[发明专利]储热水罐的优化调度方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明涉及多能流系统优化调度技术领域，公开了一种储热水罐的优化调度方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：确定储热水罐的结构；其中，所述储热水罐的结构包括高温层、混温层以及低温层；根据所述储热水罐的结构建立体现稳态条件下的储热水罐储放能约束的数学模型；以多个时段的总运行成本最低以及弃风成本最低为目标函数，确定多能流系统中储热水罐的最优储水量以及储热过程中的能量损失。本发明提供的一种储热水罐的优化调度方法、装置、设备及存储介质，在大规模多能流系统优化调度中引入储热水罐的元件数学模型，将弃风率大规模降低，充分发挥多能流系统的灵活性优势。

技术领域

本发明涉及多能流系统优化调度技术领域，特别是涉及一种储热水罐的优化调度方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

多能流系统是电、热、冷等各类能源统一规划、统一调度的综合性能源系统，其理念突破了传统能源系统的技术、市场和管理壁垒，对于推动能源结构转型，推进我国能源革命具有重要意义，势必将成为未来能源系统的主要形态。

储热水罐是目前在电热耦合多能流系统中广泛采用的储能设备，可提高热电耦合机组的灵活性，更好地适应风力发电等可再生能源的渗透。这些储热水罐通过水与热的相互作用改变了内部水温，提供相比传统储能系统(例如抽水蓄能系统)成本更低、更环保的储能系统。这种设备可以临时替代热电联产机组的部分热量生产，同时在可再生发电充足时相应减少热电联产机组的生产。

目前国内外对于热力系统中的储热水罐的建模主要集中在热力学研究领域，通过热力学相关定律建立偏微分方程数学模型。其模型仅考虑储热水罐内部的动态过程，而并未涉及与多能流系统中其他元件的互动和对可再生电源的消纳问题。对于多能流系统，由于电热等能源的耦合，因此储热水罐不仅仅应用于热力系统，更多用于平抑电力系统中可再生电源带来的风光波动。考虑储热水罐和其他能流之间的耦合关系和互动，建立适用于多能流系统统一分析和优化调度的数学模型，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种储热水罐的优化方法、装置、设备及存储介质，在大规模多能流系统优化调度中引入储热水罐的元件数学模型，考虑其储放能特性，在可再生能源接入时，通过热电联产机组和储热水罐、电锅炉等储能设备的联动，将弃风弃光率大规模降低，提升系统的运行效率与系统运行的经济性，同时提供更精确的运行模型，充分发挥多能流系统的灵活性优势。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种储热水罐的优化调度方法，包括如下步骤：

确定储热水罐的结构；其中，所述储热水罐的结构包括高温层、混温层以及低温层；

根据所述储热水罐的结构建立体现稳态条件下的储热水罐储放能约束的数学模型；

以多个时段的总运行成本最低以及弃风成本最低为目标函数，确定多能流系统中储热水罐的最优储水量以及储热过程中的能量损失。

作为一个优选方案，所述根据所述储热水罐的结构建立体现稳态条件下的储热水罐储放能约束的数学模型，具体包括：

确定每一个储热水罐的t时段的总热量：

式(1)中，c为水的比热容，ρ为水的密度，V为储热水罐的水总量，为t时段的热水总量，为t时段的混温层的水总量，T_h为高温层的水温，T_l为低温层的水温；

确定放热过程的t时段的可放热量：

确定t时段的储热水罐的热量损失：

确定混温层水温随时间变化函数：

式(4)中，η为混温层的扩张速率，Δt为时间间隔长度；