考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，首先，使用LSTM神经网络预测风电预测误差，将其引入并建立电热综合系统多时间尺度调度模型，将热网的储热特性和延时特性考虑到多时间尺度策略中，在日前调度和日内调度模型中利用热网储热特性和延时特性使得系统热出力不需要与热负荷实时平衡，从而平抑部分风电预测误差，在实时调度模型中，利用储能装置进一步减小风电预测误差对于电热系统的影响。这样不仅能降低弃风量，系统运行成本，还可以减小储能装置的容量。

【技术实现步骤摘要】
考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法
本专利技术涉及一种考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，属于风电的不确定性分析和新能源并网调度领域。
技术介绍
近年来，风电的大规模发展，带来清洁能源的同时，因其随机性和波动性的特性，也存在弃风等问题。在中国“三北”地区，热电联产机组由于“以热定电”耦合特性，调峰能力受到限制，不能为风电消纳提供上升空间，导致弃风严重。能源互联网的提出，为能源互联提供了新的途径，打破电、热、冷、气和交通等能源子系统之间界限，使得能源可以互相转换，提高能源利用率。其中电热综合系统的研究，可以突破“以热定电”的限制，使得电力系统与热力系统协调运行，可以有效减少弃风。目前，国内外学者对于电热综合系统消纳风电有了一定研究。主要分为三方面，1)增加电转热设备或者储能装置以促进风电消纳，如有学者提出了在热电厂中通过配置储热来提高机组调峰能力的消纳弃风方案。有学者提出了为热电联产机组配置电锅炉来消纳弃风电力的方案。有学者提出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，并且提出极限消纳弃风电量的电锅炉供热量计算方法,对比了储热装置不同工作方式以及含储热热电联产与电锅炉协调供热时的经济性。有学者还提出在电热系统中配置蓄热电锅炉消纳风电的方法。有学者研究了调峰电锅炉的启停控制策略,构建了基于二级热网电锅炉调峰的电热联合系统优化调度模型。还有在电热系统中配置了热泵和空气源热泵消纳风电的研究。2)考虑热网自身特性以促进风电消纳，如有学者研究了考虑供热管道动态特性约束和储热装置模型的热电联合调度模型，不仅降低了系统运行成本还促进了风电消纳。有学者建立了考虑热力网络约束的电热系统模型，并分析该模型对风电促进作用。有学者利用现有热力网络的储热能力，来提高电力系统的运行灵活性，以适应大量的可变风能。有学者研究利用供热区域的热惯性来减小风电的间歇性和随机性。有学者考虑了热力系统中供热管道传输时间延迟和热损失等热动态特性，以及用户供热需求的柔性，建立了考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度模型。文献[26]研究集中供热系统给出满足最大化CHP机组电出力灵活性的CHP机组允许热出力区间，从而为风电消纳提供上升空间。有学者利用热网储放热特性和供热区域热惯性消纳弃风，提出改进的热电联合调度策略,将传统热负荷实时平衡约束条件替换为把室内温度维持在期望范围内。有学者针对热网的延时和储热等动态特性，分析其在分时电价的激励下，参与电热系统消纳风电的能力。有学者建立考虑热网特性及热负荷舒适度弹性的电热联合系统优化调度模型，不仅考虑热网特性还考虑了热负荷舒适度弹性对于消纳风电的影响。3)在系统侧提出改进调度策略以提高消纳风电能力，如有学者考虑到负荷和风电预测精度随预测时间的缩短而提高，采用滚动调度逐级降低预测误差对调度计划的影响，提出了电热联合系统多时间尺度滚动调度策略，建立了日前、滚动、实时三个时间尺度调度计划的调度模型。有学者考虑多类型热电联产机组及大规模风电，建立了电热联合滚动调度模型。有学者为挖掘热电联产机组的调峰能力，提出考虑热电联产调峰主动性的电热协调调度方法。