本發(fā)明涉及風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度領(lǐng)域，是一種基于場景劃分的電熱綜合系統(tǒng)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型。

背景技術(shù)：

近年來，中國風(fēng)電主要以大規(guī)模風(fēng)電場群的形式迅猛發(fā)展，截止2015年年底，風(fēng)電總裝機(jī)容量已達(dá)129gw，占總裝機(jī)容量的8.6％。然而棄風(fēng)問題愈漸嚴(yán)重，2015年中國全年棄風(fēng)電量339億千瓦時(shí)，其中北方地區(qū)的總棄風(fēng)電量達(dá)337億千瓦時(shí)，占全國總棄風(fēng)電量的99.41％，其冬季供暖期棄風(fēng)量巨大的問題尤為突出。造成該問題的主要原因有三點(diǎn)：電能生產(chǎn)和消費(fèi)的不對稱性、電網(wǎng)傳輸通道限制以及熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱電耦合生產(chǎn)方式。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組因其效率高的特點(diǎn)成為解決能源危機(jī)的有效途徑，但廣泛利用熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行熱電聯(lián)供與大規(guī)?？稍偕茉唇尤胫g的矛盾卻對未來能源系統(tǒng)的運(yùn)行造成挑戰(zhàn)。

在直接供熱系統(tǒng)中，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱耦合特性是電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)聯(lián)系的關(guān)鍵，然而，在大規(guī)模間歇式能源接入以及高熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組占比的場景下，系統(tǒng)消納間歇式能源的能力需進(jìn)一步提升。因此，從解耦電熱耦合約束的角度出發(fā)，在電熱聯(lián)合系統(tǒng)中加入儲(chǔ)熱裝置是一個(gè)較好的解決途徑。此外，利用電鍋爐、熱泵等設(shè)備增加地區(qū)用電負(fù)荷也是解決風(fēng)電消納問題的有效途徑。隨著儲(chǔ)熱、電鍋爐和熱泵等裝置在電熱聯(lián)合系統(tǒng)中的逐漸應(yīng)用，促使電熱聯(lián)合系統(tǒng)形成新的能源調(diào)度管理機(jī)制以適應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行。在單獨(dú)考慮儲(chǔ)熱裝置和電鍋爐對于消納棄風(fēng)的作用基礎(chǔ)上，對儲(chǔ)熱裝置與電鍋爐協(xié)調(diào)供熱時(shí)的棄風(fēng)消納效果進(jìn)行深入的分析可為調(diào)度部門制定調(diào)度計(jì)劃提供理論依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出一種基于場景劃分的電熱綜合系統(tǒng)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型，該模型采用含精英策略遺傳算法(ega)與內(nèi)點(diǎn)法(ipm)相結(jié)合的方法求解，旨在通過在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組側(cè)配置儲(chǔ)熱裝置以及在電網(wǎng)負(fù)荷側(cè)配置電鍋爐的方式解耦熱電耦合約束，提升風(fēng)電上網(wǎng)空間。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來是實(shí)現(xiàn)的：一種基于場景劃分的電熱綜合系統(tǒng)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型，其特征是，利用場景劃分的方法處理熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱關(guān)聯(lián)約束，采用分場景ega-ipm法進(jìn)行電熱聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度，外層采用ega確定儲(chǔ)熱裝置最佳工作計(jì)劃，設(shè)置各個(gè)時(shí)段的儲(chǔ)、放熱功率，內(nèi)層采用分場景hessian矩陣內(nèi)點(diǎn)法得到最佳電熱聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃，具體包括以下步驟：

1)電熱綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確立

電熱綜合系統(tǒng)由風(fēng)電場群、常規(guī)火電機(jī)組、含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和電鍋爐組成，儲(chǔ)熱裝置設(shè)置在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組側(cè)以解耦電熱耦合約束，增加其出力的靈活性；電鍋爐設(shè)置在電負(fù)荷側(cè)，在棄風(fēng)時(shí)接入供熱以消納棄風(fēng)；

