[发明专利]基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法

摘要

本发明公开了一种基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法，涉及分布式储能和电网并网技术领域。所述基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法，主要是针对风速变化导致风电发电机组输出不确定以及风电输出依赖于电网系统峰值调节的问题，通过调节热电联产机组的发电出力和供暖出力，同时，对用户侧，控制分布式储能系统和分布式热泵响应工作，对应的补偿热电联产机组发电出力和供暖出力的调节量，等效削减负荷峰谷差，降低风电并网的调峰容量，能够获得额外的负荷峰值调节能力，改善风电并网存在的问题。

主权项

1.一种基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：/n(1)建立包括风电发电机组、热电联产机组、供水管、以及用户侧的分布式储能系统和分布式热泵的风电并网发电调度系统；由热电联产机组产生供暖热能和电能；/n(2)根据步骤(1)所述风电并网发电调度系统的用电负荷特性、风电出力特性、热负荷特性以及负荷峰谷差建立目标优化函数；/n所述步骤(2)中目标优化函数的构建方法包括以下几个步骤：/n(2.1)将风电并网发电调度系统的实际运行时间R离散化为计算运行时间t：/nt＝[R/Δt](t＝0,1,2,...,T)/n式中：T表示最大计算运行时间，[]表示向下取整符号，计算运行时间t代表归一化时间，将总运行时间离散化为T+1个时段，每个时段长度即一个单位调度时长Δt；/n(2.2)将热电联产机组与用户之间的供水管传输距离D离散化为归一化距离l：/nl＝[D/(v·Δt)](l＝0,1,2,...,L)/n式中：[]表示向下取整符号，v表示供暖热水在供水管内的流速(m/s)，L表示归一化距离l的最大值，按照供水管道距离将用户离散化为L+1个用户组，相邻两个用户组之间的间隔距离，即在单位调度时长Δt内，供暖热水在供水管内流过的距离；/n(2.3)根据用电负荷特性、风电出力特性、热负荷特性以及负荷峰谷差，所述目标优化函数由下式来表示：/n /nP_RL(t)＝P_L(t)-P_W(t)-(P_CD(t)-P_C(t))+P_EHP(t)+P_B(t)/n /n式中：P_RL(t)为调度后t时刻的等效负荷，P_RLA(t)为P_RL(t)的算术平均值；P_L(t)为调度前t时刻的等效负荷，P_W(t)为t时刻的风电出力，P_C(t)为热电联产机组调度前t时刻的发电出力；P_CD(t)为热电联产机组调度后t时刻的发电出力；P_EHP(t)为t时刻的分布式热泵功率；P_B(t)为t时刻的分布式储能系统功率；P_EHP(t,l)为t时刻归一化距离l所需用户热泵的耗电功率；/n所述步骤(2.3)中热电联产机组的发电出力满足以下约束函数：/n /n|P_CD(t)-P_C(t-1)|≤V_C·Δt (t≥1)/n式中，V_C为单位缓变率，P_C(t)为热电联产机组调度前t时刻的发电出力；P_CD(t)为热电联产机组调度后t时刻的发电出力，Δt为单位调度时长，分别为热电联产机组调度前t时刻发电出力的最小值和最大值；/n(3)在负荷高峰期，减少热电联产机组的供暖出力，即减少热能的产生，对应的获得热电联产机组的发电出力增量；同时控制用户侧的分布式储能系统向电网系统供电，等效的削减高峰负荷；然后根据热电联产机组供暖出力的减少量和用户侧的空间采暖热能需求，用户侧的分布式热泵响应工作，补偿热电联产机组供热出力的减小量，用以填补低谷负荷；/n在所述步骤(3)中，设热电联产机组的供暖出力由Q_C(t)减少至Q_CD(t)，t时段热水供给的减少量由0～L个用户组的分布式热泵，分别在t～t+L时段通过消耗电力来补偿因热电联产机组供暖出力减少所带来的采暖热能供应不足，则热电联产机组的供暖出力的减小量为ΔQ(t)＝Q_C(t)-Q_CD(t)，用户侧分布式热泵的热电比约束由下式表示：/n /nQ_EHP(t,l)＝C_EHP·P_EHP(t,l)/n式中，Q_EHP(t+l,l)是t+l时刻归一化距离为l的用户热泵的采暖响应功率，Q_EHP(t,l)是t时刻归一化距离为l的用户热泵的采暖响应功率，C_EHP为分布式热泵的性能系数，T为最大计算运行时间；/n所述用户热泵的采暖响应功率满足下式所表达的约束函数：/n0≤Q_EHP(t,l)≤Q_L(t,l)/n式中，Q_L(t,l)为用户空间采暖负荷，Q_EHP(t,l)是t时刻归一化距离为l的用户热泵的采暖响应功率/n(4)在负荷低谷期，减少热电联产机组的供暖出力，以降低热电联产机组的发电出力，留出风电出力空间，减少风电并网的调峰压力；同时控制用户侧的分布式储能系统充电，等效的填补低谷负荷；然后根据因减少热水流量而导致的用户所需采暖热能不足，靠近热电联产机组的用户侧分布式热泵响应工作，填补低谷负荷，等效的减小负荷峰谷差。/n