[发明专利]基于电价-负荷联动响应的热电联产系统风电消纳调度方法

权利要求书

1.基于电价-负荷联动响应的热电联产系统风电消纳调度方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、建立基于负荷比例的实时电价模型：

根据一天每时刻下负荷占日总负荷的比例，将用户一天的总电费分摊到每个时刻，以每个时段电费分摊后的电价作为实时电价，增大高负荷时段电价，减小低负荷时段电价；根据某日24时刻负荷数据，将电网购电成本、输配电损耗、输配成本和政府性基金的总电费和分摊到各时刻，求解得出此负荷对应的实时电价；

设某日第t时刻下负荷为D_t，周期T为24小时，该日总电量为Q，则有：

设某日内销售电价包括以下四部分，分别为政府性基金P_g、输配电损耗P_l、购电成本P_p、输配电价P_h，则用户侧当日总电费F_b为：

F_b＝(P_g+P_l+P_p+P_h)·Q (2)

依据负荷水平与电价水平成正比例关系，得出：

D_l:D_k＝sp_l:sp_k (3)

式中，D_l、D_k分别表示第l时刻、第k时刻的实时负荷；sp_l、sp_k分别表示第l时刻、第k时刻的实时电价；

根据式(3)比例关系，计算得出第t时刻的实时电价sp_t：

式中，D_a表示某日24小时平均负荷；

步骤二、建立联合系统的三种调度策略：

根据负荷变动产生新的实时电价，引导电力用户做出响应，实现负荷与实时电价联动响应，从而引导电力市场各主体之间的市场行为，使负荷跨时段转移，在风电富于情况下提供风电消纳空间；同时，在风电-热电联产系统中的用户侧增设电锅炉，实现热电解耦，热电联产机组供热不足时，则利用电锅炉从电网购电运行保证供热平衡，当电网中存在弃风时，降低热电联产机组热出力，利用电锅炉从电网购电补充由热电联产机组热出力降低导致的供热不足，增大系统对风能消纳；根据热电耦合关系，热电联产机组热出力的降低使其电出力减低，则进一步增大系统对风电的消纳；

风电消纳过程采用了两个措施：①在电力市场框架下利用实时电价，引导市场主体的市场行为，使负荷跨时段转移，提供风电消纳空间；②利用了电锅炉的电热转换特性，利用其双重风电消纳功能代替热电机组对外进行供热和购电；

步骤三、建立风电消纳调度模型：

3.1目标函数：

以消纳弃风上网费用及辅助服务费用之差最大为目标函数，其中消纳弃风上网费用如下：

式中，E表示消纳弃风上网费用；C表示风电上网电价；P_w,t表示t时刻下并入电网的风电功率；P_w,t1表示策略1下t时刻下并入电网的风电功率；

辅助服务费用包括两部分，分别为负荷转移费用及电锅炉供热损失费用；负荷转移费用包括转换成本、学习成本、心理成本，实际计算中可将单位负荷转移成本分为变动成本和固定成本，变动成本与实时电价有关，固定成本与实时电价无关；电锅炉供热损失费用指对电锅炉从电网购电发出热功率过程中损耗的电能给予补偿，分别如下：

式中，F₁表示负荷转移费用；D_u,t表示t时刻用户侧的实时负荷；D_L,t表示t时刻用户侧的预测负荷；b_t表示与实时电价有关的变动成本系数；g_t表示实时电价无关的固定成本系数；F₂表示电锅炉供热损失费用；P_dgl,t表示t时刻下电锅炉供热功率；α表示电锅炉耗电制热效率，取95％；

最终目标函数为：

式中，S表示消纳弃风上网费用及辅助服务费用之差；

2.2运行约束条件：

2.2.1电力系统约束：

可转移负荷能在特定周期内，总用电量不变，而灵活调节各时段的用电量，为保证系统的安全稳定，设定可转移负荷功率约束：

D_L,t·(1-β)≤D_u,t≤D_L,t·(1+β) (9)

式中，D_L,t表示t时刻用户侧的预测负荷，β表示每时刻下系统可转移负荷占总负荷比例；

功率平衡约束：

火电机组i出力约束：

式中，分别表示火电机组的最小、最大电出力；

机组爬坡约束：

式中，分别表示火电机组i时刻t的下降速率和上升速率；

火电机组启动和停运约束：

式中，表示火电机组i在t时刻的启停状态；

机组运行、停运时间约束：

式中，T_i,on和T_i,off分别表示机组i连续运行的时间和连续停运的时间；和分别表示机组最小运行时间和最小停运时间；

备用约束：

式中，分别表示负荷预测误差正备用、负备用；分别表示风电预测误差正备用、负备用；

用电时刻约束：

式中，max(D_L,t)、min(D_L,t)分别表示搜寻T时段内完成负荷转移之后电力用户的负荷最大值和最小值；tf、tg分别表示负荷最大值、最小值对应的时刻；

风电场出力约束：

0≤P_w,t≤P_w,t,yc (17)

风电上网比例约束：

式中，γ为每时刻下P_w,t占总负荷的比例，取25％；

2.2.2热力系统约束：

供热平衡约束：

P_dgl,t+P_r,t＝P_rfh,t (19)

式中，P_r,t表示t时刻热电联产机组的热出力；P_rfh,t表示t时刻热负荷；

电锅炉热出力约束：

式中，和分别表示电锅炉热出力最小值和最大值；

电锅炉热出力爬坡约束：

式中，和分别表示电锅炉热出力下降速率和上升速率；

按以下三种策略对比分析联合系统的经济性和可靠性：

策略1：各时刻电价不发生变化，不采用负荷转移措施，当热电联产机组达到供热极限仍无法满足供热需求时则利用电锅炉提供热量保证供热平衡；

策略2：仅采用需求价格弹性模型，假设电力用户的24时刻总用电量不变，初始电价为总电费的平均值电价，自弹性系数为-0.2，互弹性系数为0.033，且互弹性响应仅存在于所选择该时刻前后3小时；

策略3：采取“电价-负荷”实时联动与利用电锅炉解耦热电约束，设每时刻下系统可转移负荷占用户侧总负荷比例β取10％。