一种计及综合能源系统热惯性灵活退出的调频方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及综合能源系统热惯性灵活退出的调频方法。首先深度挖掘综合能源系统中热力系统慢动特性并对其进行建模，然后利用热惯性响应电网功率缺额的潜力为电网频率故障提供支撑。同时考虑用热需求对不同用热负荷的重要性，允许热惯性在调频过程中根据用热需求重要性不同进行灵活退出。本发明专利技术为电网频率故障支撑提出了一种新思路，在确保综合能源系统热惯性被充分利用的同时也保障负荷用热需求，增强系统运行安全性与灵活性。增强系统运行安全性与灵活性。增强系统运行安全性与灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种计及综合能源系统热惯性灵活退出的调频方法


[0001]本专利技术涉及一种计及综合能源系统热惯性灵活退出的调频方法，属于综合能源


技术介绍

[0002]近年来，可再生能源在电网中的大量使用使得系统惯性大大降低。同时因为可再生能源本身具有波动性与不确定性，使得电网供给侧与需求侧的功率平衡难以维持，电网频率稳定受到严峻挑战。考虑到综合能源系统内部电气热多能耦合，与电力系统的快动态特性不同的是，热力系统为慢动态系统，可以为能量波动提供缓冲空间，增加了系统惯性。故而定义热力系统慢动态特性为热惯性，并考虑利用热力系统的慢动态特性支撑电网频率跌落，保障系统运行可靠性与安全性。同时，考虑用热需求对不同用热负荷的重要性，允许热惯性在调频过程中根据用热需求重要性不同进行灵活退出，在保障系统安全运行的同时，最小化影响负荷侧用热。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种计及综合能源系统热惯性灵活退出的调频方法，充分利用综合能源系统热惯性为能量波动提供缓冲空间的特性，在保障系统可靠性水平的前提下，提升系统运行经济性。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及综合能源系统热惯性灵活退出的调频方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立综合能源系统热惯性功率支撑模型，具体包括：1)挖掘综合能源系统热力系统惯性特征；2)建立综合能源系统热惯性功率支撑模型；3)建立综合能源系统热惯性功率缺额响应模型；(2)建立综合能源系统热惯性调频模型，具体包括：1)提供一种频率故障后热惯性的响应方法；2)建立以调频总成本最小为目标的热惯性频率响应模型；(3)考虑热惯性在综合能源系统中的灵活退出，根据实际负荷侧用热需求建立热惯性灵活退出模型。2.根据权利要求1所述的一种计及综合能源系统热惯性灵活退出的调频方法，其特征在于，步骤(1)具体为：1)挖掘综合能源系统热力系统惯性特征：综合能源系统中的热能是柔性需求能源，将热网划分为三部分：热源，传输管道，热负荷；热源向热网输送的热功率主要以热水的传输为媒介；热水经过传输管道时，由于管道内外温差存在，会使得热水中的部分热量散失，从而产生热损失；这部分热损失表示为：H
loss,p
＝μ
p
l
p
式中，μ
p
为传输管道热损率，l
p
为传输管道长度，H
loss,p
为传输管道热损失；当热水到达负荷侧后，由于负荷侧建筑本身也存在内外温差，会散失部分热量，这部分热损失表示为：H
loss,b
＝ε
loss
(T
b,t
‑
T
out,t
)式中，H
loss,b
是建筑的热损率，ε
loss
是建筑物散热系数，T
b,t
为t时刻建筑物室内温度，T
out,t
为t时刻室外温度；若热源处产生功率波动，由于传输管道与负荷侧建筑的热损失，到达负荷侧后对负荷的影响将被大大降低；与此同时，由于负荷侧温度不需要严格维持在特定的值，而保持在一个舒适度区间内都可以，从而也使得热源处进入热网的功率波动不会对负荷侧造成过大影响；这一特性为热惯性的热模糊性；当热源处的功率波动传入热网时，由于热水传输管道较长，会使得扰动经过一定的时延才到达用户侧，从而使得负荷侧温度触底或者触顶的时间减少，有一定的降低扰动影响的作用；这一特性为热惯性的热时滞，表达式如下：τ
p
＝l
p
/v
p
式中，l
p
为传输管道长度，v
p
为热水流速，τ
p
为热时延；上述由于管道热损耗以及热时滞使得热源输入热网的热量有所改变，总表达式如下：式中，H
in,t
为热源输入热功率，为t+l
p
/v
p
时刻后热网输出热量；上述所示负荷侧建筑由于热惯性存在，其温度变化总表达式如下：
式中，Δt为时间变量，C是室内空气的比热容，M
s
是室内空气质量，T
b,t+Δt
为t+Δt时刻建筑物室内温度，T
b,t
为t时刻建筑物室内温度，H
b,t
为t时刻传至建筑物的热功率；2)建立综合能源系统热惯性功率支撑模型：当热源处发生功率波动时，热惯性的响应主要体现在热建筑的室内温度上；在室外温度不变的情况下，对上述热惯性模型进行简化，得到热建筑的室内温度一阶响应模型，也即简化热力系统模型，表达式如下：式中，T
b
(t)为负荷侧建筑在t时刻的温度，H
b
(t)为t时刻热网对负荷侧建筑的供热功；T
out
为室外温度，为一常数；对上式进行拉普拉斯变换，可得：假设热网络给负荷侧建筑供热功率在t1时刻瞬时减少，从正常值H
b,1
下降到H
b,2
，该过程可表示如下：H
b
(t
‑
t1)＝(H
b,2
‑
H
b,1
)ε(t
‑
t1)+H
b,1
对已作拉普拉斯变换的简化热力系统方程作反拉普拉斯变换，并将上述公式代入，可得负荷侧建筑室内温度响应模型表达式如下；对于热源处功率波动，热力网络的功率支撑主要体现在室内温度上，故而下式即为热惯性功率支撑模型：3)建立综合能源系统热惯性功率缺额响应模型：基于仿真的热惯性应对功率缺额支撑功率与支撑时间的拟合公式如下，综合能源系统热惯性提供的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，缪蔡然，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：