2)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型優(yōu)化目標(biāo)的建立

電熱聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度通常以系統(tǒng)發(fā)電成本最小為調(diào)度目標(biāo)，為檢驗(yàn)儲(chǔ)熱裝置及電鍋爐消納棄風(fēng)功率的效果，在成本中加入棄風(fēng)成本，故模型的目標(biāo)函數(shù)包含機(jī)組運(yùn)行成本和棄風(fēng)成本兩部分如式(1)-式(3)所示：

cost＝costopr+costwcur(1)

其中：m為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總臺(tái)數(shù)；

n為常規(guī)火電機(jī)組總臺(tái)數(shù)；

ai,bi,ci,di,ei,fi為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行成本系數(shù)；

pi為第i臺(tái)機(jī)組的電出力；

p^hi為第i臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱出力；

ε為棄風(fēng)成本系數(shù)；

k為風(fēng)電場個(gè)數(shù)；

pw為第w個(gè)風(fēng)電場的出力；

pl為系統(tǒng)總負(fù)荷；

當(dāng)使用內(nèi)點(diǎn)法對上述目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，參照內(nèi)點(diǎn)法求解非線性規(guī)劃的一般形式，按照棄風(fēng)發(fā)生與否，不包含常數(shù)項(xiàng)的內(nèi)點(diǎn)法優(yōu)化目標(biāo)分別為：

無棄風(fēng)時(shí)的優(yōu)化目標(biāo)：

g0＝[b1,b2,bn,bn+1,…bm+n,en+1,…em+n]^t(7)

有棄風(fēng)時(shí)的優(yōu)化目標(biāo)：

g1＝[b1+ε,…bn+ε,bn+1+ε,…,bm+n+ε,en+1,…em+n]^t(9)

由于電鍋爐僅在棄風(fēng)時(shí)刻接入系統(tǒng)消納棄風(fēng)，故不單獨(dú)設(shè)置變量，但須在棄風(fēng)時(shí)刻找到電鍋爐接入供熱比例與總調(diào)度成本之間的關(guān)系，以確定電鍋爐在棄風(fēng)時(shí)刻的最佳供熱量；

3)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型運(yùn)行約束條件分析及求解

含儲(chǔ)熱與電鍋爐電熱綜合系統(tǒng)的棄風(fēng)消納調(diào)度模型的約束條件包含不依賴場景的約束和依賴場景的約束兩大部分；

不依賴場景的約束：

電負(fù)荷平衡約束：

其中：pi,t表示第i臺(tái)常規(guī)火電或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的發(fā)電功率；

pw,t表示第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組t時(shí)刻的預(yù)測出力；

peb,t表示t時(shí)刻接入電鍋爐供熱所消耗的電功率；

pwcur,t表示t時(shí)刻的棄風(fēng)功率；

le,t表示系統(tǒng)t時(shí)刻的電負(fù)荷；

機(jī)組出力約束：

pi,min≤pi,t≤pi,max(11)

其中：pi,min表示常規(guī)火電或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的最小發(fā)電功率；

pi,max表示常規(guī)火電或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的最大發(fā)電功率；

常規(guī)火電機(jī)組爬坡約束：

-pd,i≤pi,t-pi,t-1≤pu,i(12)

