基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法技术

本发明专利技术公开一种基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，步骤包括：S1.构建光热发电模型：根据光热电站的光热发电特性，建立光热发电模型，用于表征光热电站的集热环节、储热环节和发电环节；S2.日前调度阶段：预测次日风电出力以及光照强度，并根据所述光热发电模型制定次日光热电站的储热量调度计划和电出力调度计划；S3.实时调度阶段：按照电出力调度计划安排区域内各个发电厂的输出功率，并实时在预设范围内调整光热电站的储热量调度计划，以对所述区域内各个发电厂的输出功率进行实时优化调度。本发明专利技术实现方法简单，能够充分利用光热电站的发电特性，可以提高区域内发电厂调度的灵活性和能源利用效率，减少环境污染。

Two-Stage Optimal Dispatching Method of Heat Storage Based on Photothermal Power Generation Regulation

【技术实现步骤摘要】
基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法
本专利技术涉及光热发电
，尤其涉及一种基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法。
技术介绍
迅速发展的风力发电技术在一定程度上缓解了能源危机，但因其强波动性和强间歇性的特点，风电难以像火电一样被直接调度。目前通常是将风电、火电厂组合成风电-火电组合电厂，一方面可以提高风电场的调节能力，另一方面可以通过组合电厂内部电负荷的优化调度降低日前申报出力与组合电厂实际出力的偏差以降低惩罚成本。组合电厂可将风电机组、火电机组、可控负荷等各种分布式资源在电气特性方面聚合，利用先进的信息技术和多层次控制手段，协调优化内部各单元运行，以打捆外送的方式向电网申报出力，因此能够有效平抑风电并网带来的波动，实现对风电资源的直接调度。但是组合电厂在日前申报出力的过程中，因其内部随机单元出力的不确定性，造成组合电厂实际出力偏离日前申报值。火电机组配合调节能力较弱且频繁调整成本大的特点，很大程度地限制了组合电厂实时调节的能力，使得实际出力难以跟踪日前申报计划，如何有效地降低实时出力与日前申报的偏差是目前有待解决的问题。增加储电装置能够有效的降低组合电厂实时出力与日前申报电量的偏差，但是储电设备投资高昂且安装后利用率较低，不利于组合电厂的经济运行。随着光热发电技术的逐步成熟及成本降低，光热电站正呈现良好的发展势头。因此，光热电站的出力灵活可控、可调度性强的特性，可被利用于解决组合电厂实际出力偏离其申报值的难题。双阶段优化调度对应的电力市场分别为日前电力市场与实时辅助平衡市场，在日前电力市场中，会公布日前的24小时售电价格，电厂可以根据24小时售电价格申报电出力，而在实时辅助平衡市场中，若电厂实际出力大于申报出力，则多余出力会以低于日前的电力价格(下调电价)出售这部分电量；若电厂实际出力小于申报出力，则不足的出力必须以高于日前电价的电力价格(上调电价)购买这部分不足的缺额出力。上层调度中心作为光热-风电-火电组合电厂的信息中枢，负责根据天气以及历史情况预测次日光照强度及风电出力，并根据日前市场电价、碳排放价格等信息，在保证光热电站稳定运行的情况下，调节光热电站中储热装置的储热量，以净收益最大为目标，做出组合电厂的日前调度计划并上报电网；由于风电出力和光照强度具有波动性，在实时调度中上层调度中心综合考虑实时辅助平衡市场中的上下调电价、燃料成本、风电出力偏差量、可调节储热量等因素，制定相应的实时调度计划，通过改变光热电站的储热量，调节光热-风电-火电组合电厂的出力，以实现其最大收益。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单，能够充分利用光热电站的发电特性，可以提高区域内发电厂调度的灵活性和能源利用效率以及环境污染小、经济效益好的基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，步骤包括：S1.构建光热发电模型：根据光热电站的光热发电特性，建立光热发电模型，用于表征光热电站的集热环节、储热环节和发电环节；S2.日前调度阶段：预测次日风电出力以及光照强度，并根据所述光热发电模型制定次日光热电站的储热量调度计划和电出力调度计划；S3.实时调度阶段：按照电出力调度计划安排区域内各个发电厂的输出功率，并实时在预设范围内调整光热电站的储热量调度计划，以对所述区域内各个发电厂的输出功率进行实时优化调度。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中建立的光热发电模型包括集热模型、储热模型和发电模型，用于表征光热电站的集热环节、储热环节和发电环节。作为本专利技术的进一步改进，所述集热模型刻画了光热电站在集热环节中将太能能转化为热能的过程，可表示为：其中，Dt为光热电站在t时刻吸收的热功率和光照强度；ηp-h、Sp分别为光热转换效率和太阳能镜场面积；所述储热模型刻画了光热电站在储热环节中将收集的热能储存在储热装置的过程，可表示为：其中，为光热电站的发电系统在t时刻消耗的热能；为光热电站在t时刻舍弃的热能；为储热装置在t时刻的吸、放热功率；为热能损失系数；分别为储热装置在t和t-1时刻的储热量；分别为储热装置的放热效率、吸热效率和热损失率。所述发电模型刻画了光热电站在发电环节中将储存的热量进行发电的过程，可表示为：其中，Pcsp,t、ηh-e为光热电站的发电功率和热电转换效率。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中具体根据先指定时间段内气象历史数据预测次日的气象数据，并综合日前电价、碳排放价格、燃料成本、设备运行成本、日前风电预测出力、日前预测光照强度，以光热-风电-火电组合电厂的预测收益最大化为目标，制定所述光热-风电-火电组合电厂的储热量调度计划和电出力调度计划。作为本专利技术的进一步改进，光热-风电-火电组合电厂的预测收益具体按下式计算得到：其中，fda为日前优化调度策略的预计净收益；fe、fgen、fcsp分别为售电收益、火电厂的运行成本、碳排放惩罚成本和光热电站的运行成本，且满足其中，ke,t为日前阶段的电价；Pg,t、PCSP,t、Pw,t分别为火电厂日前计划出力、光热电站日前计划出力和风电场日前预测出力；a、b、c为耗能函数拟合为二次函数后的火电厂单位耗能系数；e、分别为火电厂的碳排放强度系数和碳排放惩罚系数；分别为火电厂和光热电站的单位产能运行维护成本系数。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3具体根据实时电价、碳排放惩罚、火电厂燃料成本、光热电站中的可调节储热量以及实时辅助平衡市场中的上下调电价、风电出力偏差量中一种或多种调整所述光热-风电-火电组合电厂的储热量调度计划，以修正光热-风电-火电组合电厂的电出力调度计划，使得光热-风电-火电组合电厂的实际收益最大。作为本专利技术的进一步改进，光热-风电-火电组合电厂的实际收益具体按下式计算得到：其中，fre为实时调度时光热-风电-火电组合电厂的实际收益，f′e、f′gen、f′csp、fP分别为实时调度时光热-风电-火电组合电厂的售电收益、火电厂的运行成本、碳排放惩罚成本、光热电站的运行成本和申报偏差功率的出售费用或者购买费用，且满足其中，ke',t为实时阶段的电价；ΔPt为实时调度中组合电厂的申报偏差功率，即实时调度阶段出力与日前阶段申报出力的偏差值；实时调度阶段下所有变量符号加上“’”标识，变量含义与日前调度阶段相同。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3还包括预测当前指定时间段内的风电出力，综合预测的所述风电出力来调整所述储热量，进而修正光热-风电-火电组合电厂在实时阶段下的电出力调度计划。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3还设置有储热容量约束、储热量变化上下限约束，即按照设置的所述储热容量约束、储热量变化上下限约束调整光热电站的储热量调度计划。作为本专利技术的进一步改进，所述储热容量约束表示为：其中，为储热装置的最小储热量；λ为满负荷小时数；为光热电站在发电环节中的最大发电功率。所述储热量变化上下限约束表示为：其中，为储热装置的最大充放热功率；为光热电站的储热装置在t时刻的吸、放热功率。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术通过构建光热-风电-火电组合电厂，不但能够降低碳排放水平，还能协调优化其内部各单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，其特征在于，步骤包括：S1.构建光热发电模型：根据光热电站的光热发电特性，建立光热发电模型，用于表征光热电站的集热环节、储热环节和发电环节；S2.日前调度阶段：预测次日风电出力以及光照强度，并根据所述光热发电模型制定次日光热电站的储热量调度计划和电出力调度计划；S3.实时调度阶段：按照电出力调度计划安排区域内各个发电厂的输出功率，并实时在预设范围内调整光热电站的储热量调度计划，以对所述区域内各个发电厂的输出功率进行实时优化调度。

