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考虑热电联产多供热模式的综合能源系统优化调度方法技术方案

技术编号:30779610 阅读:10 留言:0更新日期:2021-11-16 07:39
本发明专利技术公开了一种考虑热电联产多供热模式的综合能源系统优化调度方法,该方法建立了包含热电联产机组全模式运行模型、热网模型和建筑物模型的优化调度模型,所提及的热电联产全模式运行包括抽凝运行模式,背压模式运行和切换运行模式,并给出了全模式运行下的约束条件。最后采用Fortuny

【技术实现步骤摘要】
考虑热电联产多供热模式的综合能源系统优化调度方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统调度领域,具体来说,涉及一种考虑热电联产多供热模式的综合能源系统优化调度方法。

技术介绍

[0002]人类日益增长的能源消耗和严峻的环境问题,迫切要求我们发展低碳、可持续的能源体系。综合能源系统作为一种安全、高效、清洁、灵活的能源系统,通过多能源互补和能源梯级利用来提高能源的整体效率和可再生能源消耗。在工程应用中,以电力

供热耦合系统为代表的综合能源系统,提高了电力系统运行的灵活性,促进风电的消纳,降低能源成本,因而正越来越得到更多的关注。以热电联产机组为基础的热电一体化能源系统是热电联产能源系统的重要形式。天然气联合循环热电联产机组因其规模小、综合效率高、环境影响小等优点,在北京等我国大城市热电联产机组中一直作为主要热源。
[0003]然而,热电联产机组通常是采用“以热定电”运行的,这影响了系统的经济性和灵活性。当热电联产能满足非高峰时段大部分用电需求时,将会有大量风电被遗弃。为了增加风电的消耗,提高能源系统的经济效益,有必要采取措施增加含热电联产机组的电热综合能源系统的灵活性。

技术实现思路

[0004]为实现上述目的,本专利技术采用如下的技术方案:
[0005]一种综合能源系统优化调度方法,设综合能源系统中包含热电联产机组、风机、常规发电机组、电网、电负荷、热网和热负荷;该调度方法包括以下步骤:
[0006]S1建立CHP机组全模式运行模型,所述的全模式运行模式模型包括抽凝模式运行,背压模式运行和切换模式运行,该模型为。
[0007][0008][0009][0010]Ω
chp
=Ω
ae
∪Ω
bp
∪{(0,0)}
[0011]式中,和分别为运行在抽凝模式下的CHP机组在t时刻的热功率和电功率,为0

1变量,表示CHP机组t时刻的模式状态,1表示CHP以抽凝模式运行,0为其他。Ω
ae
为CHP机组抽凝模式下的可行域;和分别为运行在背压模式下的CHP机组在t 时刻的热功率
和电功率,为0

1变量,表示CHP机组t时刻的模式状态,1表示CHP以背压模式运行,0为其他。Ω
bp
为CHP机组背压模式下的可行域;和分别为切换模式下的CHP机组在t时刻的热功率和电功率,为0

1变量,表示CHP机组t时刻的模式状态,1表示CHP以背压模式运行,0为其他,Δh为因为切换过程消耗的热功率。Ω
chp
为CHP 机组全模式运行的可行域。
[0012]所述的全模式运行模式模型
[0013]所提出的CHP机组全模式运行的约束包括机组运行逻辑约束,抽凝模式和背压模式的最小正常运行时间/停机时间约束,切换模式的时间约束,以及模式切换次数约束。分别如下所示:
[0014][0015][0016][0017][0018][0019]式中,和分别为抽凝模式和背压模式的最小运行时间,和为0

1变量,如果CHP切换到抽凝模式/背压模式,则为1,否则为0;和为0

1变量,如果CHP切从抽凝模式/背压模式切换到其他模式,则为1,否则为0。τ
ba
,为模式Ⅲ的运行时间。
[0020]S2建立综合能源系统优化调度模型,所述的优化调度模型的目标函数为:
[0021][0022]其中,t为调度时段;T为调度时段集合;为CHP机组运行成本;为常规发电机组的运行成本;为弃风惩罚;
[0023]S3构建电网的约束条件
[0024][0025][0026][0027][0028]电力系统约束包括总发电量与总负荷的平衡,非热电联产机组和可再生能源的运行约束,发电机的爬坡约束和旋转备用约束条件等。式中,和分别为热电联产机组的电功率,常规发电机组的电功率,和风机的电功率;为t时段负荷i的电功率需求;为t时期风电场i的可用功率;Π
w
为风力发电场指数集;为0

