[发明专利]考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法

权利要求书

1.考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用LSTM神经网络预测风电预测误差；

步骤2：将热网的储热特性和延时特性考虑到多时间尺度策略中；

步骤3：基于步骤1的预测误差和步骤2的调度策略，建立电热综合系统多时间尺度调度模型，制定机组启停和出力，储能充放电计划。

2.根据权利要求1所述的考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，所述步骤2中包括如下具体步骤：调度模型分为3个时间尺度，日前调度模型([t,t+T])、日内滚动修正模型([t.t+16])和实时修正模型([t,t+1])，以15min为1个调度时段；日前调度时进行机组启停、机组初步出力、热源和换热站的供水温度、回水温度；日内滚动修正时根据求得的风电预测误差e^S，运用热网自身的储放热特性调整机组出力、热源和换热站的供水温度、回水温度；由于热网的响应速度较慢，不能在实时调度阶段补偿风电预测误差，因此实时修正时在热网补偿风电预测误差的基础上，利用储能装置进一步补偿剩下的的风电预测误差e^F。

3.根据权利要求1所述的考虑热网储热特性的电热系统多时间尺度经济调度方法，其特征在于，所述步骤3中建立电热综合系统多时间尺度调度模型包括如下步骤：

步骤3.1日前调度模型：日前调度为预测时刻前24h的调度计划，主要制定常规机组启停，常规机组、热电联产机组、热源和换热站的供水温度、回水温度；

热电联产机组设定为常开状态，只考虑其运行成本，以热电联产机组运行成本、常规机组开机成本、常规机组运行成本和弃风成本为目标函数，公式如下：

minF^D＝min(C_NC^D+C_NG，s^D+C_NG，p^D+C_loss^D)

其中

式中：下标n、t为机组编号、时段编号，上标D表示日前调度模型中的变量，F^D表示为系统日前总成本，C_NC,C_NG,s,C_NG,p和C_loss表示为热电联产机组运行成本函数、常规机组开机成本函数、常规机组运行成本函数、弃风成本函数；a_i^chp，b_i^chp，c_i^chp表示为第i台热电联产机组成本系数，a_i，b_i，c_i表示为第i台常规机组成本系数，CS_i,t表示为第i台火电机组在t时刻开机成本系数，U_i,t表示为日前第i台火电机组在t时刻启停状态，1为开机，0为停机，P_i,t^chp,P_i,t,P_i,t^W0和P_i,t^W分别表示为日前t时刻第i个热电联产机组出力、常规机组出力、风电预测有功出力和风电实际调度有功出力，NC，NG和NW为热电联产机组、常规机组和风电场数目，T为调度周期；

约束条件包括：

1)电功率平衡约束

式中：P_t^D,L表示为日前总电负荷功率；

2)热源、换热站供回水温度与热量交换约束

式中：Q_i,t^chp表示为第i台热电联产机组产生的热功率，W为热网中流量热当量值，T_SH,g,t为热源处供水管道热媒温度，T_SH,h,t为热源处回水管道热媒温度；

Q_HE,t＝ε_e·W·(T_HE,g,t-T_HE,h,t)

式中：Q_HE,t表示为换热站传递的热功率，ε_e为换热站的有效系数，T_HE,g,t为换热站一次侧供水管道热媒温度，T_HE,h,t为换热站一次侧回水管道热媒温度；

3)管道热延迟和温降约束

ΔT_loss＝k_loss·(T_start(t)-T_out(t))

