CN105447599B - 基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型 - Google Patents

基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型 Download PDF

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CN105447599B CN201510851984.9A CN201510851984A CN105447599B CN 105447599 B CN105447599 B CN 105447599B CN 201510851984 A CN201510851984 A CN 201510851984A CN 105447599 B CN105447599 B CN 105447599B
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Abstract

本发明涉及基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型，其特点是，在分析含储热热电联产机组工作原理基础上，提出极限消纳弃风电量的电锅炉供热量计算，对比了储热装置不同工作方式以及含储热热电联产与电锅炉协调供热时的经济性。计算结果表明，电锅炉供热在极限消纳弃风时具有最佳经济性。本发明能够进一步拓展电网弃风消纳空间，节约调度成本，为电网调度部门制定日前调度计划提供科学依据。

Description

基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型
技术领域
本发明涉及风电联网协调控制领域，是一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型。
背景技术
当前，我国风电发展面临的主要矛盾仍然是弃风限电问题。其中，东北、华北和西北地区，简称“三北地区”冬季供暖期弃风量巨大的问题尤为突出，已成为全社会关注的焦点。一方面，“三北地区”风能资源充裕，但能源消费不足，同时受电网传输通道限制，风电外送往往十分困难。另一方面，为满足冬季热负荷的需要，热电联产机组“以热定电”的生产方式进一步压缩了风电上网空间，是导致弃风的另一个主要原因。
我国风电多为大型集中式机组，通常远离负荷中心，弃风现象十分严重，单独利用储热装置或电锅炉的方式对于提升***消纳弃风能力的效果有限。
国外电网规模较小，分布式能源多采用就地消纳的方式，大量弃风现象较少，即使出现弃风，可利用储热装置或电锅炉的单独作用得以消除。事实上，在实时电价的引导下，欧洲多国如德国、丹麦等，很多热电机组已经或正在考虑配置储热装置来解耦“以热定电”约束，以通过提高其运行灵活性和调峰能力而在电力市场环境中获利。
国外对于风电供热技术的研究较为成熟，但其能量转换媒介主要能量转换媒介为集中式、大容量储热***、热泵和电热锅炉等。除此之外，由于能量互联***对于提高***调节能力，扩大风电上网空间，解决弃风问题有着重要的意义，因此，国外较早开展了关于能量综合集成***的研究。
综上，未来的电力***将紧密地与热力***等***结合，形成含多层次调度内容的能源互联***，如何协调控制诸如电热综合***等能源***内各单元，减少能源损失浪费以取得最佳经济性是一个十分值得研究的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型，该基于储热热电联产和电锅炉的弃风消纳空间数学模型，利用极限消纳弃风电量的电锅炉供热量计算来协调含储热热电联产机组与电锅炉的供热，进一步拓展了电网的弃风消纳空间，节约了调度成本，可为电网调度部门制定日前调度计划提供科学依据。
解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型，其特征在于，它包括以下内容：
1)弃风消纳空间数学模型
当储热热电联产机组和电锅炉协调供热时，两者分别产生的一定的消纳弃风空间：
Figure BDA0000861954510000021
其中：Pw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组的***供热时的弃风功率；
Pw0.t表示t时刻仅含热电联产机组的***不供热时的弃风功率；