其中：pd,i表示第i臺(tái)常規(guī)火電機(jī)組向上的爬坡率，pu,i表示第i臺(tái)常規(guī)火電機(jī)組向下的爬坡率；

pi,t表示第i臺(tái)常規(guī)火電機(jī)組t時(shí)刻的發(fā)電功率；

供熱平衡約束：

其中：為第i臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的供熱功率；

peb,t為t時(shí)刻電鍋爐供熱功率；

η為電鍋爐電熱轉(zhuǎn)換效率，取0.99；

為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置t時(shí)刻的熱出力，該熱出力正值為供熱，負(fù)值為儲(chǔ)熱；

lh,t為系統(tǒng)t時(shí)刻的熱負(fù)荷；

出于可持續(xù)運(yùn)行的考慮，儲(chǔ)熱裝置運(yùn)行時(shí)需滿足調(diào)度周期蓄熱容量不變的約束，即一個(gè)調(diào)度周期后儲(chǔ)熱裝置的蓄熱量需保持給定初值，因此其需要滿足的所有運(yùn)行約束包括儲(chǔ)、放熱功率約束、容量上限約束和周期容量不變約束：

其中：為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置在t時(shí)刻的儲(chǔ)熱量；

為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置的最大儲(chǔ)熱功率，為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置的最大放熱功率；

si.max為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置的蓄熱容量；

為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置在t時(shí)刻的儲(chǔ)、放熱功率；

q為儲(chǔ)熱裝置的總數(shù)量；

依賴場景的約束：

由于根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱特性劃分了若干場景，而熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的爬坡約束為歸算到純凝工況下的爬坡約束，故不同場景下的爬坡約束公式將不同，以下分別給出兩臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的分場景爬坡約束公式：

對于場景1和場景2下的爬坡約束如式(15)所示：

其中：pg為出力歸算值；

pe為任意電出力；

pgxx為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力歸算值的下限；

pgsx為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力歸算值的上限；

pu,chp、pd,chp分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的向上和向下爬坡速率；

pg,t-1為前一個(gè)時(shí)段熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力的歸算值；

對于場景3下的爬坡約束如式(16)所示：

對于場景4和場景5下爬坡約束如式(17)所示：

其中：pg1、pg0為典型運(yùn)行點(diǎn)的出力歸算值；

pmin0為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組不供熱時(shí)的最小電出力；

ph為任意熱出力；

cv1、cv2、cv3為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的固定參數(shù)，值分別為0.151、0.068及4.958；

δ1、δ2、δ3為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組固定參數(shù)，值分別為130.698、45.076及-34.825；

爬坡約束自求解第2個(gè)時(shí)刻起加入模型求解，每個(gè)時(shí)刻基于前一個(gè)時(shí)刻求得的最優(yōu)結(jié)果以及不同場景下的爬坡約束公式，確定該時(shí)刻特定場景下的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組爬坡范圍；

采用分場景內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行電熱聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度的特點(diǎn)是具有時(shí)序性，而在每個(gè)單獨(dú)時(shí)段，儲(chǔ)熱裝置放熱將引起熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組等效總供熱負(fù)荷的減少從而導(dǎo)致其耦合電出力下限的降低，進(jìn)而引起棄風(fēng)時(shí)段風(fēng)電上網(wǎng)增加，而非棄風(fēng)時(shí)段系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)性更好的機(jī)組承擔(dān)更多負(fù)荷，均有利于減少總調(diào)度負(fù)荷，然而，這與儲(chǔ)熱裝置周期性蓄熱量不變約束相矛盾，儲(chǔ)熱時(shí)段將無法確定，為解決該問題，外層采用ega確定儲(chǔ)熱裝置最佳工作計(jì)劃，進(jìn)而得到熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的等效總供熱負(fù)荷，隨后在內(nèi)層采用分場景hessian矩陣內(nèi)點(diǎn)法得到最佳電熱聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃及外層種群的適應(yīng)度，最后按照ega的慣用流程迭代尋優(yōu)。

本發(fā)明的一種基于場景劃分的電熱綜合系統(tǒng)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型，是針對中國北方地區(qū)冬季供暖期熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱電耦合約束導(dǎo)致的棄風(fēng)問題，利用場景劃分的方法處理熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱關(guān)聯(lián)約束，采用ega-ipm法對調(diào)度模型進(jìn)行求解，分析電鍋爐供熱比例與包含棄風(fēng)成本和運(yùn)行費(fèi)用在內(nèi)的系統(tǒng)總調(diào)度成本的關(guān)系，對比儲(chǔ)熱裝置不同工作方式以及含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)與電鍋爐系統(tǒng)調(diào)供熱時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，具有最大程度消納棄風(fēng)同時(shí)取得最佳經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，為電網(wǎng)調(diào)度部門制定日前調(diào)度計(jì)劃提供依據(jù)。

