[发明专利]一种供热期调峰约束下电网弃风情况分析方法

摘要

本发明涉及一种供热期调峰约束下电网弃风情况分析方法，其特点是，以弃风电量统计入手，从统计角度掌握弃风特性及规律；从电网运行角度，建立特定电源比例结构下供热期区域电网调度模型，从调峰角度分析热电联产机组调峰裕度对风电上网空间影响，定量分析风电渗透率、热负荷及电负荷比例对弃风消纳影响，具有科学合理，适用性强，效果佳等优点。

主权项

一种供热期调峰约束下电网弃风情况分析方法，其特征是，以弃风电量统计入手，从统计角度掌握弃风特性及规律；从电网运行角度，建立特定电源比例结构下供热期区域电网调度模型，从调峰角度分析热电联产机组调峰裕度对风电上网空间影响，定量分析风电渗透率、热负荷及电负荷比例对弃风消纳影响，具体包括的内容是：1)弃风机理分析与弃风统计(a)供热期电网弃风机理对于热电机组工作于“以热定电”方式下，当系统调峰能力不足时，为保证电力系统安全稳定运行，只能通过对风电场弃风限电来保证电力平衡和电网安全；供热期电网弃风机理表达式为(1)式：Pqf,t＝PG,min,t+Pwind,t‑Pload,t   (1)式中，Pqf,t为t时刻系统弃风功率，MW；PG,min,t为t时刻系统常规机组最小技术出力，MW；Pwind,t为t时刻系统风电可发出力，MW；Pload,t为t时刻系统电负荷需求，MW；当Pqf,t>0时，即为电网弃风功率；当Pqf,t<0时，电网弃风功率为0，电出力不足部分由常规机组向上调峰进行补充；(b)弃风统计基于风速‑功率曲线法的风电场弃风统计按(2)式计算：Pqf,w(t)=Σi=1nP(v,i,t)-Pacc,w(t)---(2)]]>式中，Pqf,w(t)为t时刻风电场弃风功率，MW；n为风电场风机台数；P(v,i,t)为t时刻风电机组i在风速v下的出力，MW；Pacc,w(t)为t时刻电网实际接纳风电场出力，MW；其中，P(v,i,t)基于机组标准风速‑功率曲线对应求得；由于风速‑功率曲线是根据风电机组实际运行结果拟合而来，其与机组实际出力存在误差，因此，假设约束为(3)式：Pqf,w(t)=Pqf,w(t)Pqf,w(t)>0Pqf,w(t)=0Pqf,w(t)<0---(3)]]>式中，Pqf,w(t)>0时，即为风电场弃风功率；Pqf,w(t)<0时，风电场弃风功率为0；2)供热期区域电网调度模型弃风限电指令一般从调度侧给定，机组组合出力则按照一定目标函数进行优化调度，因此，需要建立包含风电场的区域电网调度模型，来分析由调峰导致的弃风限电；(a)调度模型目标函数含风电的电网经济调度通常会以系统发电成本最小为调度目标，结合当前严重的环境污染，选择以系统煤耗量最小为调度模型目标函数，其中，风电机组发电成本相对较小可忽略不计；因此，目标函数为(4)式：F=minΣt=1T(Σi=1MFc(i,t)+Σj=1NFb(j,t)+Σk=1RFe(k,t))---(4)]]>式中，Fc(i,t)为纯凝式火电机组i煤耗量函数；Fb(j,t)为背压式热电机组j煤耗量函数；Fe(k,t)为抽气式热电联产机组k煤耗量函数；F为总煤耗量函数；M、N、R为各类机组台数；T为调度时间，h；①常规火电机组煤耗量函数：对于纯凝式火电机组，其煤耗量函数Fc(i,t)可以表示为发电功率的二次形式为(5)式：Fc(i,t)=ai(Pe,it)2+biPe,it+ci---(5)]]>式中，ai、bi、ci为机组i煤耗系数；为机组i在t时刻的发电功率；②热电联产机组煤耗量函数：背压式热电机组利用汽轮机尾部余热作为热源，煤耗量函数Fb(j,t)与纯凝式火电机组相同；根据抽汽式机组运行原理，若t时刻机组k其纯凝工况下发电功率为则随着抽汽量增加，供热功率与发电功率的关系为(6)式：Pkt=Pe,kt+cv,kPh,kt---(6)]]>式中，cv,k为机组k电‑热功率关系比例系数；将(6)式代入纯凝式火电机组煤耗量函数，即得到抽汽式机组的煤耗量Fe(k,t)函数与机组的热功率及电功率之间的关系为(7)式：Fe(k,t)=ak(Pe,kt+cv,kPh,kt)2+bk(Pe,kt+cv,kPh,kt)+ck---(7)]]>式中，Fe(k,t)为抽气式机组k煤耗量函数；ak、bk、ck为机组k煤耗系数；(b)风电接纳空间基于(7)式的目标函数，考虑供热期机组电热耦合运行特性，风电接纳空间为(8)式：Pwindt=Ploadt-Pct-Pet-Pbt---(8)]]>式中，为t时刻火电机组出力，MW；为t时刻抽气式热电联产机组电出力，MW；为t时刻背压式热电联产机组电出力，MW；为t时刻电负荷需求，MW；为t时刻电网风电接纳空间，MW；弃风功率为(9)式：Pqft=Pwindft-Pwindt---(9)]]>式中，为t时刻电网弃风功率；为t时刻风电理论出力；其中，大于(c)运行约束条件电力系统约束：①电力电量平衡约束为(10)式：Pe,zt+Pwindt+Plinet=Ploadt---(10)]]>式中，为t时刻火电机组与热电联产机组出力总和；为t时刻联络线功率，可正可负；为t时刻该区域电负荷需求；②联络线功率约束为(11)式：Pline,mint≤Plinet≤Pline,maxt---(11)]]>式中，为该区域电网与其它电网功率交换值上下限，MW；③机组出力约束：抽汽式机组k约束为(12)式：Pe,kt≥min(cm,kPh,kt+Kk,Pe,min,k-cv,kPh,kt)Pe,kt≤Pe,max,k-cv,kPh,kt---(12)]]>式中，Pe,min,k为抽气式机组k在凝汽工况下最小电出力、Pe,max,k为抽气式机组k在凝汽工况下最大电出力；cm,k、cv,k、Kk为机组参数，均为常数；背压式机组j约束为(13)式：Pe,jt=cm,jPh,jt+KjPe,min,j≤Pe,jt≤Pe,max,j---(13)]]>纯凝式机组i约束为(14)式：Pe,min,i≤Pe,it≤Pe,max,i---(14)]]>式中，Pup,i为机组向上爬坡速率、Pdown,i为机组向下爬坡速率，热电机组爬坡速率约束应将电热出力转换为纯凝工况下电功率约束，与(6)、(7)式折算过程相同；热力系统约束：①热力热量平衡约束为(15)式：Σj=1NPh,jt+Σk=1RPh,kt=Ph,load,zt---(15)]]>式中，为背压式热电机组供热出力，MW；为抽气式热电机组供热出力，MW；为区域热负荷需求总量，MW；②机组热出力约束为(16)式：0≤Pht≤Ph,maxt---(16)]]>式中，为某热电机组供热出力，MW；为机组热出力最大值，MW。