ΔPw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组***供热产生的弃风消纳空间；
ΔPw.ech表示含储热热电联产与电锅炉协调供热时的弃风消纳空间；
ΔPw.ch表示含储热热电联产机组产生的弃风消纳空间；
ΔPEB表示电锅炉产生的弃风消纳空间；
冬季热电联产机组总供热负荷较大，对于含单台电锅炉和热电联产机组的***而言，将含储热热电联产机组供热时产生的弃风消纳空间表示成关于电锅炉供热量PH.e的函数：
Figure BDA0000861954510000022
其中：Cm为热电联产机组背压工况弹性系数；
Cv为固定进汽量下抽取单位蒸汽量时电功率的减少值；
PH.e为电锅炉供热功率；
Ph.cmax为储热装置的最大储热功率；
Pe.max为机组不供热时的最大电出力；
Pe.min为机组不供热时的最小电出力；
Phe1.max为机组最大进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
Phe2.max为机组最小进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
Phz为总供热负荷；
电锅炉产生的弃风消纳空间ΔPEB表示为：
ΔPEB＝(1/β)·PH.e (3)
其中：β为电锅炉电热转换效率，取0.99，
仅含热电联产机组的***不供热时的弃风功率表示为：
Figure BDA0000861954510000031
其中：N为常规火电机组的总台数；
R为热电联产机组的总台数；
K为风电机组的台数；
为第i台机组在t时刻的最小电出力值，热电联产机组为不供热时的电出力；
Figure BDA0000861954510000034
为第j台风电机组在t时刻的预测出力；
PL.t为***t时刻的负荷预测值；
仅含热电联产机组的***供热时产生的弃风消纳空间：
Figure BDA0000861954510000032
2)极限消纳弃风的电锅炉供热功率
当***在含储热热电联产机组和电锅炉的综合作用下完全消纳仅由热电联产机组供热时产生的弃风功率时，能同时达到供热和最佳经济性的目的：
Pw.h.t＝ΔPw.ech (6)
得到极限消纳弃风的电锅炉供热功率计算公式为：
PH.e.lim＝(Pw0.t-Cv·Phe2.max)·β (7)
即在一定的总供热范围内，完全消纳弃风的电锅炉供热量只与Pw0.t、Cv、Phe2.max和β有关，与***总供热负荷大小无关，依据此原理在规划建设电锅炉项目时，在分析电网风力资源特性和负荷特性的基础上，根据电网结构安排最合适的电锅炉容量，以达到最佳经济性的目的；
3)弃风消纳协调调度建模
a)目标函数
含风电电力***的经济调度通常以***的发电成本最小为调度目标，为检验储热装置及电锅炉消纳弃风功率的效果，在成本中加入了弃风成本，故弃风消纳协调调度模型的目标函数为：
min(F1(Pi)+F2(Perl.i,Ph.i,Pcr.i)+λ·PW.qf) (8)
其中：F1为常规火电机组的发电成本函数；
F2为热电联产机组的发电成本函数；
Ph.i为总供热功率；
Perl.i为第i台热电联产机组的电出力、
Pcr.i为第i台热电联产机组储热装置的储、放热功率；
Pw.qf为***的弃风功率；
λ为弃风成本系数；
火电机组的发电成本包括煤耗成本及启停成本，
Figure BDA0000861954510000041
其中：ai、bi、ci为常规机组煤耗成本的二次拟合系数；
T为调度时段总数，取24；
Pi.t表示常规机组i在t时刻的电出力；
ui.t表示机组i在t时刻的启停状态，1、0分别表示运行和停机；
Si为机组i的启动成本；
由于热电联产承担供热任务，不能出现停机情况，故其发电成本仅包括煤耗成本，根据含储热热电联产机组的电热运行特性，其某一时刻的煤耗成本为机组剔除储热装置供热量后，将电、热出力折算为纯凝工况下的电功率：
Figure BDA0000861954510000042
其中：ai、bi、ci为热电联产机组的煤耗成本系数，
当热电联产的电出力不变时，不同的充放热计划、不同的含储热热电联产供热功率会产生不同的成本，假设非弃风时刻全部由热电联产机组供热，而弃风时刻接入电锅炉消纳弃风，则调度优化主问题下存在两个优化子问题：最优储放热计划子问题和最优电锅炉供热比例子问题，
最优储放热计划子问题可在给定某一电锅炉供热比例Ph.i.stem时，对外层调度优化主问题的每一个节点、即所有机组电出力给定时，求得该条件下的最优储放热计划：
