[发明专利]一种基于规模化固态储热的多源协调系统优化调度方法

权利要求书

1.一种基于规模化固态储热的多源协调系统优化调度方法，其特征在于，包括：

固态储热装置参与风电消纳的实现方法；

固态储热装置联合优化调度模型；

固态储热装置调度方法效用收益指标；

固态储热装置调度方法算例分析；

所述固态储热装置参与风电消纳的实现方法：固态储热装置易协调电力系统，将热力负荷转化为电力系统中可调控且规律明显的电力负荷，有利于系统在时空范围内接入和消纳风电；通过固态储热装置的优化调度，将充分提高电力系统调控水平，扩大电网清洁能源消纳空间；储热技术是以储热材料为媒介将电能以热能形式储存起来，解决时空上的电-热供给需求间的不匹配的问题，提高整个系统的能源利用水平；

所述固态储热装置主要由：电发热体、高温蓄能体、高温热交换器、热输出控制器、耐高温保温外壳以及自动控制装置组成；当处于蓄热阶段时，固态储热装置接入电网，经电发热体加热高温蓄热体将热能吸收储存，直至蓄热体内温度达到预设限值或储热量满足供热需求，自动控制装置断开高压开关，使固态储热装置退出电网；当处于供热阶段时，高温蓄热体经由热输出控制器和高温热交换器将储存的热能转换为热风或热水向外输送；

所述固态储热装置调度方法只需要保证在一个调度周期内满足热负荷消耗的需求即可；在负荷低谷的弃风时段，固态储热装置开始运行，增加电网中的电负荷，增加风电消纳量、将电能转换成热能，一部分直接用于该时段居民供热，另一部分储存在储热罐内；在负荷高峰时段，电锅炉减少风电供热或者停运，固态储热装置开始进行供热，缓解高峰时段火电机组运行压力；

所述固态储热装置联合优化调度模型包括：

调度区间的确定：

负荷低谷时段电网开始出现弃风限电；取电网弃风限电，即网络负荷小于等效风电出力：

所处的总时间为优化调度时间区间T_c，其中表示风电出力总和，表示火电机组最小出力；当风电足够充裕时，受固态储热装置总容量限制，优化调度计划将按照固定目标进行调控；由于风电出力的不确定性，波动性，当某一时段出现风电出力不足以支撑固态储热装置储热的情况，调度计划将跟随风电变化进行优化调度；

为充分利用固态储热装置优势，最大限度消纳风电，将调度目标取风电接入临界值、固态储热装置总输出最大功率二者之和与等效风电出力之间的最小值，即：

其中，P_i^heat表示第i台固态储热装置额定最大功率，N表示固态储热装置总数，为低谷时段曲线最小负荷，表示火电机组最小出力；

所述固态储热装置调度方法算例分析，采用以下3种方式进行计算，方式1：固态储热装置不参与调度；方式2：固态储热装置不采用优化调度方法，按照常规运行原则进行调度控制；方式3：固态储热装置按照优化调度计划进行供热；

所述固态储热装置联合优化调度模型的目标函数：

其中，x_i,j表示第i台固态储热装置在第j个调度时刻的状态，相应N表示固态储热装置总数，M表示低谷时段调度时间节点总数，表示第j个调度时刻电力系统用电负荷有功；

所述固态储热装置联合优化调度模型的目标函数对应的约束条件包括系统热负荷约束、固态储热装置容量约束以及系统运行安全约束；

所述系统热负荷约束表示为：

其中，β表示固态储热装置效率，表示调度周期内总热负荷；

所述固态储热装置容量约束表示为：

其中是第i台固态储热装置额定容量，Δt为最小调度时间步长；考虑风电短期预测误差，固态储热装置预留备用容量以应对实际风电出力超过预测值的情况；

所述系统运行安全约束表示为：

其中，为系统最大可调峰功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于规模化固态储热的多源协调系统优化调度方法，其特征在于，所述固态储热装置调度方法效用收益指标：

固态储热装置调度的直接收益：

利用固态储热装置进行供热所带来的直接经济收益为：

其中S_unit、S_wind分别为热电联产机组和风电供电单位供电成本，L_unit为低谷时刻固态储热装置进行蓄热的总耗电量，T_i^heat，F_i^build,F_i^deprecit,F_i^maintain分别表示第i台固态储热装置使用寿命、建设成本、折旧总成本和维修总成本；

固态储热装置调度的间接收益：

应用固态储热装置后，间接减少火电机组调峰的补偿费用为：

其中f_L分别表示第j个调度时刻调度固态储热装置之前机组的深度调峰占比和应补偿费用，f_N分别表示第j个调度时刻利用固态储热装置优化调度之后机组的深度调峰占比和应补偿费用，P表示调度日内运行的机组总数，为第k台机组额定有功。