考虑用户侧响应的含储热CHP与火电深调联合优化调峰方法技术

本发明专利技术涉及电力系统自动化技术领域，目的是提供考虑用户侧响应的含储热CHP与火电深调联合优化调峰方法，通过优化电负荷、分时电价及储热装置的充放热功率，使系统总调度成本(包括火电机组运行成本、CHP机组运行成本、风电运维成本及弃风惩罚成本)最小化，在保证调峰经济性的同时，减少弃风量，促进新能源消纳，源侧通过在热力系统中配置储热装置，打破“以热定电”传统，改善CHP机组电热特性曲线，风电大发时段储热，用户用热高峰时期放热，有效缓解风电不确定性波动造成的弃风问题，考虑用户响应前后用电消费支出情况，引入用户响应满意度参数实现对用户侧调峰资源的经济调控。度参数实现对用户侧调峰资源的经济调控。度参数实现对用户侧调峰资源的经济调控。

【技术实现步骤摘要】
考虑用户侧响应的含储热CHP与火电深调联合优化调峰方法


[0001]本专利技术涉及电力系统自动化
，具体涉及考虑用户侧响应的含储热CHP与火电深调联合优化调峰方法。

技术介绍

[0002]由于风电等清洁能源环保性强，有利于实现低碳经济、优化能源结构，近年来其装机容量大量增长。随着风电在电力系统中渗透率越来越高，其弊端也不断显现出来，由实际风速的特点如不稳定性、不可预期性等引起的风力发电随机、剧烈的波动给电网发电计划和调度等带来了巨大挑战。由于风电出力具有不确定性，风电大发时段常常会出现系统中供电量大于负荷需求量的现象，导致大量弃风产生，此即风电的反调峰特性。随着电力消费持续增长，电网荷侧峰谷差日益增大，加之源侧清洁能源发电的不确定性及反调峰特性，电力系统现有调节资源难以满足调峰要求，系统调度负担越来越重，大规模清洁能源消纳空间明显不足。
[0003]冬季供暖时期，热电联产(combined heat and power，CHP)机组按“以热定电”的模式运行，为满足热负荷需求，通常需要长时间高强度输出热力资源，而风电机组由于具有不确定性，往往需要弃风运行以维持电网稳定性。在CHP系统中加装储热装置，可以利用储热对热能的灵活储放能力，打破传统“以热定电”的工作模式，在风电高发时间段系统供热量大于热负荷需求时，利用储热可以储存多余的热能，从而减少弃风产生。目前国内外研究集中在风电场和含储热装置的CHP电厂联合运行模式的优化上，用单一储热装置协调风电上网收益和惩罚费用，对储热装置的容量要求较高。在当前电力系统火力发电占比高的背景下，火电机组的灵活运行能力若能被充分有效挖掘，将对电力系统的调峰能力起到较大的提升作用。火电机组深度调峰作为火电灵活性改造技术实践最为成功的一种，是当前提升新能源消纳能力最实用最有效的方法之一。
[0004]除了在源侧挖掘灵活调峰资源之外，需求侧响应也是促进新能源消纳的一大研究热点。通过动态分时电价对电力用户用电行为进行引导，适当制定用户参与调峰辅助服务的激励电价等，使原本处于用电高峰期的负荷转移至负荷低谷时段，而低谷期的负荷用电量通过需求响应达到明显提升，由此有效改变负荷曲线，降低风电反调峰特性对系统消纳风电的负面影响，在不损害用户用电利益的基础上，减轻电网调峰压力。
[0005]风电等清洁能源接入电网比例不断升高，系统调峰压力不断增大，弃风现象大量存在，针对现阶段综合考虑储热、火电深度调峰和需求响应协调调度来提高风电消纳量的研究较少、源侧与荷侧灵活调峰资源挖掘不充分的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供考虑用户侧响应的含储热CHP与火电深调联合优化调峰方法，系统包括CHP机组、火电机组、风电机组及储热装置等，优化变量为电负荷、分时电价及储热装置的充放热功率，优化目标为系统总调度成本最小化，调度总
成本包括火电机组运行成本、CHP机组运行成本、风电运维成本及弃风惩罚成本。针对模型求解问题，本专利技术将模型转化为一个混合整数规划问题。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：考虑用户侧响应的含储热CHP与火电深调联合优化调峰方法，包括下列步骤：
[0008]步骤1：根据蓄热装置建立蓄热模型，当蓄热装置在t时刻的储热量为C
hs,t
，则蓄热模型为，
[0009]C
hs,t
＝(1-σ)C
hs,t-1
+P
hs,t
[0010]式中，σ为蓄热装置的自放热率，即在单位时间里蓄热装置的热能损失率，P
hs,t
为蓄热装置在t时刻的充放热功率，P
hs,t
<0表示蓄热装置正在放热，P
hs,t
>0表示蓄热装置正处在储热状态，蓄热装置的储热量应满足如下约束，
[0011][0012][0013]其中，和分别表示蓄热装置所允许的最小、最大储热容量，和分别表示蓄热装置所允许的最小、最大储热功率，当和值为负数时，表示最小、最大放热功率，执行步骤2；
[0014]步骤2：根据火电机组建立火电深调模型，得到火电深调成本，火电深调成本为，
[0015]C
g_deep
＝C
g
+aC
l
+bC
o
[0016][0017][0018][0019]式中，C