Figure BDA0000861954510000043
b)约束条件
协调供热的弃风消纳调度模型除考虑传统的电力***约束，如负荷平衡约束、机组出力约束、机组爬坡约束、机组启动和停运约束和正、负旋转备用约束等约束条件外，还需考虑热力***约束，包括供热平衡等式约束和储热装置运行约束，
供热平衡约束：
Figure BDA0000861954510000051
其中：为t时刻电锅炉供热功率；
Figure BDA0000861954510000053
为t时刻含储热热电联产机组的总供热功率；
Phz.t为t时刻的热负荷，
储热装置运行约束：
式中：
Figure BDA0000861954510000055
表示第i台储热装置在t时刻的储热量；
Figure BDA0000861954510000056
分别表示第i台储热装置的最大储、放热功率；
Si.max表示第i台储热装置的蓄热容量；
Figure BDA0000861954510000057
表示第i台储热装置在t时刻的储、放热功率；
4)弃风消纳协调调度模型求解
热电联产机组的电出力是其热出力的函数，若热负荷改变时，经济调度主问题中热电联产机组电出力的约束条件会发生改变，故无法用简单的规划软件如gurobi等进行求解，为此，对于电锅炉供热比例集合中的某元素
Figure BDA0000861954510000058
首先随机生成经济调度问题的初始种群，通过修正流程修改每个个体的元素并返回适应度以及相对最优的储放热计划；然后不断迭代求该供热比例下的最经济调度计划，形成与供热比例集合相对应的最优计划集合；最后得到最优电锅炉供热比例以及最经济调度计划结果。
本发明的基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型，利用极限消纳弃风电量的电锅炉供热量计算来协调含储热热电联产机组与电锅炉的供热，进一步拓展了电网的弃风消纳空间，节约了调度成本，可为电网调度部门制定日前调度计划提供科学依据。
附图说明
图1协调供热综合***结构示意图；
图2模型求解的逻辑关系图；
图3本发明主问题个体适应度的求解流程图；
图4本发明经济调度主问题的流程图；
图5三种不同供热方式下的经济成本收敛特性曲线示意图；
图6采用三种不同供热方式下的弃风特性曲线示意图；
图7采用方式2的储热装置储热量的变化曲线示意图；
图8采用方式3、最优电锅炉供热比例时的储热装置储热量的变化曲线示意图；
图9电锅炉供热比例与调度总成本的关系曲线示意图。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型作进一步说明。
本发明的一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型，包括以下内容：
1)弃风消纳空间数学模型
当储热热电联产机组和电锅炉协调供热时，两者分别产生的一定的消纳弃风空间：
Figure BDA0000861954510000061
其中：Pw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组的***供热时的弃风功率；
Pw0.t表示t时刻仅含热电联产机组的***不供热时的弃风功率；
ΔPw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组***供热产生的弃风消纳空间；
ΔPw.ech表示含储热热电联产与电锅炉协调供热时的弃风消纳空间；
ΔPw.ch表示含储热热电联产机组产生的弃风消纳空间；
ΔPEB表示电锅炉产生的弃风消纳空间；
冬季热电联产机组总供热负荷较大，对于含单台电锅炉和热电联产机组的***而言，将含储热热电联产机组供热时产生的弃风消纳空间表示成关于电锅炉供热量PH.e的函数：
Figure BDA0000861954510000062
其中：Cm为热电联产机组背压工况弹性系数；
Cv为固定进汽量下抽取单位蒸汽量时电功率的减少值；
PH.e为电锅炉供热功率；
Ph.cmax为储热装置的最大储热功率；
Pe.max为机组不供热时的最大电出力；
Pe.min为机组不供热时的最小电出力；
Phe1.max为机组最大进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
Phe2.max为机组最小进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