然而，目前上述文献所提出的研究热网特性只是将其作为储热，用于解耦热电联产机组“以热定电”限制，为风电消纳提供上升空间，但在模型中存在两个问题，一是没有考虑风电的不确定性，风电预测存在误差，不考虑风电预测误差，会给电热系统调度运行带来影响，二是没有考虑到热网的传输延时特性在电力系统多时间尺度调度中的运用，没能使用由于热网的传输延时特性所产生的储放热功能用来补偿风电预测误差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，将热网的储热特性和延时特性考虑到多时间尺度策略中，制定机组启停和出力，储能充放电计划，这样不仅能降低弃风量，系统运行成本，还可以减小储能装置的容量。本专利技术是通过如下技术方案实现的：考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：使用LSTM神经网络预测风电预测误差；步骤2：将热网的储热特性和延时特性考虑到多时间尺度策略中；步骤3：基于步骤1的预测误差和步骤2的调度策略，建立电热综合系统多时间尺度调度模型，制定机组启停和出力，储能充放电计划。进一步的，所述步骤2中包括如下具体步骤：调度模型分为3个时间尺度，日前调度模型([t,t+T])、日内滚动修正模型([t.t+16])和实时修正模型([t,t+1])，以15min为1个调度时段；日前调度时进行机组启停、机组初步出力、热源和换热站的供水温度、回水温度；日内滚动修正时根据求得的风电预测误差eS，运用热网自身的储放热特性调整机组出力、热源和换热站的供水温度、回水温度；由于热网的响应速度较慢，不能在实时调度阶段补偿风电预测误差，因此实时修正时在热网补偿风电预测误差的基础上，利用储能装置进一步补偿剩下的的风电预测误差eF。进一步的，所述步骤3中建立电热综合系统多时间尺度调度模型包括如下步骤：步骤3.1日前调度模型：日前调度为预测时刻前24h的调度计划，主要制定常规机组启停，常规机组、热电联产机组、热源和换热站的供水温度、回水温度；热电联产机组设定为常开状态，只考虑其运行成本，以热电联产机组运行成本、常规机组开机成本、常规机组运行成本和弃风成本为目标函数，公式如下：minFD＝min(CNCD+CNG，sD+CNG，pD+ClossD)其中式中：下标n、t为机组编号、时段编号，上标D表示日前调度模型中的变量，FD表示为系统日前总成本，CNC,CNG,s,CNG,p和Closs表示为热电联产机组运行成本函数、常规机组开机成本函数、常规机组运行成本函数、弃风成本函数；aichp，bichp，cichp表示为第i台热电联产机组成本系数，ai，bi，ci表示为第i台常规机组成本系数，CSi,t表示为第i台火电机组在t时刻开机成本系数，Ui,t表示为日前第i台火电机组在t时刻启停状态，1为开机，0为停机，Pi,tchp,Pi,t,Pi,tW0和Pi,tW分别表示为日前t时刻第i个热电联产机组出力、常规机组出力、风电预测有功出力和风电实际调度有功出力，NC，NG和NW为热电联产机组、常规机组和风电场数目，T为调度周期；约束条件包括：1)电功率平衡约束式中：PtD,L表示为日前总电负荷功率；2)热源、换热站供回水温度与热量交换约束式中：Qi,tchp表示为第i台热电联产机组产生的热功率，W为热网中流量热当量值，TSH,g,t为热源处供水管道热媒温度，TSH,h,t为热源处回水管道热媒温度；QHE,t＝εe·W·(THE,g,t-THE,h,t)式中：QHE,t表示为换热站传递的热功率，εe为换热站的有效系数，THE,g,t为换热站一次侧供水管道热媒温度，THE,h,t为换热站一次侧回水管道热媒温度；3)管道热延迟和温降约束ΔTl本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：使用LSTM神经网络预测风电预测误差；/n步骤2：将热网的储热特性和延时特性考虑到多时间尺度策略中；/n步骤3：基于步骤1的预测误差和步骤2的调度策略，建立电热综合系统多时间尺度调度模型，制定机组启停和出力，储能充放电计划。/n

