一种计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法，包括：采集热电联合系统的数据；在所述热电联合系统中引入电锅炉实现热电解耦，对热电联产机组进行建模，优化热电联产机组出力；建立包含可削减负荷、可转移负荷的需求响应模型，并定义热、电负荷各自满意度模型；引入弃风惩罚成本，以系统最小运行成本为目标建立目标函数并使用粒子群算法进行求解。本发明专利技术计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行策略方法，引入电锅炉参与运行，可提高系统运行灵活性，提高风电消纳率，降低系统运行成本；热、电柔性负荷参与综合需求响应可对负荷曲线进行优化，实现削峰填谷，进一步促进风电消纳。一步促进风电消纳。一步促进风电消纳。

【技术实现步骤摘要】
一种计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法


[0001]本专利技术涉及热电联合系统优化运行策略的
，尤其涉及一种计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源逐渐枯竭，以及使用化石能源造成温室气体排放、环境污染等问题，发展清洁能源是我国能源发展的重要战略。我国“三北”地区的风电资源充沛，风电得到大力发展，但伴随风电装机容量的增加，风电消纳问题愈发严重，“三北”地区供暖期间，为满足长周期、大容量供暖需求，热电联产机组在电源中占比高；冬季，“以热定电”的生产模式，无法进一步消纳风电，增加了系统运行成本。在此背景下，研究如何有效降低系统运行成本、提升系统的风电消纳能力具有重要意义。
[0003]目前，有关提高热电系统中风电并网消纳，降低系统运行成本问题的研究主要考虑在供给侧解决系统优化与风电消纳的问题。由于当柔性负荷参与需求响应后影响自身用能需求，将会产生负面影响，柔性负荷会对参与需求响应产生抵触心理；现有的优化运行策略普遍缺少对需求侧的柔性负荷和柔性负荷满意度的考虑，不能进一步实现风电消纳。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术解决的技术问题是：我国“三北”地区供暖期间，热电联产机组的“以热定电”运行模式限制了系统调峰能力，导致弃风率和运行成本高的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：采集热电联合系统的数据；在所述热电联合系统中引入电锅炉实现热电解耦，对热电联产机组进行建模，优化热电联产机组出力；建立包含可削减负荷、可转移负荷的需求响应模型，并定义热、电负荷各自满意度模型；引入弃风惩罚成本，以系统最小运行成本为目标建立目标函数并使用粒子群算法进行求解。
[0008]作为本专利技术所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法的一种优选方案，其中：所述热电联合系统的数据包括热电联产机组容量、风电场装机容量、电锅炉额定容量、各型设备运行参数、电动汽车设备参数、电动汽车日行驶里程、出行、到达时刻概率分布、风电场出力预测曲线、热负荷、刚性电负荷、电动汽车充电负荷预测曲线、柔性负荷购热、购电电价。
[0009]作为本专利技术所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法的一种优选方案，其中：在所述热电联合系统中引入电锅炉实现热电解耦，对热电联产机组进行建模，优化热电联产机组出力包括，对热电联产机组进行建模：抽凝热电联产机组热电出力范
围：
[0010][0011]其中，和分别表示时段t第n台机组的发电功率与制热功率，P
nCHP,max
和P
nCHP,min
分别为纯凝工况下机组的最大、最小发电功率，表示机组的最大发热功率，G为常数，c
m
表示机组背压运行时，发电功率与制热功率的比例系数，c
v1
和c
v2
分别为最大、最小进气工况下的比例系数；
[0012]对电锅炉进行建模，锅炉出力模型为：
[0013][0014]其中，和分别表示第n台电锅炉时段t的制热功率、耗电量以及电热转换效率。
[0015]作为本专利技术所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法的一种优选方案，其中：所述目标函数包括弃风惩罚的系统运行成本、热电联产机组运行成本、电锅炉运行成本、风电场成本、综合需求响应补偿成本、系统平衡约束、热电联产机组约束、电锅炉约束。
[0016]作为本专利技术所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法的一种优选方案，其中：还包括，所述弃风惩罚的系统运行成本为：
[0017][0018]其中，C表示系统运行成本，C
CHP
表示热电联产机组运行成本，C
EB
表示电锅炉运行成本，表示弃风处罚成本，表示风电场运行维护成本，C
IDR
表示综合需求响应成；
[0019]所述热电联产机组运行成本为：
[0020][0021]其中，N
CHP
表示热电联产机组数量，P
c
和发布表示标准煤成本系数和热电联产机组运维成本系数，a
CHP
、b
CHP
、c
CHP
分别表示热电联产机组煤耗成本系数；
[0022]所述电锅炉运行成本为：
[0023][0024]其中，N
EB
示电锅炉数量，分别表电锅炉运维成本系数；
[0025]所述风电场成本为：
[0026][0027][0028]其中，和分别表示风电场运维成本系数与弃风惩罚系数；P
