[发明专利]一种经济型电蓄热装置控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种经济型电蓄热装置控制系统及其控制方法，所述系统包括光伏发电机组、风电发电机组、电锅炉、电蓄热装置、大电网、其他波动电负荷和用户热负荷，根据光伏预测出力和风电预测出力，将光伏发电和风力发电进行就地实时消纳，以一天为运行工作周期，根据阶梯电网电价，以经济性最优为目标函数及以热负荷平衡、电负荷平衡、电锅炉热功率和电蓄热装置热功率的爬坡约束是否越限的约束条件计算并控制电锅炉和电蓄热装置工作模式。本发明提出的控制系统和方法采用线性规划与混合整数规划的方法求解经济性最优控制，最大限度的消纳光伏和风电出力，提高分布式绿色能源就地吸纳水平，实现满足用户热负荷下运行经济性最优。

技术领域

本发明属于电蓄热装置控制技术领域，具体涉及一种经济性最优的经济型电蓄热装置控制系统及方法。

背景技术

电蓄热装置是利用储热材料在一定温度范围内，利用电蓄热装置将热量储存下来，在供热不足时再将储存的热量释放出来的设备。与显热蓄热和化学蓄热相比，电蓄热装置具有蓄热密度高、蓄热温度变化范围小、供热温度稳定、蓄热介质气压及体积变化小等优点，应用较为广泛。

提高多能源的综合利用，优化配置地区资源是建设绿色节约型社会、实行循环经济及促进国民经济发展的有效措施，其中加强电力生产与供暖之间电热耦合紧密度是合理利用区域资源消纳弃光弃风的重要举措之一。在白天，光伏风电出力较多，而用户热负荷较小，若没有电蓄热设备控制的参与，极易造成弃光弃风的现象，清洁能源绿色消纳水平不足。在深夜，电网电价处于低谷时段，并且仍有风力发电出力，若没有电蓄热设备控制的参与，易出现弃风、运行费用高的情况，不利于大电网的削峰填谷，也易对大电网产生负荷冲击。因此，对电蓄热装置经济性最优控制方法的应用，可以提高经济性和光伏风电就地消纳水平，十分必要。

申请号为CN201710393443.5的专利申请公开了一种高效谷电储能供暖系统及其控制方法，该专利申请中公开了一种利用夜晚谷电生热，然后利用电储热进行热量存储的方案，但是存在如下两个问题：1、光伏和风力等分布式能源发电未被消纳，造成分布式绿色能源消纳不足；2、只在夜晚谷电生热进行蓄热，峰电进行放热，热负荷峰值和峰电相不一致，且在一个运行周期内，运行成本相对较高。

因此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种能够满足用户热负荷下运行经济性最优的经济型电蓄热装置控制系统及方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种经济型电蓄热装置控制系统，所述系统包括光伏发电机组、风电发电机组、电锅炉、电蓄热装置、大电网、其他波动电负荷和用户热负荷，根据光伏预测出力和风电预测出力，将光伏发电和风力发电进行就地实时消纳，以一天为运行工作周期，根据阶梯电网电价，以经济性最优为目标函数及以热负荷平衡、电负荷平衡、电锅炉热功率和电蓄热装置热功率是否满足约束条件计算并控制电锅炉和电蓄热装置的工作模式。

在一个具体的实施例中，所述计算电锅炉和电蓄热装置的工作模式还包括分别计算出电蓄热装置进口热水泵和出口热水泵流速大小。

在一个具体的实施例中，所述光伏预测出力和风电预测出力的预测表达式为：

式中，R(t)表示t时段光照强度，A为光伏组件面积，η_r为温度系数，η_pc为直流变换环节MPPT效率，β为太阳电池组件的功率温度系数，T_c为环境实际温度，T_cref为环境参考温度，P_PV(t)为t时段光伏发电机组预测出力，ρ为空气密度， R为风轮半径，V(t)为t时段风速，Cp为最大风能利用系数，P_WT(t)为风电发电机组预测出力。