【技术特征摘要】
1.考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：使用LSTM神经网络预测风电预测误差；
步骤2：将热网的储热特性和延时特性考虑到多时间尺度策略中；
步骤3：基于步骤1的预测误差和步骤2的调度策略，建立电热综合系统多时间尺度调度模型，制定机组启停和出力，储能充放电计划。


2.根据权利要求1所述的考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，所述步骤2中包括如下具体步骤：调度模型分为3个时间尺度，日前调度模型([t,t+T])、日内滚动修正模型([t.t+16])和实时修正模型([t,t+1])，以15min为1个调度时段；日前调度时进行机组启停、机组初步出力、热源和换热站的供水温度、回水温度；日内滚动修正时根据求得的风电预测误差eS，运用热网自身的储放热特性调整机组出力、热源和换热站的供水温度、回水温度；由于热网的响应速度较慢，不能在实时调度阶段补偿风电预测误差，因此实时修正时在热网补偿风电预测误差的基础上，利用储能装置进一步补偿剩下的的风电预测误差eF。


3.根据权利要求1所述的考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，所述步骤3中建立电热综合系统多时间尺度调度模型包括如下步骤：
步骤3.1日前调度模型：日前调度为预测时刻前24h的调度计划，主要制定常规机组启停，常规机组、热电联产机组、热源和换热站的供水温度、回水温度；
热电联产机组设定为常开状态，只考虑其运行成本，以热电联产机组运行成本、常规机组开机成本、常规机组运行成本和弃风成本为目标函数，公式如下：
minFD＝min(CNCD+CNG，sD+CNG，pD+ClossD)
其中



式中：下标n、t为机组编号、时段编号，上标D表示日前调度模型中的变量，FD表示为系统日前总成本，CNC,CNG,s,CNG,p和Closs表示为热电联产机组运行成本函数、常规机组开机成本函数、常规机组运行成本函数、弃风成本函数；aichp，bichp，cichp表示为第i台热电联产机组成本系数，ai，bi，ci表示为第i台常规机组成本系数，CSi,t表示为第i台火电机组在t时刻开机成本系数，Ui,t表示为日前第i台火电机组在t时刻启停状态，1为开机，0为停机，Pi,tchp,Pi,t,Pi,tW0和Pi,tW分别表示为日前t时刻第i个热电联产机组出力、常规机组出力、风电预测有功出力和风电实际调度有功出力，NC，NG和NW为热电联产机组、常规机组和风电场数目，T为调度周期；
约束条件包括：
1)电功率平衡约束



式中：PtD,L表示为日前总电负荷功率；
2)热源、换热站供回水温度与热量交换约束



式中：Qi,tchp表示为第i台热电联产机组产生的热功率，W为热网中流量热当量值，TSH,g,t为热源处供水管道热媒温度，TSH,h,t为热源处回水管道热媒温度；
QHE,t＝εe·W·(THE,g,t-THE,h,t)
式中：QHE,t表示为换热站传递的热功率，εe为换热站的有效系数，THE,g,t为换热站一次侧供水管道热媒温度，THE,h,t为换热站一次侧回水管道热媒温度；
3)管道热延迟和温降约束
ΔTloss＝kloss·(Tstart(t)-Tout(t))
式中：ΔTloss为管道温降，Tstart(t)为t时刻管道首端的温度，Tout(t)为t时刻外界环境的温度，kloss为温度损耗系数；
Tend(t)＝Tstart(t-Tdelay)-ΔTloss
式中：Tend(t)为t时刻管道末端的温度，Tdelay为供热管道热延迟时间。
4)机组出力上下限和爬坡约束
Pi,minchp≤Pi,tchp≤Pi,maxch...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丽，高志宇，乔妍，夏洪伟，李坤，李昊，黄莉莎，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32