Phz为总供热负荷；
电锅炉产生的弃风消纳空间ΔPEB表示为：
ΔPEB＝(1/β)·PH.e (3)
其中：β为电锅炉电热转换效率，取0.99，
仅含热电联产机组的***不供热时的弃风功率表示为：
其中：N为常规火电机组的总台数；
R为热电联产机组的总台数；
K为风电机组的台数；
Figure BDA0000861954510000072
为第i台机组在t时刻的最小电出力值，热电联产机组为不供热时的电出力；
Figure BDA0000861954510000073
为第j台风电机组在t时刻的预测出力；
PL.t为***t时刻的负荷预测值；
仅含热电联产机组的***供热时产生的弃风消纳空间：
Figure BDA0000861954510000074
2)极限消纳弃风的电锅炉供热功率
当***在含储热热电联产机组和电锅炉的综合作用下完全消纳仅由热电联产机组供热时产生的弃风功率时，能同时达到供热和最佳经济性的目的：
Pw.h.t＝ΔPw.ech (6)
得到极限消纳弃风的电锅炉供热功率计算公式为：
PH.e.lim＝(Pw0.t-Cv·Phe2.max)·β (7)
即在一定的总供热范围内，完全消纳弃风的电锅炉供热量只与Pw0.t、Cv、Phe2.max和β有关，与***总供热负荷大小无关，依据此原理在规划建设电锅炉项目时，在分析电网风力资源特性和负荷特性的基础上，根据电网结构安排最合适的电锅炉容量，以达到最佳经济性的目的；
3)弃风消纳协调调度建模
a)目标函数
含风电电力***的经济调度通常以***的发电成本最小为调度目标，为检验储热装置及电锅炉消纳弃风功率的效果，在成本中加入了弃风成本，故弃风消纳协调调度模型的目标函数为：
min(F1(Pi)+F2(Perl.i,Ph.i,Pcr.i)+λ·PW.qf) (8)
其中：F1为常规火电机组的发电成本函数；
F2为热电联产机组的发电成本函数；
Ph.i为总供热功率；
Perl.i为第i台热电联产机组的电出力、
Pcr.i为第i台热电联产机组储热装置的储、放热功率；
Pw.qf为***的弃风功率；
λ为弃风成本系数；
火电机组的发电成本包括煤耗成本及启停成本，
Figure BDA0000861954510000081
其中：ai、bi、ci为常规机组煤耗成本的二次拟合系数；
Pi.t表示常规机组i在t时刻的电出力；
ui.t表示机组i在t时刻的启停状态，1、0分别表示运行和停机；
Si为机组i的启动成本；
由于热电联产承担供热任务，不能出现停机情况，故其发电成本仅包括煤耗成本，根据含储热热电联产机组的电热运行特性，其某一时刻的煤耗成本为机组剔除储热装置供热量后，将电、热出力折算为纯凝工况下的电功率：
Figure BDA0000861954510000082
其中：ai、bi、ci为热电联产机组的煤耗成本系数，
当热电联产的电出力不变时，不同的充放热计划、不同的含储热热电联产供热功率会产生不同的成本，假设非弃风时刻全部由热电联产机组供热，而弃风时刻接入电锅炉消纳弃风，则调度优化主问题下存在两个优化子问题：最优储放热计划子问题和最优电锅炉供热比例子问题，
最优储放热计划子问题可在给定某一电锅炉供热比例Ph.i.stem时，对外层调度优化主问题的每一个节点、即所有机组电出力给定时，求得该条件下的最优储放热计划：
Figure BDA0000861954510000091
b)约束条件
协调供热的弃风消纳调度模型除考虑传统的电力***约束，如负荷平衡约束、机组出力约束、机组爬坡约束、机组启动和停运约束和正、负旋转备用约束等约束条件外，还需考虑热力***约束，包括供热平衡等式约束和储热装置运行约束，
供热平衡约束：
Figure BDA0000861954510000092
其中：
Figure BDA0000861954510000093
为t时刻电锅炉供热功率；
为t时刻含储热热电联产机组的总供热功率；
Phz.t为t时刻的热负荷，
储热装置运行约束：
Figure BDA0000861954510000095
式中：
Figure BDA0000861954510000096
表示第i台储热装置在t时刻的储热量；
Figure BDA0000861954510000097
分别表示第i台储热装置的最大储、放热功率；
Si.max表示第i台储热装置的蓄热容量；
表示第i台储热装置在t时刻的储、放热功率；
4)弃风消纳协调调度模型求解
