[发明专利]一种提高风电消纳的大容量储热系统优化控制方法

说明书

本发明涉及风力发电技术领域，是一种提高风电消纳的大容量储热系统优化控制方法。本发明包括以下步骤：目标函数的构建；电力系统约束；热负荷需求约束；复合储能系统约束；储热控制策略。本发明大容量电储热在储热控制方法下运行可以更好的消纳弃风功率，并利用弃风功率进行供热，降低了供热期燃煤机组对环境的污染；同时增加电负荷水平，为弃风消纳提供更多的上网空间并且降低热电机组出力，提高电力系统的灵活性。随着大规模储热式电锅炉的应用，制定合适的控制策略对于储热式电锅炉的进一步发展具有更加重要的意思。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，是一种提高风电消纳的大容量储热系统优化控制方法。

背景技术

据行业统计，2017年，新增并网风电装机1503万千瓦，累计并网装机容量达到1.64亿千瓦，占全部发电装机容量的9.2％。风电年发电量3057亿千瓦时，占全部发电量的4.8％，比重比2016年提高0.7个百分点^[1]。然而，风电装机及并网容量快速增加的同时，风电运行消纳问题日益突出。其中，我国“三北”地区弃风最为严重，2016年全国弃风电量497亿kWh，其中，部分“三北”地区弃风率达到30％以上。利用储热式电锅炉可替代传统燃煤锅炉供热，增加地区用电负荷，提高风电就地消纳能力。与电化学储能系统及其他储能技术相比，电热联合系统成本较低，更具工程实用性，是解决风电消纳难题的有效手段。

储热式电锅炉是促进风电消纳的有效手段之一，由于热力系统具有较大的热惯性，蓄热式电锅炉是一种可时移的灵活负载，可作为电网运行的一种调控手段，增加电网灵活性，提高电网的风电接纳规模。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种科学合理，适用性强的提高风电消纳的大容量储热系统优化控制方法，该运行控制方法综合考虑电力系统、热负荷和电储热系统的多种约束、蓄热式电锅炉的技术特性等因素，不仅能够满足用户负荷需求，而且能够消纳更多的弃风电量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高风电消纳的大容量储热系统优化控制方法，包括以下步骤：

第1步：目标函数的构建；

第2步：电力系统约束；

第3步：热负荷需求约束；

第4步：复合储能系统约束；

第5步：储热控制策略。

所述目标函数的构建，包括：

含风电电网经济调度以成本，主要考虑一次能源消耗成本，最小为调度目标，弃风严重；因此，为提高风电消纳水平，目标函数中增加考虑弃风成本及常规机组污染排放的惩罚函数；

该目标函数在增加风电消纳的同时对环境保护意义重大；因此，目标函数为：

式(1)中，S_c(i,t)为火力发电机组运行成本函数,万元；S_e(k,t)为热电机组运行成本函数，万元；S为目标函数，万元；M、N为各类机组台数；λ为弃风成本惩罚系数；β为污染排放惩罚系数；P_w,qf(t)为t时刻弃风功率，MW；S_p(t)为t时刻排污惩罚函数；T为调度时间,h；t为t时刻；k为热电机组k，i为机组i；

(1)火力发电机组运行成本函数；

对于纯凝式火力发电机组，运行成本函数S_c(i,t)为：