[发明专利]一种考虑热网特性和热负荷可调度性的电热联合调度方法

权利要求书

1.一种考虑热网特性和热负荷可调度性的电热联合调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、考虑热源的电热特性、区域供热网络的水力特性和热力特性、热负荷的可调度性，建立区域供热系统模型；

步骤2、基于区域供热系统模型，建立电热联合系统优化调度模型，包括：设定所述电热联合系统日煤耗量最小为优化目标，考虑电力系统常规约束、区域供热网络热特性约束和热负荷可调度性约束；

步骤3、基于区域供热系统模型、电热联合系统优化调度模型得到考虑热网特性和热负荷可调度性的电热联合系统优化调度结果；

步骤1中的热源的电热特性采用公式(1)表示：

公式(1)中，k为热电联产机组索引；t为调度时段索引；C_m,k、C_v,k分别为热电联产机组k在背压、进气工况下的热电比；P_CHP,k,t为热电联产机组k在时段t的电功率；Q_CHP,k,t为热电联产机组k在时段t的热功率；为热电联产机组k的电功率上限；Ω_CHP为热电联产机组集合；Γ为调度时段集合；E_k为常数；

其中，热电联产机组k在时段t的热功率Q_CHP,k,t采用公式(2)表示：

公式(2)中，C_p为热水的比热容；m_f,t为热源f所在支路在时段t的热水流量；T_sg,f,t、T_sh,f,t分别为供水、回水网络中热源f所在支路在时段t的热水温度；f为热源索引；Ω_HS为热源集合；

其中，供水、回水网络中热源f所在支路在时段t的热水温度T_sg,f,t、T_sh,f,t的区间值分别采用公式(3)、(4)表示：

公式(3)、(4)中，分别为供水网络中热源所在支路的热水温度下限、上限；分别为回水网络中热源所在支路的热水温度下限、上限；

步骤1中的区域供热网络的水力特性和热力特性包括管道水压损失约束、节点温度混合约束、节点流量连续性约束、管道流量范围约束、管道传输时延约束和温度损失约束；所述管道水压损失约束采用公式(5)、(6)表示：

公式(5)、(6)中，分别为供水、回水网络中节点n₁在时段t的水压损失；分别为供水、回水网络中节点n₂在时段t的水压损失；μ_i为管道i的水压损失系数；m_pg,i,t、m_ph,i,t分别为供水、回水网络中管道i在时段t的热水流量；i为管道索引；Ω_pipe为管道集合；

其中，供水、回水网络中节点n₁、n₂采用公式(7)表示：

公式(7)中，N_start,i、N_end,i分别为管道i首、末端节点索引；

其中，供水、回水网络中节点n₁在时段t的水压损失的区间值采用公式(8)表示，供水、回水网络中节点n₂在时段t的水压损失的区间值采用公式(9)表示：

公式(8)、(9)中，Y_g^min、Y_g^max分别为供水网络中节点水压损失的下限、上限；Y_h^min、Y_h^max分别为回水网络中节点水压损失的下限、上限；

所述节点温度混合约束包括公式(10)—(13)：

公式(10)、(11)中，Ω_start,j、Ω_end,j分别为以热网节点j为起点、终点的管道集合；分别为供水、回水网络中管道i在时段t的末端温度；T_ng,j,t、T_nh,j,t分别为供水、回水网络中节点j在时段t的热水温度；j为热网节点索引；Ω_node为热网节点集合；

公式(12)、(13)中，分别为供水、回水网络中管道i在时段t的首端温度；

所述节点流量连续性约束包括公式(14)、(15)：

所述管道流量范围约束包括公式(16)、(17)：

公式(16)、(17)中，分别为供水、回水网络中管道i的热水流量上限；

所述管道传输时延约束包括公式(18)、(19)：

公式(18)、(19)中，τ_pg,i,t、τ_ph,i,t分别为供水、回水网络中管道i的传输延迟时间；v_pg,i,t、v_ph,i,t分别为供水、回水网络中管道i的热水平均流速；L_i为管道i的长度；Δt为调度时段间隔；

