[发明专利]考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度方法

说明书

本发明公开了一种考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度方法。引入新热源可以提高热电联供系统的调度灵活性，有助于提高间歇性可再生能源的吸纳率，但是大量灵活性热源意味着增加投资。本发明采用室内热舒适度指标将热负荷需求由传统的曲线转换为区间，使热负荷需求在各时间点上具有弹性；采用自回归滑动平均模型描述供热系统多时段间的耦合关系，使供热量在时间轴上具有可调节性；将上述特性统称为热负荷的二维可控性，综合考虑热负荷的二维可控性，建立微网在孤网/并网模式下的热电协调调度模型。本发明可实现热‑电的时间平移和优化匹配，增大了可再生能源的利用效率，并减少了微网的运行成本。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体地说是一种考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度方法。

背景技术

微网是一种由负荷和微电源共同组成的系统，通过集中管理控制，可向用户进行冷热电联供，满足用户多样化的需求，对外部大电网来说可看作一个受控单元。将微燃机引入微网，进行热电联供(combined heat and power,CHP)，通过能源的梯级利用，热电联供总效率可达到90％，因此近年来以微型燃气轮机为核心的热电联供系统在微网中得到广泛的应用。

然而热电联产机组通常以“以热定电”模式运行，电-热间的刚性耦合关系限制了其调度的灵活性。对于大电网而言，例如风电比例较高的“三北”地区，富风期与供热期相重叠，为满足冬季供热需要，热电联产机组需优先运行，导致大量风机被迫停转弃发。对微网而言，由于微电源数目少、容量小，微燃机在发电容量中所占份额较大，“以热定电”的运行模式限制了微燃机的调峰能力，导致风电、光伏等间歇性可再生能源更难以消纳。

目前，已有一些学者针对微燃机热-电的刚性耦合，以及微网中间歇性可再生能源电源的随机性，研究微网的热电联供协调调度，其思路主要为引入热源作为灵活性资源。引入新热源可以提高热电联供系统的调度灵活性，有助于提高间歇性可再生能源的吸纳率，但是大量灵活性热源意味着增加投资。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度方法，以有效减少热-电间的刚性耦合关系，增大可再生能源的消纳。

本发明采用如下的技术方案：考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度方法，其包括：

1)考虑用户供热舒适度的模糊性，提出采用室内热舒适度指标将热负荷需求由传统的曲线转换为区间，从而使热负荷在各时间点上具有弹性；

2)考虑微网供热系统的热惯性，采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述供热系统多时段间的耦合关系，使供热量在时间轴上具有可调节性；

3)将上述特性统称为热负荷的二维可控性，综合考虑热负荷的二维可控性，建立微网在孤网/并网模式下的热电协调调度模型。

进一步地，所述步骤1)中的室内热舒适度指标采用以下公式描述，并限制其区间范围：

其中，M为人体能量代谢率；W为人体所做的机械功率；f_cl为人体覆盖服装面积与裸露面积之比；h_c为对流热交换系数；P_a为人体周围空气的水蒸气分压力；t_a、t_r、t_cl分别为人体周围空气温度、平均辐射温度和服装外表面温度。

本发明关注的是热负荷需求，且温度是人对室内环境舒适度最直观的感受，因此假设除人体周围空气温度t_a外，其他参数均为给定值。同时，ISO7730推荐PMV值在±0.5之间，我国现有《采暖通风与空气调节设计规范》规定PMV宜处于±1之间。

进一步地，所述步骤2)中，微网供热系统的热惯性采用以下公式来描述供热系统多时段间的耦合关系：