热电联产机组的电出力是其热出力的函数，若热负荷改变时，经济调度主问题中热电联产机组电出力的约束条件会发生改变，故无法用简单的规划软件如gurobi等进行求解，为此，对于电锅炉供热比例集合中的某元素
Figure BDA0000861954510000099
首先随机生成经济调度问题的初始种群，通过修正流程修改每个个体的元素并返回适应度以及相对最优的储放热计划；然后不断迭代求该供热比例下的最经济调度计划，形成与供热比例集合相对应的最优计划集合；最后得到最优电锅炉供热比例以及最经济调度计划结果。
本发明的具体实施例是：基于IEEE118节点模型，通过仿真分析加入储热装置与电锅炉前后***消纳弃风能力以及调度经济性的变化，验证所建立的弃风消纳协调调度模型对于进一步拓展电网弃风消纳空间、节约调度成本的效果。
具体实施例：
1算例条件
1)电网负荷预测值如表1所示；
2)热电联产机组参数如附表2所示，其他机组参数与标准模型参数相同；
3)储热装置的最大充、放热功率为100MW，最大储热容量为900MW·h；
4)#25、#26号机组为风电场，装机容量均为300MW，其风电功率预测值如表3所示。
4)总热负荷取定值200MW；
5)***中两台热电联产机组分别为两个不同区域供热，且供热相互独立，每个供热区域含一个最大供热功率为200MW的电锅炉供热项目；
6)分别计算以下三种方式下的***日前经济调度总成本，并对比其经济性和弃风结果：
方式1：储热装置与电锅炉均不工作；
方式2：仅由含储热热电联产机组供热；
方式3：电锅炉与储热装置协同供热。
表1 各时段的负荷功率预测值
Tab.1 Prediction of power load in each period
表2 热电联产机组参数
Tab.2 Parameters of CHP unit
Figure BDA0000861954510000102
表3 风电功率预测值
Tab.3 wind power prediction
Figure BDA0000861954510000103
Figure BDA0000861954510000111
表4 三种供热方式的经济调度性能比较
Tab.1 Comparison of the economy of three heating modes
Figure BDA0000861954510000112
2算例计算
a)弃风消纳空间数学模型
图1给出了协调供热综合***的结构图，根据算例条件计算后发现，弃风时刻发生在第4、5、6个时段，其中第4和6时段仅通过储热装置作用，可完全消纳弃风，只需求第5个时段的极限消纳弃风电锅炉供热功率PH.e.lim6。
第6个时段仅含热电联产机组的***供热时的弃风功率为：
Figure BDA0000861954510000113
含储热热电联产与电锅炉协调供热时的总消纳弃风空间为：
ΔPw.ech＝ΔPw.ch+ΔPEB
＝Cm(Phz-PH.e)-(Cv+Cm)Phe1.max+Pe.max-Pe.min+CvPhe2.max+(1/β)·PH.e
＝0.75×(200-PH.e)-(0.75+0.15)×250+200-100+0.15×1250/9+(1/0.99)×PH.e
＝25-0.75PH.e+0.15×1250/9+(1/0.99)×PH.e
b)极限消纳弃风的电锅炉供热功率
令Pw.h.6＝ΔPw.ech得：
PH.e.lim6＝(Pw0.t-Cv·Phe2.max)·β
＝(118.57465-0.15×1250/9)×0.99＝96.7639035MW
故：
电锅炉供热比例α＝967639035/200＝0.4838＝48.38％
即在该算例条件下，第5个时段电锅炉按48.38％的供热比例与含储热热电联产机组进行协调供热时可获得最佳经济性。
c)弃风消纳协调调度建模
基于IEEE118标准节点模型，根据前述目标函数和约束条件，利用Matlab语言进行仿真建模，形成以经济调度问题为主问题，同时对电锅炉最优供热比例子问题和储热装置最优储放热计划子问题进行协同建模。
d)弃风消纳协调调度模型求解
图2给出了模型包含的经济调度主问题和两个子问题的逻辑关系图，主问题采用遗传算法求解，针对可能出现的违反限定情形，主问题个体适应度的求解流程如图3所示。采用遗传算法求的经济调度主问题的流程图如图4所示。