所述管道温度损失约束包括公式(20)—(23)：

公式(20)、(21)中，ΔT_pg,i,t、ΔT_ph,i,t分别为供水、回水网络中管道i在时段t的温降量；λ为管道单位长度上的热传输效率；T_po,i,t为管道i在时段t的外界环境温度；

公式(22)、(23)中，分别为考虑传输时延的供水、回水网络中管道i在时段t的末端温度；

其中，供水、回水网络中管道i在时段t的首端温度的区间值采用公式(24)、(25)表示，供水、回水网络中管道i在时段t的末端温度的区间值采用公式(26)、(27)表示：

公式(24)、(25)、(26)和(27)中，分别为供水网络中管道温度下限、上限；分别为回水网络中管道温度下限、上限；

步骤1中的热负荷的可调度性采用公式(28)表示：

公式(28)中，Q_HES,g,t为换热站g在时段t的热功率；U₁、U₂分别为标准热负荷下调系数、上浮系数；z为等效热负荷的时间窗系数；H_j,t为热网节点j在时段t的标准热负荷需求；g为换热站索引；Ω_HES为换热站集合；

其中，换热站g在时段t的热功率Q_HES,g,t采用公式(29)表示：

公式(29)中，m_g,t为换热站g所在支路在时段t的热水流量；T_eg,g,t、T_eh,g,t分别为供水、回水网络中换热站g所在支路在时段t的热水温度；

其中，供水、回水网络中换热站g所在支路在时段t的热水温度T_eg,g,t、T_eh,g,t的区间值采用公式(30)、(31)表示：

公式(30)、(31)中，分别为供水网络中换热站所在支路的热水温度下限、上限；分别为回水网络中换热站所在支路的热水温度下限、上限；

步骤2中的电热联合系统日煤耗量采用公式(32)表示：

C＝min(C_TU+C_CHP)                              (32)

公式(32)中，C为电热联合系统的日煤耗量；C_TU为系统中火电机组的日煤耗量；C_CHP为系统中热电联产机组的日煤耗量；

其中，系统中火电机组的日煤耗量C_TU采用公式(33)表示：

公式(33)中，b_0,l、b_1,l、b_2,l分别为火电机组l煤耗量的二次项系数、一次项系数和常数项；P_l,t为火电机组l在时段t的电功率；l为火电机组索引；Ω_TU为火电机组集合；

其中，系统中热电联产机组的日煤耗量C_CHP采用公式(34)表示：

公式(34)中，a_0,k、a_1,k、a_2,k、a_3,k、a_4,k、a_5,k为热电联产机组k煤耗量系数；

步骤2中的电力系统常规约束包括功率平衡约束、运行约束、风电功率约束、爬坡约束、旋转备用约束、潮流约束；所述功率平衡约束采用公式(35)表示：

公式(35)中，P_W,m,t为风电机组m在时段t的风功率；D_n,t为电网节点n在时段t的电负荷需求；n为电网节点索引；Ω_WIND为风电机组集合；Ω_BUS为电网节点集合；

所述运行约束包括公式(36)、(37)与(38)：

公式(36)、(37)与(38)中，P_l^min、P_l^max分别为火电机组l的电功率下限、上限；为热电联产机组k的电功率下限；分别为热电联产机组k的热功率下限、上限；

所述风电功率约束采用公式(39)表示：

公式(39)中，为风电机组m在调度时段t的风功率上限；

所述爬坡约束包括公式(40)、(41)：

公式(40)和公式(41)中，P_l^down、P_l^up分别为火电机组l电功率的下爬坡速率和上爬坡速率；分别为热电联产机组电功率的下爬坡速率和上爬坡速率；

所述旋转备用约束包括公式(42)、(43)与(44)：

公式(42)、(43)与(44)中，分别为火电机组l在调度时段t可提供的向上、向下旋转备用容量；RE_up、RE_down分别为系统向上、向下旋转备用需求；

所述潮流约束采用公式(45)表示：

公式(45)中，SF_q,n为输电线路q对节点n注入功率的偏移系数；F_q为输电线路q的传输容量；q为输电线路索引；Ω_LINE为输电线路集合。