【技术特征摘要】
1.一种基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，其特征在于，步骤包括：S1.构建光热发电模型：根据光热电站的光热发电特性，建立光热发电模型，用于表征光热电站的集热环节、储热环节和发电环节；S2.日前调度阶段：预测次日风电出力以及光照强度，并根据所述光热发电模型制定次日光热电站的储热量调度计划和电出力调度计划；S3.实时调度阶段：按照电出力调度计划安排区域内各个发电厂的输出功率，并实时在预设范围内调整光热电站的储热量调度计划，以对所述区域内各个发电厂的输出功率进行实时优化调度。2.根据权利要求1所述的基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，其特征在于：所述步骤S1中建立的光热发电模型包括集热模型、储热模型和发电模型，用于表征光热电站的集热环节、储热环节和发电环节。3.根据权利要求2所述的基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，其特征在于：所述集热模型刻画了光热电站在集热环节中将太能能转化为热能的过程，可表示为：其中，Dt为光热电站在t时刻吸收的热功率和光照强度；ηp-h、Sp分别为光热转换效率和太阳能镜场面积；所述储热模型刻画了光热电站在储热环节中将收集的热能储存在储热装置的过程，可表示为：其中，为光热电站的发电系统在t时刻消耗的热能；为光热电站在t时刻舍弃的热能；为储热装置在t时刻的吸、放热功率；为热能损失系数；分别为储热装置在t和t-1时刻的储热量；分别为储热装置的放热效率、吸热效率和热损失率。所述发电模型刻画了光热电站在发电环节中将储存的热量进行发电的过程，可表示为：其中，Pcsp,t、ηh-e为光热电站的发电功率和热电转换效率。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，其特征在于：所述步骤S2中具体根据先指定时间段内气象历史数据预测次日的气象数据，并综合日前电价、碳排放价格、燃料成本、设备运行成本、日前风电预测出力、日前预测光照强度，以光热-风电-火电组合电厂的预测收益最大化为目标，制定所述光热-风电-火电组合电厂的储热量调度计划和电出力调度计划。5.根据权利要求4所述的基于光热发电调节的储热量双阶段优化调度方法，其特征在于：光热-风电-火电组合电厂的预测收益具体按下式计算得到：其中，fda为日前优化调度策略的预计净收益；fe、fgen、fcsp分别为售电收益、火电厂的运行成本、碳排放惩罚成本和光热电站的运行成本，且满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：周任军，彭院院，方绍凤，徐健，许燕燕，潘轩，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43