1变量,如果常规发电机组运行,为1,否则为0;常规发电机组的最大/最小发电功率;Ru
i
/Rd
i
为发电机组i的向上/向下爬坡能力;Π
OT
为常规发电机组的集合;Su
t
/Sd
t
t时刻电力系统向上/向下旋转备用要求。
[0029]S4构建热网的约束条件
[0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036]式中,分别为供水管道进水/出水温度p;分别为回水管道进水/出水温度p;为供/回水管道在j节点的水温;Π
P
为供热管道的集合;流入节点k的管道集;从节点k流出的管道的集和;Φ
in
为管道相交节点的集合;Φ
ln
热负载节点的集合;Φ
sn
热源节点的集合;ρ
w
,c
w
为水的密度和比热容;γ
p
,R
p

p

p
为管道的延时参数和热损失参数;λ
j
,l
p
为换热系数、管道截面积、管道长度;为管道的质量流量;为供水管道的最大/最小节点温度;为回水管道最大/最小节点温度。
[0037]S5,构建建筑物热负荷的约束条件
[0038]采用建筑一阶等效热参数模型,其表达式及约束如下:
[0039][0040][0041][0042]式中,为t时刻节点k的热负荷,t时刻负荷节点k处建筑物室内温度。室内舒适温度的上限/下限。
[0043]S6综合能源系统优化调度模型转化为混合整数线性规划模型
[0044]本专利技术所提出的综合能源系统优化调度模型中的非线性问题来源可以用如下所示的形式描述:
[0045]y=εx
[0046]其中ε为二进制变量,x和y分别表示自变量和因变量。该类方程可以采用如下形式转化为线性形式:
[0047][0048]式中,M表示一个极大值。经过Fortuny

Amat

McCarl方法变换,本专利技术所述的综合能源系统优化调度模型变成了混合整数二次规划模型。
附图说明
[0049]图1是本专利技术的结构框图。
[0050]图2是本专利技术提及的热电联产机组的机组结构示意图。
[0051]图3是本专利技术热电联产机组多模式运行的可行域和模式切换过程示意图。
[0052]图4是本专利技术实施例中电热综合能源系统结构图。
[0053]图5是本专利技术实施例中风电消纳和弃风弃热结果比较图。
具体实施方式
[0054]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施案例对本专利技术本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统优化调度方法,其特征在于,包括以下步骤:S1)建立热电联产机组全模式运行模型,根据所述热电联产机组的运行模式,获取个模式的运行域;S2)建立电力系统模型、基于节点法的热网准动态模型、建筑物一阶惯性模型S3)建立综合能源系统优化调度模型,所述的优化调度模型的目标函数为:其中,t为调度时段;T为调度时段集合;为CHP机组运行成本;为常规发电机组的运行成本;为弃风惩罚;所述的综合能源系统的约束包括热力系统约束与电力系统的约束。S4)利用Fortuny

Amat

McCarl方法将所述的综合能源系统优化调度模型的非线性项转化为含有0

1变量的线性项,从而得到混合整数二次规划模型。2.根据权利要求1所述的综合能源系统优化调度方法,其特征在于,所述的步骤S1)的热电联产机组的供热模式包括:抽凝模式、背压模式和切换过程模式。3.根据权利要求2所述的综合能源系统优化调度方法,其特征在于,所述抽凝模式的运行域为:式中,和分别为运行在抽凝模式下的CHP机组在t时刻的热功率和电功率,为0

1变量,表示CHP机组t时刻的模式状态,1表示CHP以抽凝模式运行,0为其他。Ω
ae
为CHP机组抽凝模式下的可行域。4.根据权利要求2所述的综合能源系统优化调度方法,其特征在于,背压模式的运行域为:式中,和分别为运行在背压模式下的CHP机组在t时刻的热功率和电功率,为0

1变量,表示CHP机组t时刻的模式状态,1表示CHP以背压模式运行,0为其他。Ω
bp
为CHP机组背压模式下的可行域。5.根据权利要求4所述的综合能源系统优化调度方法,其特征在于,将从背压模式到抽凝模式的切换过程定义为模式Ⅲ,模式Ⅲ的模型如下:式中,和分别为切换模式下的CHP机组在t时刻的热功率和电功率,为0

1变量,表示CHP机组t时刻的模式状态,1表示CHP以背压模式运行,0为其他,Δh...

【专利技术属性】
技术研发人员:顾伟丁世兴陆帅俞睿智姚帅
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:

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