o
为投油成本，a和b为布尔变量，p
o
为火电机组每单位深度调峰电量的投油价格，O
g,i,t
为第i台火电机组在t时段深调实际功率低于不投油深调稳燃负荷值的积分电量；为第i台机组不投油深调稳燃负荷功率，为第i台机组投油深调稳燃负荷功率，为第i台火电机组的最小技术出力，第i台火电机组的最大技术出力，C
l
表示机组参与深度调峰所需的寿命损耗经济成本，T表示一个调度周期，I
g
表示火电机组的台数，执行步骤3；
[0020]步骤3：构建用户响应模型，具体如下，
[0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028]式中，S
dr,n
为第n个参与需求响应的用户满意度，δ
n,t
为t时刻负荷n的需求响应决策变量，δ
n,t
＝1时，表示负荷进行了响应，且转移功率为ΔP
load,n,t
，其值为正时表示用户增加用电功率，为负时表示减少用电功率，为优化后的分时电价，为优化前的电价，P
load,n,t
为需求响应之后的负荷功率，为优化前的负荷功率，用户在一个调度周期内的用电总量保持不变，为一个调度周期内用户响应调峰满意度的最小值，和分别表示第n个用户所允许的最小、最大负荷转移功率，t
np
为第n个用户所允许的负荷可调控时间段，ρ
Rmin
和ρ
Rmax
分别为分时电价最小最大限值，Δρ
Rmin
和Δρ
Rmax
分别为分时电价所允许的响应量的最小、最大值，执行步骤4；
[0029]步骤4：以电负荷、分时电价及蓄热装置的充放热功率为优化变量，系统总调度成本最小化为优化目标，计算调度总成本，调度总成本为
[0030]min C
s
＝C
g_deep
+C
h
+C
w
+C
w_curt
[0031][0032]P
ceh,i,t
＝P
ce,i,t
+ξP
ch,i,t
[0033][0034][0035]式中，C
g_deep
为火电机组运行成本，包括常规机组运行成本及火电机组深度调峰成本；C
h
为CHP机组运行成本，C
w
为风电运维成本，C
w_c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑用户侧响应的含储热CHP与火电深调联合优化调峰方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：根据蓄热装置建立蓄热模型，当蓄热装置在t时刻的储热量为C
hs,t
，则蓄热模型为，C
hs,t
＝(1-σ)C
hs,t-1
+P
hs,t
式中，σ为蓄热装置的自放热率，即在单位时间里蓄热装置的热能损失率，P
hs,t
为蓄热装置在t时刻的充放热功率，P
hs,t
<0表示蓄热装置正在放热，P
hs,t
>0表示蓄热装置正处在储热状态，蓄热装置的储热量应满足如下约束，状态，蓄热装置的储热量应满足如下约束，其中，和分别表示蓄热装置所允许的最小、最大储热容量，和分别表示蓄热装置所允许的最小、最大储热功率，当和值为负数时，表示最小、最大放热功率，执行步骤2；步骤2：根据火电机组建立火电深调模型，得到火电深调成本，火电深调成本为，C
g_deep
＝C
g
+aC
l
+bC
ooo
式中，C
o
为投油成本，a和b为布尔变量，p
o
为火电机组每单位深度调峰电量的投油价格，O
g,i,t
为第i台火电机组在t时段深调实际功率低于不投油深调稳燃负荷值的积分电量；为第i台机组不投油深调稳燃负荷功率，为第i台机组投油深调稳燃负荷功率，为第i台火电机组的最小技术出力，第i台火电机组的最大技术出力，C
l
表示机组参与深度调峰所需的寿命损耗经济成本，T表示一个调度周期，I
g
表示火电机组的台数，执行步骤3；步骤3：构建用户响应模型，具体如下，
式中，S
dr,n
为第n个参与需求响应的用户满意度，δ
n,t
为t时刻负荷n的需求响应决策变量，δ
n,t
＝1时，表示负荷进行了响应，且转移功率为ΔP
load,n,t
，其值为正时表示用户增加用电功率，为负时表示减少用电功率，为优化后的分时电价，为优化前的电价，P
load,n,t
为需求响应之后的负荷功率，为优化前的负荷功率，用户在一个调度周期内的用电总量保持不变，量保持不变，为一个调度周期内用户响应调峰满意度的最小值，和分别表示第n个用户所允许的最小、最大负荷转移功率，t
np
为第n个用户所允许的负荷可调控时间段，ρ
Rmin
和ρ
Rmax
分别为分时电价最小最大限值，Δρ
Rmin
和Δρ
Rmax
分别为分时电价所允许的响应量的最小、最大值，执行步骤4；步骤4：以电负荷、分时电价及蓄热装置的充放热功率为优化变量，系统总调度成本最小化为优化目标，计算调度总成本，调度总成本为minC
s
＝C
g_deep
+C
h
+C
w
+C
w_curt
P
ceh,i,t
＝P
ce,i,t
+ξP
ch...

【专利技术属性】
技术研发人员：任景，周鑫，薛晨，牛拴保，马晓伟，张小东，
申请(专利权)人：国家电网公司西北分部，
类型：发明
国别省市：