附圖說明

圖1是含有風(fēng)電場和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的ieee30節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是電熱聯(lián)合系統(tǒng)的電、熱負(fù)荷預(yù)測曲線示意圖；

圖3是風(fēng)速及風(fēng)電出力預(yù)測曲線示意圖；

圖4是電熱綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是含精英策略遺傳算法求解流程示意圖；

圖6是不同供熱方式時(shí)系統(tǒng)各時(shí)刻的調(diào)度成本示意圖；

圖7是不同供熱方式時(shí)系統(tǒng)各時(shí)刻的棄風(fēng)情況對比示意圖；

圖8是棄風(fēng)時(shí)刻電鍋爐供熱比例和系統(tǒng)總調(diào)度成本的關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面利用附圖和實(shí)施例對本發(fā)明一種基于場景劃分的電熱綜合系統(tǒng)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明是一種基于場景劃分的電熱綜合系統(tǒng)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型，利用場景劃分的方法處理熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱關(guān)聯(lián)約束，采用分場景ega-ipm法進(jìn)行電熱聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度，外層采用ega確定儲(chǔ)熱裝置最佳工作計(jì)劃(設(shè)置各個(gè)時(shí)段的儲(chǔ)、放熱功率)，內(nèi)層采用分場景hessian矩陣內(nèi)點(diǎn)法得到最佳電熱聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃，具體包括以下步驟：

1)電熱綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確立

電熱綜合系統(tǒng)由風(fēng)電場群、常規(guī)火電機(jī)組、含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和電鍋爐組成。儲(chǔ)熱裝置設(shè)置在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組側(cè)以解耦電熱耦合約束，增加其出力的靈活性；電鍋爐設(shè)置在電負(fù)荷側(cè)，在棄風(fēng)時(shí)接入供熱以消納棄風(fēng)；

2)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型優(yōu)化目標(biāo)的建立

電熱聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度通常以系統(tǒng)發(fā)電成本最小為調(diào)度目標(biāo)，為檢驗(yàn)儲(chǔ)熱裝置及電鍋爐消納棄風(fēng)功率的效果，在成本中加入棄風(fēng)成本，故模型的目標(biāo)函數(shù)包含機(jī)組運(yùn)行成本和棄風(fēng)成本兩部分如式(1)-式(3)所示：

cost＝costopr+costwcur(1)

其中：m為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總臺(tái)數(shù)，n為常規(guī)火電機(jī)組總臺(tái)數(shù)，ai,bi,ci,di,ei,fi為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行成本系數(shù)，pi為第i臺(tái)機(jī)組的電出力，p^hi為第i臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱出力，ε為棄風(fēng)成本系數(shù)，k為風(fēng)電場個(gè)數(shù)，pw為第w個(gè)風(fēng)電場的出力pl為系統(tǒng)總負(fù)荷；

當(dāng)使用內(nèi)點(diǎn)法對上述目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，參照內(nèi)點(diǎn)法求解非線性規(guī)劃的一般形式，按照棄風(fēng)發(fā)生與否，不包含常數(shù)項(xiàng)的內(nèi)點(diǎn)法優(yōu)化目標(biāo)分別為：

無棄風(fēng)時(shí)的優(yōu)化目標(biāo)：

g0＝[b1,b2,bn,bn+1,…bm+n,en+1,…em+n]^t(7)

有棄風(fēng)時(shí)的優(yōu)化目標(biāo)：

g1＝[b1+ε,…bn+ε,bn+1+ε,…,bm+n+ε,en+1,…em+n]^t(9)

