[发明专利]一种热网供热功率可调节能力的计算与建模方法

摘要

本发明涉及一种热网供热功率可调节能力的计算与建模方法，属于含多种能源形式的电力系统运行和控制技术领域。本方法基于热网的热动态仿真给出了热网供热功率可调节能力的计算方法，能够更加准确地描述热网灵活性。提出的热网供热功率可调节能力模型，形式简明规范，参数有明确的含义，在实际电力系统中能够得到更广泛的应用。该方法可以应用于电‑热耦合多能流系统的在线运行中，当电力系统的灵活性资源不够时，可以调用热网的灵活性，调节热网供热功率和热电厂的发电功率，有利于应对可再生能源不确定性对电力系统运行的不利影响。

主权项

1.一种热网供热功率可调节能力的计算与建模方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)根据实际热网的设计和运行情况，利用热网仿真软件，建立仿真热动态过程的热网仿真模型，包括：设置热网中设备的参数，建立热网各设备间的拓扑连接关系，设置热网的运行参数，包括热网允许的质量流量范围、热网允许的压力范围、热网定压点的位置和压力值、循环泵的控制模式；(2)从电网调度中心获取需要热网调节供热功率的开始时刻t₁；从供热公司的热网运行规定中获得热网的安全运行约束，包括：热网允许的最高温度T_max、热网允许的最低温度T_min，热网允许的最大供热功率P_max，热网允许的最小供热功率P_min；从热网调度系统中获得热网的初始运行计划，包括：计划供热功率P_s，计划供热温度T_s，预测热负荷L_s，t₁时刻的供热功率P_t1；(3)设定供热功率的上调阶梯改变量为ΔP_up，ΔP_up＝(P_max‑P_t1)/5，设定计数器k＝1；(4)在上述步骤(1)的热网仿真模型中，设置供热功率P_k为计划供热功率P_s，设置供热温度T为计划供热温度T_s，设置热负荷L为预测热负荷L_s，开始仿真计算直到t₁时刻，设置热网供热功率为P_s+kΔP_up，设置供热温度T可变，对热网温度进行判断，若仿真计算过程中热网温度大于或等于上述步骤(2)的热网允许的最高温度T_max，则设置供热温度T为热网允许的最高温度T_max并保持不变，设置供热功率P_k可变，继续仿真计算直到结束，得到供热功率P_k，若仿真计算过程中热网温度小于或等于上述步骤(2)的热网允许的最低温度T_min，则设置供热温度T为热网允许的最低温度T_min并保持不变，设置供热功率P_k可变，继续仿真计算直到结束，得到供热功率P_k，若仿真计算过程中热网温度小于热网允许的最高温度T_max并且大于热网允许的最低温度T_min，则设置热网供热功率为P_s+kΔP_up，设置供热温度T可变，继续仿真计算直到结束，得到供热功率P_k；(5)将上述步骤(4)得到的供热功率P_k减去步骤(2)中的计划供热功率P_s，得到供热功率上调节量，以供热功率上调节量为纵坐标，以仿真时间为横坐标得到供热功率上调节量曲线，计算一组描述供热功率上调能力的参数Ω_up,k，Ω_up,k包括供热功率上调容量、供热功率上调速率和供热功率上调持续时间，其中，将供热功率上调节量的最大绝对值作为供热功率上调容量，将供热功率上调节量的最大绝对值÷供热功率上调节量从0到达最大绝对值所需的时间作为供热功率上调速率，将供热功率上调节量的最大绝对值所持续的时间作为供热功率上调持续时间，使计数器k加1，重复上述步骤(4)和步骤(5)，直到供热功率上调容量、供热功率上调速率和供热功率上调持续时间保持不变；(6)根据重复执行步骤(5)得到的所有描述供热功率上调能力的参数Ω_up,k，构成一个集合，即为热网供热功率上调能力模型；(7)设定供热功率的下调阶梯改变量ΔP_down，ΔP_down＝(P_t1‑P_min)/5，重新设定计数器k＝1；(8)在上述步骤(1)的热网仿真模型中，设置供热功率P_k为计划供热功率P_s，设置供热温度T为计划供热温度T_s，设置热负荷L为预测热负荷L_s，开始仿真计算直到t₁时刻，设置热网供热功率为P_s‑kΔP_down，设置供热温度T可变，对热网温度进行判断，若仿真计算过程中热网温度大于或等于上述步骤(2)的热网允许的最高温度T_max，则设置供热温度T为热网允许的最高温度T_max并保持不变，设置供热功率P_k可变，继续仿真计算直到结束，得到供热功率P_k，若仿真计算过程中热网温度小于或等于上述步骤(2)的热网允许的最低温度T_min，则设置供热温度T为热网允许的最低温度T_min并保持不变，设置供热功率P_k可变，继续仿真计算直到结束，得到供热功率P_k，若仿真计算过程中热网温度小于热网允许的最高温度T_max并且大于热网允许的最低温度T_min，则设置热网供热功率为P_s‑kΔP_down，设置供热温度T可变，继续仿真计算直到结束，得到供热功率P_k；(9)将上述步骤(8)得到的供热功率P_k减去步骤(2)中的计划供热功率P_s，得到供热功率下调节量，以供热功率下调节量为纵坐标，以仿真时间为横坐标得到供热功率下调节量曲线，计算一组描述供热功率下调能力的参数Ω_down,k，Ω_down,k包括供热功率下调容量、供热功率下调速率和供热功率下调持续时间，其中，将供热功率下调节量的最大绝对值作为供热功率下调容量，将供热功率下调节量的最大绝对值÷供热功率下调节量从0到达最大绝对值所需的时间作为供热功率下调速率，将供热功率下调节量的最大绝对值所持续的时间作为供热功率下调持续时间，使计数器k加1，重复上述步骤(8)和步骤(9)，直到供热功率下调容量、供热功率下调速率和供热功率下调持续时间保持不变；(10)根据重复执行步骤(9)得到的所有描述供热功率下调能力的参数Ω_down,k，构成一个集合，即为热网供热功率下调能力模型；(11)根据上述步骤(6)得到的热网供热功率上调能力模型和上述步骤(10)得到的热网供热功率下调能力模型，组合得到热网供热功率可调节能力模型。