式中：ΔT_loss为管道温降，T_start(t)为t时刻管道首端的温度，T_out(t)为t时刻外界环境的温度，k_loss为温度损耗系数；

T_end(t)＝T_start(t-T_delay)-ΔT_loss

式中：T_end(t)为t时刻管道末端的温度，T_delay为供热管道热延迟时间。

4)机组出力上下限和爬坡约束

P_i,min^chp≤P_i,t^chp≤P_i,max^chp

U_i,tP_i,min≤P_i,t≤U_i,tP_i,max

-R_D,i^chpΔt≤P_i,t^chp-P_i,t-1^chp≤R_U,i^chpΔt

-R_D,iΔt≤P_i,t-P_i,t-1≤R_U,iΔt

式中：P_i,min^chp和P_i,max^chp分别是第i台热电联产机组电功率下限和上限，P_i,min和P_i,max分别是第i台常规机组电功率下限和上限，R_U,i^chp和R_D,i^chp分别表示第i台热电联产机组电功率上下爬坡的上限，R_U,i和R_D,i分别表示第i台常规机组电功率上下爬坡的上限；

5)风电出力约束

0≤P_i,t^D,W≤P_i,t^D,W0

6)热电联产电热耦合约束

Q_i,t^chp＝η_chpP_i,t^chp

Q_i,min^chp≤Q_i,t^chp≤Q_i,max^chp

式中：η_chp表示热电联产机组的热电比，本文取η_chp＝0.75，Q_i,min^chp and Q_i,max^chp分别是第i台热电联产机组热功率的下限和上限；

7)供暖管道温度约束

T_SH,g,t≤T_g^max

T_SH,h,t≥T_h^min

式中：T_g^max为供水管道温度上限，T_h^min为供水管道温度下限；

步骤3.2日内滚动修正模型：日内修正是预测点前4h～15min的计划，主要基于日前决策结果和引入求得的风电预测误差e^S，，运用热网自身的储放热特性调整机组出力、热源和换热站的供水温度、回水温度；

以系统总成本为目标函数，公式如下：

min F^S＝min(C_NC^S+C_NG，s^S+C_NG，p^S+C_loss^S)

其中

式中：上标S表示日前调度模型中的变量，ΔP_i,t^chp,和ΔP_i,t表示为热电联产机组和常规机组的电功率调节量；

约束条件包括：

1)电功率平衡约束

0≤|e^S1|≤|e^S|

式中：P_t^S,L表示为日内t时刻总电负荷功率，P_t^S,W表示为日内风电实际调度功率，e^S1为热网通过储放热能补偿的预测误差；

2)热源、换热站供回水温度与热量交换约束

式中：ΔT_SH,g,t为热源处供水管道热媒温度调节量，ΔT_SH,h,t为热源处回水管道热媒温度调节量；Q_HE,t＝ε_e·W·((T_HE,g,t+ΔT_HE,g,t)-(T_HE,h,t+ΔT_HE,h,t))

式中：ΔT_HE,g,t为换热站一次侧供水管道热媒温度调节量，ΔT_HE,h,t为换热站一次侧回水管道热媒温度调节量；

3)供暖管道温度约束

T_SH,g,t+ΔT_SH,g,t≤T_g^max

T_SH,h,t+DT_SH,h,t≥T_h^min

机组出力修正量约束与风电出力约束同步骤3.1；

步骤3.3实时修正模型：实时修正计划在预测点前15min制定，利用储能装置进一步补偿日内调度中热网补偿后的风电预测误差e^F，目标以弃风量和切负荷量最小，即以储能装置充放电量最大为目标函数公式如下：

min F^F＝min[e^F(P_i,t^dc-P_i,t^ch)]

式中：上标F表示日前调度模型中的变量，P^ch和P^dc分别表示储电装置充电功率和放电功率；

约束条件包括：

储电装置约束

式中：U_i,t^ch和U_i,t^dc分别表示第i台储电装置在t时刻充电状态和放电状态，1为工作状态，0表示不工作状态；P_i,t^ch和P_i,t^dc分别表示第i台储电装置在t时刻充电功率和放电功率；P_i,min^ch和P_i,max^ch分别表示充电功率下限和上限，P_i,min^dc和P_i,max^dc分别表示放电功率下限和上限，E_i,t^ESS表示为第i台储电装置在t时刻容量，E_i,min^ESS和E_i,max^ESS分别表示第i台储电装置容量下限和上限，β_ch and β_dc分别表示充电系数和放电系数；

机组出力修正量约束与风电出力约束同步骤3.1。