由于電鍋爐僅在棄風(fēng)時(shí)刻接入系統(tǒng)消納棄風(fēng)，故不單獨(dú)設(shè)置變量，但須在棄風(fēng)時(shí)刻找到電鍋爐接入供熱比例與總調(diào)度成本之間的關(guān)系，以確定電鍋爐在棄風(fēng)時(shí)刻的最佳供熱量；

3)棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型運(yùn)行約束條件分析及求解

含儲(chǔ)熱與電鍋爐電熱綜合系統(tǒng)的棄風(fēng)消納調(diào)度模型的約束條件包含不依賴場景的約束和依賴場景的約束兩大部分；

不依賴場景的約束：

電負(fù)荷平衡約束：

其中：pi,t表示第i臺(tái)常規(guī)火電或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的發(fā)電功率，pw,t表示第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組t時(shí)刻的預(yù)測出力，peb,t表示t時(shí)刻接入電鍋爐供熱所消耗的電功率，pwcur,t表示t時(shí)刻的棄風(fēng)功率，le,t表示系統(tǒng)t時(shí)刻的電負(fù)荷；

機(jī)組出力約束：

pi,min≤pi,t≤pi,max(11)

其中：pi,min表示常規(guī)火電或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的最小發(fā)電功率，pi,max表示常規(guī)火電或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的最大發(fā)電功率；

常規(guī)火電機(jī)組爬坡約束：

-pd,i≤pi,t-pi,t-1≤pu,i(12)

其中：pd,i表示第i臺(tái)常規(guī)火電機(jī)組向上的爬坡率，pu,i表示第i臺(tái)常規(guī)火電機(jī)組向下的爬坡率，pi,t表示第i臺(tái)常規(guī)火電機(jī)組t時(shí)刻的發(fā)電功率；

供熱平衡約束：

其中：為第i臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組t時(shí)刻的供熱功率，peb,t為t時(shí)刻電鍋爐供熱功率，η為電鍋爐電熱轉(zhuǎn)換效率，取0.99，為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置t時(shí)刻的熱出力，該熱出力正值為供熱，負(fù)值為儲(chǔ)熱，lh,t為系統(tǒng)t時(shí)刻的熱負(fù)荷；

出于可持續(xù)運(yùn)行的考慮，儲(chǔ)熱裝置運(yùn)行時(shí)需滿足調(diào)度周期蓄熱容量不變的約束，即一個(gè)調(diào)度周期后儲(chǔ)熱裝置的蓄熱量需保持給定初值，因此其需要滿足的所有運(yùn)行約束包括儲(chǔ)、放熱功率約束、容量上限約束和周期容量不變約束：

其中：為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置在t時(shí)刻的儲(chǔ)熱量，為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置的最大儲(chǔ)熱功率、為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置的最大放熱功率，si.max為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置的蓄熱容量，為第i臺(tái)儲(chǔ)熱裝置在t時(shí)刻的儲(chǔ)、放熱功率，q為儲(chǔ)熱裝置的總數(shù)量；

依賴場景的約束：

由于根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱特性劃分了若干場景，而熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的爬坡約束為歸算到純凝工況下的爬坡約束，故不同場景下的爬坡約束公式將不同，以下分別給出兩臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的分場景爬坡約束公式：

對于場景1和場景2下的爬坡約束如式(15)所示：

其中：pg為出力歸算值，pe為任意電出力，pgxx為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力歸算值的下限，pgsx為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力歸算值的上限，pu,chp為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的向上爬坡速率，pd,chp為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的向下爬坡速率，pg,t-1為前一個(gè)時(shí)段熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力的歸算值；

