[发明专利]一种供热期调峰约束下电网弃风情况分析方法

权利要求书

1.一种供热期调峰约束下电网弃风情况分析方法，其特征是，以弃风电量统计入手，从统计角度掌握弃风特性及规律；从电网运行角度，建立特定电源比例结构下供热期区域电网调度模型，从调峰角度分析热电联产机组调峰裕度对风电上网空间影响，定量分析风电渗透率、热负荷及电负荷比例对弃风消纳影响，具体包括的内容是：

1)弃风机理分析与弃风统计

(a)供热期电网弃风机理

对于热电机组工作于“以热定电”方式下，当系统调峰能力不足时，为保证电力系统安全稳定运行，只能通过对风电场弃风限电来保证电力平衡和电网安全；

供热期电网弃风机理表达式为(1)式：

P_qf,t＝P_G,min,t+P_wind,t-P_load,t (1)

式中，P_qf,t为t时刻系统弃风功率，MW；P_G,min,t为t时刻系统常规机组最小技术出力，MW；P_wind,t为t时刻系统风电可发出力，MW；P_load,t为t时刻系统电负荷需求，MW；

当P_qf,t0时，即为电网弃风功率；当P_qf,t0时，电网弃风功率为0，电出力不足部分由常规机组向上调峰进行补充；

(b)弃风统计

基于风速-功率曲线法的风电场弃风统计按(2)式计算：

式中，P_qf,w(t)为t时刻风电场弃风功率，MW；n为风电场风机台数；P(v,i,t)为t时刻风电机组i在风速v下的出力，MW；P_acc,w(t)为t时刻电网实际接纳风电场出力，MW；其中，P(v,i,t)基于机组标准风速-功率曲线对应求得；

由于风速-功率曲线是根据风电机组实际运行结果拟合而来，其与机组实际出力存在误差，因此，假设约束为(3)式：

式中，P_qf,w(t)0时，即为风电场弃风功率；P_qf,w(t)0时，风电场弃风功率为0；

2)供热期区域电网调度模型

弃风限电指令一般从调度侧给定，机组组合出力则按照一定目标函数进行优化调度，因此，需要建立包含风电场的区域电网调度模型，来分析由调峰导致的弃风限电；

(a)调度模型目标函数

含风电的电网经济调度通常会以系统发电成本最小为调度目标，结合当前严重的环境污染，选择以系统煤耗量最小为调度模型目标函数，其中，风电机组发电成本相对较小可忽略不计；因此，目标函数为(4)式：

式中，F_c(i,t)为纯凝式火电机组i煤耗量函数；F_b(j,t)为背压式热电机组j煤耗量函数；F_e(k,t)为抽汽式热电联产机组k煤耗量函数；F为总煤耗量函数；M、N、R为各类机组台数；T为调度时间，h；

①常规火电机组煤耗量函数：

对于纯凝式火电机组，其煤耗量函数F_c(i,t)可以表示为发电功率的二次形式为(5)式：

式中，a_i、b_i、c_i为机组i煤耗系数；为机组i在t时刻的发电功率；

②热电联产机组煤耗量函数：

背压式热电机组利用汽轮机尾部余热作为热源，煤耗量函数F_b(j,t)与纯凝式火电机组相同；

根据抽汽式机组运行原理，若t时刻机组k其纯凝工况下发电功率为则随着抽汽量增加，供热功率与发电功率的关系为(6)式：

式中，c_v,k为机组k电-热功率关系比例系数；

将(6)式代入纯凝式火电机组煤耗量函数，即得到抽汽式机组的煤耗量F_e(k,t)函数与机组的热功率及电功率之间的关系为(7)式：

式中，F_e(k,t)为抽汽式机组k煤耗量函数；a_k、b_k、c_k为机组k煤耗系数；

(b)风电接纳空间

基于(4)式的目标函数，考虑供热期机组电热耦合运行特性，风电接纳空间为(8)式：

式中，为t时刻纯凝式火电机组出力，MW；为t时刻抽汽式热电联产机组电出力，MW；为t时刻背压式热电联产机组电出力，MW；为t时刻电负荷需求，MW；为t时刻电网风电接纳空间，MW；

弃风功率为(9)式：

式中，为t时刻电网弃风功率；为t时刻风电理论出力；其中，大于

(c)运行约束条件

电力系统约束：

①电力电量平衡约束为(10)式：

式中，为t时刻常规火电机组与热电联产机组出力总和；为t时刻联络线功率，可正可负；为t时刻该区域电负荷需求；

②联络线功率约束为(11)式：

式中，为该区域电网与其它电网功率交换值上下限，MW；

③机组出力约束：

抽汽式机组k约束为(12)式：

式中，P_e,min,k为抽汽式机组k在凝汽工况下最小电出力、P_e,max,k为抽汽式机组k在凝汽工况下最大电出力；c_m,k、c_v,k、K_k为机组参数，均为常数；

背压式机组j约束为(13)式：

纯凝式机组i约束为(14)式：

式中，P_e,min,i为机组向下爬坡速率、P_e,max,i为机组向上爬坡速率，热电机组爬坡速率约束应将电热出力转换为纯凝工况下电功率约束，与(6)、(7)式折算过程相同；

热力系统约束：

①热力热量平衡约束为(15)式：

式中，为背压式热电机组供热出力，MW；为抽汽式热电机组供热出力，MW；为区域热负荷需求总量，MW；

②机组热出力约束为(16)式：

式中，为某一台热电机组供热出力，MW；为机组热出力最大值，MW。