图5给出了三种不同方式下的经济成本收敛特性对比，图6为采用三种不同供热方式下的弃风特性。表4给出了三种方案经济调度的性能对比。可见，***由传统热电联产机组对热负荷进行供热，热电刚性耦合使风电上网空间减少，较易出现弃风现象，且成本最大；采用方式2时，可通过储热装置灵活调节热电联产机组的出力，提供一定的消纳弃风空间，并减少了调度成本；采用方式3，并按极限消纳弃风的电锅炉供热量进行协调供热，可进一步拓展电网弃风消纳空间，并取得最佳经济性，比不加入储热装置和电锅炉时的调度成本减少了11.71％。方式2和方式3采用最优的储放热计划时，储热装置容量随时间变化曲线分别如图7和图8所示。
当采用方式3进行供热时，在其他条件不变的情况下，***的最经济调度成本与电锅炉供热比例存在一定的关系，经过仿真计算，两者的关系如图9所示，仿真计算获得的电锅炉最优供热比例为48.38％，与公式计算结果相同。该曲线的最优供热比例左侧部分近似呈线性递减，原因在于随着电锅炉供热比例的增大，***弃风电量被电锅炉所消耗而逐渐减少，两者近似成线性关系；曲线的最优供热比例右侧部分近似呈线性递增，因为此时弃风量为零，但电锅炉供热所消耗的不完全是弃风电量，***的煤耗成本近似呈线性递增导致总调度成本增加。
3算例总结
1)含储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型可最大程度减少总的社会成本，比不加入储热装置和电锅炉时减少了11.71％；
2)在热电联产机组侧加装储热装置后，最经济调度成本比不加装储热装置减少了6.01％；
3)含储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度方法可消纳最多的弃风功率，同时使***的总调度成本最小，比仅含储热装置而不考虑电锅炉接入的经济调度成本减少了6.07％；
4)含储热热电联产机组与电锅炉协调供热的***中，当电锅炉按极限消纳弃风电量的供热量进行供热时，可获得最佳经济性。
综上，本发明可进一步拓展电网弃风消纳空间，节约调度成本，可为电网调度部门制定日前调度计划提供依据。
本发明实施例中的计算条件、图例、表等仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围。

Claims (1)

1.一种基于储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度方法，其特征在于，它包括以下内容：
1)弃风消纳空间数学模型的建立
当储热热电联产机组和电锅炉协调供热时，两者分别产生的一定的消纳弃风空间：
Figure FDA0002260658770000011
其中：Pw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组的***供热时的弃风功率；
Pw0.t表示t时刻仅含热电联产机组的***不供热时的弃风功率；
ΔPw.h.t表示t时刻仅含热电联产机组***供热产生的弃风消纳空间；
ΔPw.ech表示含储热热电联产与电锅炉协调供热时的弃风消纳空间；
ΔPw.ch表示含储热热电联产机组产生的弃风消纳空间；
ΔPEB表示电锅炉产生的弃风消纳空间；
冬季热电联产机组总供热负荷较大，对于含单台电锅炉和热电联产机组的***而言，将含储热热电联产机组供热时产生的弃风消纳空间表示成关于电锅炉供热量PH.e的函数：
Figure FDA0002260658770000012
其中：Cm为热电联产机组背压工况弹性系数；
Cv为固定进汽量下抽取单位蒸汽量时电功率的减少值；
PH.e为电锅炉供热功率；
Ph.cmax为储热装置的最大储热功率；
Pe.max为机组不供热时的最大电出力；
Pe.min为机组不供热时的最小电出力；
Phe1.max为机组最大进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
Phe2.max为机组最小进汽量下工作于背压工况时的供热功率；
Phz为总供热负荷；
电锅炉产生的弃风消纳空间ΔPEB表示为：
ΔPEB＝(1/β)·PH.e (3)
其中：β为电锅炉电热转换效率，取0.99，
仅含热电联产机组的***不供热时的弃风功率表示为：
Figure FDA0002260658770000021
其中：N为常规火电机组的总台数；
R为热电联产机组的总台数；
K为风电机组的台数；
Figure FDA0002260658770000022
为第i台机组在t时刻的最小电出力值，热电联产机组为不供热时的电出力；
为第j台风电机组在t时刻的预测出力；
PL.t为***t时刻的负荷预测值；
