[发明专利]一种提高风电接纳能力的大容量储热储电协调调度方法

说明书

本发明一种提高风电接纳能力的大容量储热储电协调调度方法，属于电力系统与供热系统协调运行领域。本发明提出在火电机组、风电场及热电联产机组构成的多源系统日前计划的基础上，增加化学储能和储热电锅炉滚动计划和在线计划，通过滚动计划滚动地修正日内剩余储热‑储电发电计划，再由在线计划不断地调整，制定储热‑储电的基本运行点，最后在线计划及实际计划的小波动由自动发电控制储热‑储电系统承担。一方面，减小了常规热电机组热负荷峰值、“以热定电”必发电功率，利用夜间低谷电价期间储热和储电增加电网负荷谷值，从而为风电上网留出更大空间，提升风电接纳能力。

技术领域

本发明涉及电力系统与供热系统协调运行领域，特别是一种提高风电接纳能力的大容量储热储电协调调度方法

技术背景

风电固有的能量密度低、随机性、间歇性特点，导致其规模化并网危及电网运行的安全稳定，对电网调频和备用容量规划带来很大挑战，从而造成目前各大风电场弃风现象严重，严重影响经济效益。如果风电装机占装机总量的比例较小的时候，依靠传统电网技术以及增加水电、燃气机组等手段，基本可以保证电网安全；但如果所占比例达到10％甚至更高，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。

大规模储能系统以其具有动态响应特性好、寿命长、可靠性高等特点，在提高电网风电接纳能力领域为国内外所关注。同时，近年来大容量电池储能技术得到了快速发展和应用，相应的技术路线逐渐清晰，一些典型的储能电池技术已经初步具备应用于电力系统调频、调峰等诸多方面。储能系统在电网运行过程中快速灵活的“身份”转换特性，与风电出力的时变特性形成互补，风储结合使风电出力变得相对“可控、可调”，提高了电网接纳风电能力。但电化学储能系统成本高，对含高占比风电的三北”电网系统适应性不强，仅能作单纯的系统调峰补充，对减小电网峰谷差，提高风电接纳能力作用有限。

一般来说，电网负荷高峰在白天，而夜晚处于低谷，与热网负荷、风电出力的峰谷特性正好相反，即热网负荷、风电出力与电网负荷的变化趋势成反向特性，而热网负荷与风电出力的变化趋势则大致成同向特性。由于弃风现象主要发生在夜间风电大发、热负荷高峰、电负荷低谷期间，如果此时能将风电转换成热网调峰热源，则既能提升风电消纳率，又能降低热电机组的供热峰值和“以热定电”必发电功率，提高电网调峰能力。风力发电本身具有反调峰的特点，而供暖用户又需要持续的热能供暖，因此单单依靠风电加热电锅炉提供供暖是不能完全解决稳定供暖的方案，为了保证给供暖用户提供稳定的热源，风电供暖系统中必须加入蓄热系统。近年来，蓄热系统发展进步较快，技术日趋成熟，蓄热系统效率可达2500MJ/m3以上，热效率可达 90％-97％。满负荷蓄热后，可单独持续稳定供暖24小时以上，峰值供暖8小时以上，完全满足风电供暖技术要求。但目前技术多数未考虑在电供热系统中加装蓄热装置，且其调节速度无法参与电力系统一次调频。

发明内容

本发明提出在火电机组、风电场及热电联产机组构成的多源系统日前计划的基础上，增加化学储能和储热电锅炉滚动计划和在线计划，通过滚动计划滚动地修正日内剩余储热-储电发电计划，再由在线计划不断地调整，制定储热-储电的基本运行点，最后在线计划及实际计划的小波动由自动发电控制储热-储电系统承担。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案，具体步骤如下：

步骤1、建立日前计划调度模型，日前计划调度程序根据日前短期预测数据制定基本的日前计划，将基本调度方案送入到滚动计划调度程序中，日前计划的调度周期是24h，15min为1个调度时段，每隔24h更新1次，目标函数日前计划应以经济为目标，安全为约束，为鼓励风电上网，在该调度模型中不计风力发电成本，以系统总煤耗量最低为目标函数：

式中：F为系统总煤耗量，t；为t时段第i座热电厂第n台热电机组煤耗量，t/h；为t时段第j台火电机组煤耗量，t/h；T为 1个调度周期的总时段数；Δt为一个调度时段的时间间隔，h；R为热电厂总数；N_i为第i座热电厂热电机组数量；S为火电机组总数；