對于場景3下的爬坡約束如式(16)所示：

對于場景4和場景5下爬坡約束如式(17)所示：

其中：pg1、pg0為典型運(yùn)行點(diǎn)的出力歸算值，pmin0為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組不供熱時(shí)的最小電出力，ph為任意熱出力，cv1、cv2、cv3為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的固定參數(shù)，值分別為0.151、0.068及4.958，δ1、δ2、δ3為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組固定參數(shù)，值分別為130.698、45.076及-34.825；

爬坡約束自求解第2個(gè)時(shí)刻起加入模型求解，每個(gè)時(shí)刻基于前一個(gè)時(shí)刻求得的最優(yōu)結(jié)果以及不同場景下的爬坡約束公式，確定該時(shí)刻特定場景下的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組爬坡范圍。

采用分場景內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行電熱聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度的特點(diǎn)是具有時(shí)序性，而在每個(gè)單獨(dú)時(shí)段，儲(chǔ)熱裝置放熱將引起熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組等效總供熱負(fù)荷的減少從而導(dǎo)致其耦合電出力下限的降低，進(jìn)而引起棄風(fēng)時(shí)段風(fēng)電上網(wǎng)增加，而非棄風(fēng)時(shí)段系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)性更好的機(jī)組承擔(dān)更多負(fù)荷，均有利于減少總調(diào)度負(fù)荷。然而，這與儲(chǔ)熱裝置周期性蓄熱量不變約束相矛盾，儲(chǔ)熱時(shí)段將無法確定。為解決該問題，外層采用ega確定儲(chǔ)熱裝置最佳工作計(jì)劃，進(jìn)而得到熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的等效總供熱負(fù)荷，隨后在內(nèi)層采用分場景hessian矩陣內(nèi)點(diǎn)法得到最佳電熱聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃及外層種群的適應(yīng)度，最后按照ega的慣用流程迭代尋優(yōu)。

如圖1所示，本實(shí)施例采用ieee30節(jié)點(diǎn)模型，將原5節(jié)點(diǎn)和8節(jié)點(diǎn)處的常規(guī)機(jī)組改為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，并在15節(jié)點(diǎn)處接入風(fēng)電機(jī)組，系統(tǒng)#8節(jié)點(diǎn)處的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組配置儲(chǔ)熱裝置，其最大充、放熱功率為50mw，最大儲(chǔ)熱容量為400mw·h。風(fēng)電場裝機(jī)容量為298.5mw，含348臺(tái)850kw風(fēng)機(jī)。通過仿真分析加入儲(chǔ)熱裝置與電鍋爐(前后系統(tǒng)消納棄風(fēng)能力以及調(diào)度經(jīng)濟(jì)性的變化)，驗(yàn)證所建立的模型對于進(jìn)一步拓展電網(wǎng)棄風(fēng)消納空間、節(jié)約調(diào)度成本的效果。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組及其他機(jī)組的參數(shù)如表1所示，電熱聯(lián)合系統(tǒng)的電、熱負(fù)荷預(yù)測曲線如圖2所示，風(fēng)速及出力預(yù)測曲線如圖3所示。

表1熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組及其它機(jī)組的參數(shù)

1.電熱綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確立

電熱綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示，系統(tǒng)由風(fēng)電場群、常規(guī)火電機(jī)組、含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和電鍋爐組成。儲(chǔ)熱裝置設(shè)置在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組側(cè)以解耦電熱耦合約束，增加其出力的靈活性；電鍋爐設(shè)置在電負(fù)荷側(cè)，在棄風(fēng)時(shí)接入供熱以消納棄風(fēng)。

2.棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型優(yōu)化目標(biāo)的建立

電熱聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度通常以系統(tǒng)發(fā)電成本最小為調(diào)度目標(biāo)。為檢驗(yàn)儲(chǔ)熱裝置及電鍋爐消納棄風(fēng)功率的效果，在成本中加入棄風(fēng)成本，故模型的目標(biāo)函數(shù)包含機(jī)組運(yùn)行成本和棄風(fēng)成本兩部分。