tWP
和P
tW
分别表示时段t风电场发电总功率与实际并网功率；
[0029]所述综合需求响应补偿成本为：
[0030]C
IDR
＝C
EV,trans
+C
H,cut
。
[0031]作为本专利技术所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法的一种优选方案，其中：还包括，所述系统平衡约束为：
[0032][0033]其中，P
tbase
表示t时刻基本电负荷；
[0034]所述热电联产机组约束为：
[0035][0036]其中，P
nCHP,max
和P
nCHP,min
分别是热电联产机组n的最大电出力值和最小电出力值，和分别是热电联产机组n的最大热出力值和最小热出力值，P
nCHP,up
和P
nCHP,down
分别是热电联产机组n的最大、最小爬坡速率值。
[0037]所述电锅炉约束为：
[0038][0039]其中，P
nEB,max
表示电锅炉n的最大用电功率；
[0040]引入风电消纳率θ，反映系统的风电消纳水平：
[0041][0042]作为本专利技术所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法的一种优选方案，其中：建立可削减负荷模型包括，利用人体对温度在范围内变换不敏感的特点，对居民热负荷进行削减，模型如式所示：
[0043][0044]其中，和H
t
分别表示t时段参与负荷削减前后的居民热负荷，s
t
表示t时段热负荷是否参与负荷削减的0_1变量，a
t
表示t时段热负荷的削减比例，T表示居民热负荷可参与负荷削减的时段，因为“三北”地区特殊性，T为24小时；
[0045]参与需求响应的居民热负荷给予的经济补贴，补贴费用由削减容量决定，其用热
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法，其特征在于，包括：采集热电联合系统的数据；在所述热电联合系统中引入电锅炉实现热电解耦，对热电联产机组进行建模，优化热电联产机组出力；建立包含可削减负荷、可转移负荷的需求响应模型，并定义热、电负荷各自满意度模型；引入弃风惩罚成本，以系统最小运行成本为目标建立目标函数并使用粒子群算法进行求解。2.如权利要求1所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法，其特征在于：所述热电联合系统的数据包括热电联产机组容量、风电场装机容量、电锅炉额定容量、各型设备运行参数、电动汽车设备参数、电动汽车日行驶里程、出行、到达时刻概率分布、风电场出力预测曲线、热负荷、刚性电负荷、电动汽车充电负荷预测曲线、柔性负荷购热、购电电价。3.如权利要求1或2所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法，其特征在于：在所述热电联合系统中引入电锅炉实现热电解耦，对热电联产机组进行建模，优化热电联产机组出力包括，对热电联产机组进行建模：抽凝热电联产机组热电出力范围：其中，和分别表示时段t第n台机组的发电功率与制热功率，和分别为纯凝工况下机组的最大、最小发电功率，表示机组的最大发热功率，G为常数，c
m
表示机组背压运行时，发电功率与制热功率的比例系数，c
v1
和c
v2
分别为最大、最小进气工况下的比例系数；对电锅炉进行建模，锅炉出力模型为：其中，和分别表示第n台电锅炉时段t的制热功率、耗电量以及电热转换效率。4.如权利要求1所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法，其特征在于：所述目标函数包括弃风惩罚的系统运行成本、热电联产机组运行成本、电锅炉运行成本、风电场成本、综合需求响应补偿成本、系统平衡约束、热电联产机组约束、电锅炉约束。5.如权利要求4所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法，其特征在于：还包括，所述弃风惩罚的系统运行成本为：
其中，C表示系统运行成本，C
CHP
表示热电联产机组运行成本，C
EB
表示电锅炉运行成本，表示弃风处罚成本，表示风电场运行维护成本，C
IDR
表示综合需求响应成；所述热电联产机组运行成本为：其中，N
CHP
表示热电联产机组数量，P
c
和发布表示标准煤成本系数和热电联产机组运维成本系数，a
CHP
、b
CHP
、c
CHP
分别表示热电联产机组煤耗成本系数；所述电锅炉运行成本为：其中，N
EB
示电锅炉数量，分别表电锅炉运维成本系数；所述风电场成本为：所述风电场成本为：其中，和分别表示风电场运维成本系数与弃风惩罚系数；P
tWP
和P
tW
分别表示时段t风电场发电总功率与实际并网功率；所述综合需求响应补偿成本为：C
IDR
＝C
EV,trans
+C
H,cut
。6.如权利要求4所述的计及柔性负荷满意度的热电联合系统优化运行方法，其特征在于：还包括，所述系统平衡约束为：其中，P
tbase
表示t时刻基本电负荷；所述热电联产机组约束为：其中，和分别是热电联产机组n的最大电出力值和最小电出力值，和分别是热电联产机组n的最大热出力值和最小热出力值，和分别是热电联产机组n的最大、最小爬坡速率值。
所述电锅炉约束为：其中，表示电锅炉n的最大用电功率；引...

【专利技术属性】
技术研发人员：林顺富，龚诚嘉瑞，刘又榕，李东东，边晓燕，米阳，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：