[发明专利]一种电热综合能源系统双层规划方法

说明书

本发明公开的一种电热综合能源系统双层规划方法，属于清洁供暖和制冷、能源系统容量规划、运行调度技术领域。基于电热综合能源系统包含的各机组运行原理，依据电热冷负荷供需关系，以冷热双蓄式热泵的新建成本和电热综合能源系统运行成本最小为上层目标，以用电费用最低为下层目标建立容量规划和运行调度策略的双层规划模型。通过智能算法求解双层规划模型，对火电机组、冷热电联产机组、热泵机组、冷热双蓄装置的容量及冷热双蓄式热泵的安装地点进行规划。基于上层求出的容量规划与机组运行约束，以用电费用最低进行下层运行调度。本发明能够降低系统的投资成本、运行成本以及减小系统的弃风电量，降低用户用电费用。

技术领域

本发明涉及一种电热综合能源系统双层规划方法，适用于电热综合能源系统，属于清洁供暖和制冷、能源系统容量规划、运行调度技术领域。

背景技术

为了逐步解决我国北方地区的冬季雾霾问题，热电联产机组集中供热是目前较为清洁且高效的主要供热手段，但受限于城市规划建设、投资改造成本等若干因素的影响，部分地区(例如城镇等)并不适合采用这种传统的供热方式，导致热电联产机组集中供热无法实现全部区域的覆盖。

为了实现清洁供热的全面覆盖，清洁电供热在未来可作为主要的清洁供热手段。而清洁电供热的实现方式中，热泵清洁供热方式具有能源利用效率高，安全性高的优点。热泵能改变传统供热形式，解耦以往只有热电联产机组出现的热电强联关系，又能利用原本的弃风电量产生热能，既可提升系统弃风消纳的能力又可减少燃煤消耗。从电网运行和风电利用的角度出发，在电热综合能源系统中通过增设冷热双蓄式热泵和冷热电机组协调配合，进行联合供冷/供热，实现增强电网调峰能力和风电消纳空间的效果。

然而大规模应用热泵时，矛盾也同样十分突出：1)热泵装置设备投资和耗电功率较大，用户的经济负担较重，为了解决这个问题，目前我国普遍采用政府补贴加上电网让利的方式。然而随着供热规模的不断扩大，如果缺乏合理供热方案规划，导致清洁电供热成本比传统供热方式过高，政府补贴将难以为继、供电供热企业效益恶化，也将无法维持清洁电供热的良性循环与运行。2)热泵清洁供热负荷对电网原有负荷的时空分布将产生较大影响，需要在电网规划和运行方面进行专题分析，以提高电网的安全性和经济性。

发明内容

针对现有技术中热泵并网后对原有负荷时空分布影响较大以及风电规模化使用产生的弃风问题，本发明公开的一种电热综合能源系统双层规划方法要解决的技术问题是：基于电热综合能源系统包含的各机组运行原理，建立各机组容量规划和运行策略的双层规划模型，利用双层规划模型求解出的结果对电热综合能源系统进行电热冷负荷调度，降低电热综合能源系统的新建和运行成本，减小系统的弃风电量，降低用户用电费用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种电热综合能源系统双层规划方法，基于电热综合能源系统包含的各机组运行原理，依据电热冷负荷供需关系，以冷热双蓄式热泵的新建成本和电热综合能源系统运行成本最小为上层目标，以用电费用最低为下层目标建立容量规划和运行调度策略的双层规划模型。通过智能算法求解双层规划模型，对火电机组、冷热电联产机组、热泵机组、冷热双蓄装置的容量及冷热双蓄式热泵的安装地点进行规划。基于上层求出的容量规划与机组运行约束，以用电费用最低进行下层运行调度。本发明能够降低系统的投资成本、运行成本以及减小系统的弃风电量，降低用户用电费用。

本发明公开的一种电热综合能源系统双层规划方法，包括如下步骤：

步骤一：根据风电机组、火电机组、冷热电联产机组、热泵机组、冷热双蓄装置的运行原理，建立电热综合能源系统中各机组的运行约束条件以及电热综合能源系统的电热冷供需平衡关系。

步骤1.1：建立风电机组的运行约束。

风电机组的运行需受式(1)风电机组最大出力特性来约束：