效益，minF表示基于多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统的最小购电成本，其中：Ch表示蓄热式电锅炉系统的卖热所得总体效益，ch表示蓄热式电锅炉系统出售给供热公司的单位热价，其单位为元/GJ，cb表示政府对于蓄热式电锅炉系统的节能减排补贴，其单位为元/GJ，α表示电转热系数，Wit表示t时段风电场i的弃风电量；T为弃风时段；m表示参与竞价的风电场个数；③利用粒子群算法得到各个风电场的竞价结果a、将多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统最小购电成本目标函数及多风场竞价模型的约束条件输入多风场竞价的粒子群算法模块中，设定初始化条件，初始化条件包括多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统最小购电成本目标函数中常量初始值，多风场竞价模型的约束条件中常量的初始值、粒子群算法中的常量初始值，粒子群算法迭代次数及精度，其中粒子群算法中每个粒子表示每个弃风时段内风电场的弃风功率Pij，且弃风功率Pij与Wit满足公式(9)其中j为弃风时间，单位是min；b、根据蓄热式电锅炉系统的热负荷需求，确定粒子的适应值即总弃风电量；c、将粒子引入多风场竞价的粒子群算法模块中进行优化；多风场竞价的粒子群算法寻优函数为(10)及(11)，Xi+1＝Xi+[(k+1)r1-k]Vi+1+10-6r2(11)其中，i表示粒子群算法中的迭代次数；Xi表示第i个粒子在n维解空间的位置；Xi+1表示第i+1个粒子在n维解空间的位置；Vi表示第i个粒子在n维解空间的搜索速度，Vi的取值范围为0～0.1，其值大于0.1时取0.1；Vi+1表示第i+1个粒子在n维解空间的搜索速度，Vi+1的取值范围为0～0.1，其值大于0.1时取0.1，r1及r2均表示取值范围为0～1的随机数；c1及c2均为学习因子，c1及c2取值为0.8，表示目标函数最优解对应的粒子的适应值；ω为动力常量，其取值为0.8，其表明控制上一个速度对当前速度的影响程度，k表示调节系数，其值为0.1，其中Xi在多风场竞价模型下为弃风功率Pij，在粒子群算法模块处理数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法，其特征在于，包括风电场、交易中心和蓄热式电锅炉系统，其中风电场数量为复数个，具体包括以下步骤：步骤1、风电场与电网公司建立过网合约，确定弃风电量上网的过网费用，并将其作为过网成本计入报价中；步骤2、交易中心分别与风电场及蓄热式电锅炉系统建立通信连接，其中风电场向交易中心发送其预测的弃风功率曲线图和报价图，蓄热式电锅炉系统向交易中心发送购电请求；步骤3、交易中心以蓄热式电锅炉系统购电成本最小为目标，根据目标函数及约束条件，建立多风场竞价模型，采用粒子群算法得到竞价结果；①基于多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统最小购电成本目标函数为

【技术特征摘要】
1.一种面向电供热取暖促进风电就地消纳的多风场竞价方法，其特征在于，包括风电场、交易中心和蓄热式电锅炉系统，其中风电场数量为复数个，具体包括以下步骤：步骤1、风电场与电网公司建立过网合约，确定弃风电量上网的过网费用，并将其作为过网成本计入报价中；步骤2、交易中心分别与风电场及蓄热式电锅炉系统建立通信连接，其中风电场向交易中心发送其预测的弃风功率曲线图和报价图，蓄热式电锅炉系统向交易中心发送购电请求；步骤3、交易中心以蓄热式电锅炉系统购电成本最小为目标，根据目标函数及约束条件，建立多风场竞价模型，采用粒子群算法得到竞价结果；①基于多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统最小购电成本目标函数为式(1)中，minF表示基于多风场竞价模型的蓄热式电锅炉系统的最小购电成本；Wit表示t时段风电场i的弃风电量,风电场未参与供电时，其值为0；ci表示风电场i的单位电价报价；m表示参与竞价的风电场个数；T为弃风时段；②多风场竞价模型的约束条件包括：a、能量平衡约束能量平衡约束是指蓄热式电锅炉系统所需的热量与参与供电的风电场发出的电能相等，蓄热式电锅炉系统的热量包括两部分，分别为直接供给用户的基本负荷和储存到蓄热罐中的可移时负荷，Qxt＝QJ+QKt(3)式(2)表示在t时段，所有风电场i的弃风电量总和与蓄热式电锅炉系统的热负荷需求相平衡，式(2)中，Qxt表示蓄热式电锅炉系统t时段的总负荷，总负荷包括基本负荷和可移时负荷；α表示电转热系数，Wit表示t时段风电场i的弃风电量，风电场未参与供电时，其值为0；m表示参与竞价的风电场个数；式(3)中，QJ表示蓄热式电锅炉系统的基本负荷；QKt表示蓄热式电锅炉系统的可移时负荷，即在t时段蓄热罐的储热量；b、风电场弃风电量约束风电场的约束包含弃风电量约束，如式(4)所示，式(4)中，WiSJ表示风电场i在T时段的总弃风电量，Wit表示t时段风电场i的弃风电量，T为弃风时段；式(4)示出风电场i出售的弃风电量小于或等于总弃风电量；c、蓄热式电锅炉系统的供热合约约束蓄热储能能量约束，蓄热罐t时段的储热量满足公式(5)式(5)中，Qmax为蓄热罐最大储热量，Qmin为蓄热罐最小储热量；电锅炉功率约束，满足公式(6)式(6)中，Pht为t时段电锅炉运行总功率，Phmax为电锅炉的最大功率；蓄热式电锅炉系统的收益函数为Ct＝Ch-minF(7)式(7)中，Ct表示蓄热式电锅炉系统的净收益，Ch表示蓄热式电锅炉系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹤，吕项羽，郝清海，李国庆，王振浩，田春光，李卫国，李德鑫，庄冠群，
申请(专利权)人：东北电力大学，国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22