3.棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型運(yùn)行約束條件分析及求解

含儲(chǔ)熱與電鍋爐電熱綜合系統(tǒng)的棄風(fēng)消納調(diào)度模型的約束條件包含不依賴場景的約束和依賴場景的約束兩大部分。棄風(fēng)消納協(xié)調(diào)調(diào)度模型求解過程如圖5所示。

本實(shí)施例中的電鍋爐為集中供熱式，設(shè)置在負(fù)荷側(cè)，僅在出現(xiàn)棄風(fēng)的時(shí)刻接入系統(tǒng)供熱以消納棄風(fēng)。算例對比了以下三種供熱方式的經(jīng)濟(jì)性：

方式1：儲(chǔ)熱裝置與電鍋爐均不工作

系統(tǒng)由傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱，熱電耦合約束壓縮了風(fēng)電上網(wǎng)空間。

方式2：熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組設(shè)置儲(chǔ)熱

#3機(jī)組加裝儲(chǔ)熱裝置，不考慮電鍋爐供熱，通過儲(chǔ)熱裝置可靈活調(diào)節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的出力，提供一定的消納棄風(fēng)空間。

方式3：電鍋爐與儲(chǔ)熱裝置協(xié)同供熱

#3機(jī)組為含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，并在棄風(fēng)時(shí)段接入電鍋爐，可進(jìn)一步拓展電網(wǎng)棄風(fēng)消納空間。

不同供熱方式時(shí)系統(tǒng)各時(shí)刻的調(diào)度成本和棄風(fēng)情況對比分別如圖6、圖7所示，經(jīng)濟(jì)調(diào)度性能比較如表2所示。

表2三種供熱方式的經(jīng)濟(jì)調(diào)度性能比較

顯然，僅依靠儲(chǔ)熱裝置并不能完全消納風(fēng)電，故電鍋爐需要與儲(chǔ)熱裝置協(xié)調(diào)工作以使風(fēng)電上網(wǎng)空間最大化。

棄風(fēng)時(shí)刻接入電鍋爐供熱時(shí)，其供熱比例與總調(diào)度成本之間存在一定關(guān)系，圖8給出了第3～5時(shí)段出現(xiàn)棄風(fēng)時(shí)，當(dāng)該時(shí)刻前的所有棄風(fēng)時(shí)刻按最優(yōu)供熱比例供熱后，該時(shí)刻電鍋爐供熱比例與總調(diào)度成本的關(guān)系。

該曲線在最優(yōu)供熱比例點(diǎn)左側(cè)的部分近似呈線性遞減，原因在于隨著電鍋爐供熱比例的增大，傳統(tǒng)供熱方式可能產(chǎn)生的棄風(fēng)電量逐漸被電鍋爐所消耗，兩者近似成線性關(guān)系；曲線在最優(yōu)供熱比例點(diǎn)右側(cè)的部分先增后減，拐點(diǎn)處系統(tǒng)的機(jī)組組合狀態(tài)發(fā)生改變。電鍋爐供熱比例到達(dá)小于1的某極限值后，將無法再增加。總之，當(dāng)儲(chǔ)熱裝置無法完全消納棄風(fēng)時(shí)，采用電鍋爐與含儲(chǔ)熱熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組協(xié)同供熱的方式，系統(tǒng)的總經(jīng)濟(jì)調(diào)度成本可達(dá)到最小值348389.91$，無棄風(fēng)且比不加入儲(chǔ)熱裝置和電鍋爐時(shí)的調(diào)度成本減少了9.01％?？梢姡捎脜f(xié)同供熱的方式可進(jìn)一步拓展電網(wǎng)消納棄風(fēng)空間、降低系統(tǒng)調(diào)度成本。

本發(fā)明實(shí)施例中的計(jì)算條件、圖例等僅用于對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，并非窮舉，并不構(gòu)成對權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例獲得的啟示，不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)就能夠想到其它實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。