[发明专利]风电、蓄热式电锅炉联合供暖系统优化调度方法

说明书

本发明涉及一种风电、蓄热式电锅炉联合供暖系统优化调度方法，该方法在风电、蓄热式电锅炉联合供暖的基础上，以主电网和区域火电机组作为供暖电源后备补给因素，分析其对风电供暖系统可靠性因子的影响，构建风电出力和蓄热式电锅炉的负荷预测模型，应用鲁棒随机优化理论刻画风电的不确定性，以电供暖成本最低为原则建立目标函数，考虑火电和风电机组的运行约束、供暖系统安全约束等，构建风电、蓄热式电锅炉联合供暖系统调度模型，放大鲁棒因子，减小风电不确定性对系统运行的影响，求解得到优化调度方案。本发明在传统风电供暖系统中加入补给电源以保证供暖系统可靠运行，引入鲁棒性因子使调度方案经济最优且有效缓解风电不确定性对系统的影响。

技术领域

本发明涉及电力系统优化调度技术领域，具体涉及一种风电、蓄热式电锅炉联合供暖系统优化调度方法。

背景技术

随着能源短缺、环境污染和生态环境恶化等问题的日益严重，人们高度关注太阳能、风能等可再生能源的使用。在冬季，传统的燃煤锅炉式供暖不仅消耗大量的煤炭资源，还严重污染环境，造成恶劣的雾霾天气。电供暖作为新兴的清洁供暖技术得到了政府的大力支持，利用风电供暖不仅可以利用清洁的电力供暖替代污染的燃煤锅炉供暖，还可以使北方风能资源丰富的地区提高对风电的消纳能力，缓解北方地区冬季供暖期，电力负荷低谷时段风电并网运行的困难。2013年3月，国家能源局发布《关于做好风电清洁供暖工作的通知》，要求在北方具备条件的地区推广应用风电清洁供暖技术。

当前，我国北方地区的风电供暖型式大多采用风电场捆绑当地蓄热式供热站的型式。该种风电供暖型式，一旦发生故障，将导致居民的供暖服务受到严重的影响。因此，需要采用后备补给电源保证电供暖系统的可靠稳定运行。由于蓄热式供热方式具有灵活的储能特性，可以在任意选定的时间内进行储能，并利用储能完成供热任务，属于电力系统中的柔性负荷。将风电与蓄热式电锅炉并入当地电网，不仅可以利用电网充足的电量作为保障供暖服务的后备补给电源，还可以将风电场和电锅炉供热站放入一个“大池子”中，集中调度，推行市场化交易，是电供暖发展的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的是在主电网和区域火电机组作为风电、蓄热式电锅炉联合供暖系统后备补给电源后，缓解风电出力不确定性对于系统消纳风电的影响，并且有效地提高风电的利用效率，使所得的调度方案具有鲁棒性和经济性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：风电、蓄热式电锅炉联合供暖系统优化调度方法，该方法包括以下步骤：

(1)分析主电网和区域火电机组对风电和蓄热式电锅炉捆绑电供暖系统的可靠性因子的影响。

(2)建立风电出力的鲁棒随机优化模型。

(3)构建蓄热式电锅炉的负荷需求数学模型。

(4)将步骤(2)的风电鲁棒约束和供热系统平衡约束式相结合，并且与火电机组的最大最小出力约束、启停时间约束、爬坡上下限约束、风电机组出力约束，供暖系统功率平衡约束，系统旋转备用约束，整合为本发明中电供暖系统优化调度模型的总体约束条件。

(5)结合步骤(1)—(3)所作出的分析结果和构建的模型，以系统的总运行费用为目标函数。拟采用最小费用法寻求总支出最小的调度方案。

(6)结合总体约束条件和目标函数，建立风电、蓄热式电锅炉联合供暖系统优化调度模型，并使用CPLEX求解器对其进行求解。

进一步的，步骤(2)所述的“建立风电出力的鲁棒随机优化模型”的具体内容为：

a.利用风电机组的出力特性，建立风电机组的发电功率模型，如下式所示：