仅含热电联产机组的***供热时产生的弃风消纳空间：
Figure FDA0002260658770000024
2)极限消纳弃风的电锅炉供热功率
当***在含储热热电联产机组和电锅炉的综合作用下完全消纳仅由热电联产机组供热时产生的弃风功率时，能同时达到供热和最佳经济性的目的：
Pw.h.t＝ΔPw.ech (6)
得到极限消纳弃风的电锅炉供热功率PH.e.lim的计算公式为：
PH.e.lim＝(Pw0.t-Cv·Phe2.max)·β (7)
即在一定的总供热范围内，完全消纳弃风的电锅炉供热量只与Pw0.t、Cv、Phe2.max和β有关，与***总供热负荷大小无关，依据此原理在规划建设电锅炉项目时，在分析电网风力资源特性和负荷特性的基础上，根据电网结构安排最合适的电锅炉容量，以达到最佳经济性的目的；
3)弃风消纳协调调度建模
a)目标函数
含风电电力***的经济调度以***的发电成本最小为调度目标，为检验储热装置及电锅炉消纳弃风功率的效果，在成本中加入了弃风成本，故弃风消纳协调调度模型的目标函数为：
min(F1(Pi)+F2(Perl.i,Ph.i,Pcr.i)+λ·PW.qf) (8)
其中：F1为常规火电机组的发电成本函数；
F2为热电联产机组的发电成本函数；
Ph.i为总供热功率；
Perl.i为第i台热电联产机组的电出力、
Pcr.i为第i台热电联产机组储热装置的储、放热功率；
Pw.qf为***的弃风功率；
λ为弃风成本系数；
火电机组的发电成本包括煤耗成本及启停成本，
其中：ai、bi、ci为常规机组煤耗成本的二次拟合系数；
Pi.t表示常规机组i在t时刻的电出力；
ui.t表示机组i在t时刻的启停状态，1、0分别表示运行和停机；
Si为机组i的启动成本；
由于热电联产承担供热任务，不能出现停机情况，故其发电成本仅包括煤耗成本，根据含储热热电联产机组的电热运行特性，其某一时刻的煤耗成本为机组剔除储热装置供热量后，将电、热出力折算为纯凝工况下的电功率：
Figure FDA0002260658770000032
其中：ai、bi、ci为热电联产机组的煤耗成本系数，
当热电联产的电出力不变时，不同的充放热计划、不同的含储热热电联产供热功率会产生不同的成本，在非弃风时刻全部由热电联产机组供热，而弃风时刻接入电锅炉消纳弃风，则调度优化主问题下存在两个优化子问题：最优储放热计划子问题和最优电锅炉供热比例子问题，
最优储放热计划子问题在给定某一电锅炉供热比例Ph.i.stem时，对外层调度优化主问题的每一个节点、即所有机组电出力给定时，求得该条件下的最优储放热计划：
Figure FDA0002260658770000033
b)约束条件
协调供热的弃风消纳调度模型除考虑传统的电力***约束条件外，上述约束条件包括负荷平衡约束、机组出力约束、机组爬坡约束、机组启动和停运约束和正、负旋转备用约束，还需考虑热力***约束，包括供热平衡等式约束和储热装置运行约束，
供热平衡约束：
Figure FDA0002260658770000034
其中：
Figure FDA0002260658770000041
为t时刻电锅炉供热功率；
Figure FDA0002260658770000042
为t时刻含储热热电联产机组的总供热功率；
Phz.t为t时刻的热负荷；
储热装置运行约束：
Figure FDA0002260658770000043
式中：
Figure FDA0002260658770000044
表示第i台储热装置在t时刻的储热量；
Figure FDA0002260658770000045
分别表示第i台储热装置的最大储、放热功率；
Si.max表示第i台储热装置的蓄热容量；
表示第i台储热装置在t时刻的储、放热功率；
4)弃风消纳协调调度模型求解
热电联产机组的电出力是其热出力的函数，若热负荷改变时，经济调度主问题中热电联产机组电出力的约束条件会发生改变，故无法用简单的规划软件进行求解，为此，对于电锅炉供热比例集合中的某元素
Figure FDA0002260658770000047
首先随机生成经济调度问题的初始种群，通过修正流程修改每个个体的元素并返回适应度以及相对最优的储放热计划；然后不断迭代求该供热比例下的最经济调度计划，形成与供热比例集合相对应的最优计划集合；最后得到最优电锅炉供热比例以及最经济调度计划结果。
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