[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

说明书

本发明公开了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，适用于电热联合系统优化调度领域。在考虑区域供热网络的热特性和热负荷可调度性的基础上，对区域供热网络的热特性进行了建模，并将换热站及其热用户等效为热负荷。以系统日煤耗量最小为优化目标，建立了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的电热联合系统优化调度模型。该模型为混合整数非线性规划模型，对其进行求解后得到火电机组、热电联产机组和风电机组在各调度时段内的出力，进而给出更为实用、经济的调度方案。本发明充分利用区域供热网络的储热能力和热负荷的可调度性，增强热电机组调峰能力，有效降低系统日煤耗量和促进风电消纳。

技术领域

本发明涉及电热联合系统优化调度领域，具体涉及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。

背景技术

近几年，我国风电资源开发力度持续加大，截至2019年9月底，我国风电装机容量达到1.98亿千瓦，总发电量2914亿千瓦时，同比增长8.9％，是电力系统第3大主力电源。与常规能源机组不同，受自然特性制约，风电本身具备间歇性与随机波动特性，因此，大规模风电并网势必增加电网运行难度，降低运行效率，甚至被迫“弃风”限电。2019年1-9月，全国“弃风”电量高达128亿千瓦时，其中，内蒙古、甘肃、新疆这三个省区“弃风”电量在10亿千瓦时以上，因而我国“弃风”限电形势严峻。

当前，“弃风”限电形势严峻的区域主要集中在冬季供暖期的东北、西北以及华北地区，该地区电力系统中，热电联产机组的出力普遍较高。到了冬季供暖期，热电联产机组受“以热定电”模式的限制，其调峰能力难以得到充分发挥，是导致大规模“弃风”限电的重要原因。针对该问题，本发明充分利用热网特性和热负荷可调度性，为促进风电消纳提供一种新的技术方案。

热力系统与电力系统的物理特性截然不同，其本身存在热惯性与传输时延特性。热力系统中，热源、热网、换热站及其热用户均可存储大量热能。热网特性主要表现在热水传输时延与温度损耗两方面，且热网特性与热网运行方式密切相关，可促进“热电解耦”，进而增强电力系统对风电的接纳能力。同时，换热站及其热用户具备热惯性，再加上室温的小范围波动不会对影响用户的热舒适度，因此，热负荷比电负荷更具可调度性。电热联合系统优化调度中，可通过充分利用热负荷的可调度性促进风电消纳。然而，现有的电热联合调度方法对热力系统的建模过程较为简单，仅考虑了热力系统稳态运行过程，并未考虑热网特性和热负荷可调度性的影响，在一定程度上制约了电力系统对风电的接纳，并降低了调度结果的工程实用价值和经济性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了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。在考虑区域供热网络的热特性和热负荷可调度性的基础上，本发明对区域供热网络的热特性进行了建模，并将换热站及其热用户等效为热负荷。在此基础上，以系统日煤耗量最小为优化目标，建立了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的电热联合系统优化调度模型，进而给出更为经济、合理的调度策略。

本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

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，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。

作为本发明的优选技术方案：步骤1中的热源的电热特性采用公式(1)表示：