CN110489703B - 先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，方法包括：当先进绝热压缩空气储能为充电‑供热模式时，根据压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定第一储能状态约束和第一电热功率约束，从而确定充电‑供热模式下的可行域；当先进绝热压缩空气储能为发电‑供热模式时，根据透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定第二储能状态约束和第二电热功率约束，从而确定发电‑供热模式下的可行域。本发明实现运行可行域的确定，可用于评估***运行灵活性、供能能力和调节裕量，为提升调度指令跟踪提供可视化分析工具，指导***参数设计、结构改进和运行优化。
Description
技术领域
本发明属于新型能源技术领域，尤其涉及一种先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法。
背景技术
先进绝热压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air EnergyStorage，AA-CAES)是一项极具发展潜力和应用前景的大规模物理储能技术，具有储能容量大、效率高、无环境污染等优点，且天然具备热电联供联储能力，可作为能源转换单元和综合储能设备接入综合能源***，提高***运行的灵活性，解决由新能源出力波动和电、热负荷峰谷交错造成的弃风问题，实现不同能源优势互补和高效利用。
针对先进绝热压缩空气储能在电力***和综合能源***的应用目前已有一套较完备的热力学分析和***建模方法，适用于电源规划、运行调度和市场竞标等多类优化问题。在含先进绝热压缩空气储能综合能源***容量规划、实时调度和调度可视化等诸多场景中，通过对先进绝热压缩空气储能热电联供模式的运行可行域分析，对先进绝热压缩空气储能的参数设计、结构改进和运行优化具有指导意义。但目前尚无针对先进绝热压缩空气储能热电联供模式的运行可行域分析方法，缺乏分析先进绝热压缩空气储能热电联供模式运行特点和运行策略的实用化工具，也难以对先进绝热压缩空气储能运行灵活性、调节裕度和调度指令跟踪能力等进行评估。
因此，对先进绝热压缩空气储能热电联供模式的运行可行域进行分析是目前业界亟待解决的需要课题。
发明内容
本发明实施例提供一种先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，为解决目前业界亟待解决的需要课题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，包括：
当先进绝热压缩空气储能为充电-供热模式时，根据所述先进绝热压缩空气储能中压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第一储能状态约束和第一电热功率约束；
根据所述第一储能状态约束和所述第一电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述充电-供热模式下的运行可行域；
当先进绝热压缩空气储能为发电-供热模式时，根据所述先进绝热压缩空气储能中透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第二储能状态约束和第二电热功率约束；
根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域。
根据本发明实施例的第二个方面，还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法。
根据本发明实施例的第三个方面，还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法。
本发明实施例提供一种先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，该方法通过对先进绝热压缩空气储能发电-供热和充电-供热两种模式下的运行可行域进行分析，根据先进绝热压缩空气储能实际热力学动态过程，分析获取关键系数，根据关键系数确定先进绝热压缩空气储能的运行约束，即电热功率约束和储能状态约束，根据运行约束确定运行可行域，从而实现运行可行域的确定，可用于评估先进绝热压缩空气储能***运行灵活性、供能能力和调节裕量，为提升调度指令跟踪效果提供了一种可视化分析工具，此外也可用于指导先进绝热压缩空气储能***参数设计、结构改进和运行优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法整体流程示意图；
图2为本发明实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法中充电-供热模式下的运行可行域示意图；
图3为本发明又一实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法中充电-供热模式下的运行可行域示意图；
图4为本发明实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法中发电-供热模式下的运行可行域示意图；
图5为本发明又一实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法中发电-供热模式下的运行可行域示意图；
图6为本发明实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法中以热定电运行策略生成的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法中以电定热运行策略生成的流程示意图；
图8为本发明实施例提供的电子设备整体结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在本发明的一个实施例中提供一种先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，图1为本发明实施例提供的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法整体流程示意图，该方法包括：方法，其特征在于，包括：S101，当先进绝热压缩空气储能为充电-供热模式时，根据所述先进绝热压缩空气储能中压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第一储能状态约束和第一电热功率约束；
具体地，先进绝热压缩空气储能的热电联供模式包括充电-供热模式和发电-供热模式。在对充电-供热模式下的运行可行域进行分析时，先通过热力学分析获取压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比c1和压缩过程进气流量与压缩功率之比α1，根据c1和α1确定先进绝热压缩空气储能的第一储能状态约束和第一电热功率约束。其中，第一储能状态约束采用双SOC(State-of-Charge，荷电状态)模型刻画充电过程中储气室气压和储热罐储热量的动态变化过程进行描述，第一电热功率约束包括供热侧换热器放热功率约束、压缩侧换热器吸热功率约束和压缩机压缩功率约束等。
S102，根据所述第一储能状态约束和所述第一电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述充电-供热模式下的运行可行域；
其中，先进绝热压缩空气储能在充电-供热模式下的运行可行域为先进绝热压缩空气储能在充电-供热模式下运行参数的可行范围，运行参数如充电功率和供热侧换热器的放热功率，但本实施例不限于这两种运行参数。根据第一储能状态约束和第一电热功率约束确定先进绝热压缩空气储能在充电-供热模式下的运行可行域，本实施例不限于运行可行域的确定方法。
S103，当先进绝热压缩空气储能为发电-供热模式时，根据所述先进绝热压缩空气储能中透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第二储能状态约束和第二电热功率约束；
在对发电-供热模式下的运行可行域进行分析时，先通过透平侧换热器放热功率与发电功率之比c2和压膨胀过程进气流量与膨胀功率之比α2，根据c2和α2确定先进绝热压缩空气储能的第二储能状态约束和第二电热功率约束。其中，第二储能状态约束采用双SOC(State-of-Charge，荷电状态)模型刻画发电过程中储气室气压和储热罐储热量的动态变化过程进行描述，第二电热功率约束包括供热侧换热器放热功率约束、透平侧换热器放热功率约束和膨胀机膨胀功率约束等。
S104，根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域。
其中，先进绝热压缩空气储能在发电-供热模式下的运行可行域为先进绝热压缩空气储能在发电-供热模式下运行参数的可行范围，运行参数如发电功率和供热侧换热器的放热功率，但本实施例不限于这两种运行参数。根据第二储能状态约束和第二电热功率约束确定先进绝热压缩空气储能在发电-供热模式下的运行可行域，本实施例不限于运行可行域的确定方法。
本实施例对先进绝热压缩空气储能发电-供热和充电-供热两种模式下的运行可行域进行分析，根据先进绝热压缩空气储能实际热力学动态过程，分析获取关键系数，根据关键系数确定先进绝热压缩空气储能的运行约束，即电热功率约束和储能状态约束，根据运行约束确定运行可行域，从而实现运行可行域的确定，可用于评估先进绝热压缩空气储能***运行灵活性、供能能力和调节裕量，为提升调度指令跟踪效果提供了一种可视化分析工具，此外也可用于指导先进绝热压缩空气储能***参数设计、结构改进和运行优化。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比为：
其中，c1为所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比，
为t时段压缩侧换热器吸热功率，
为t时段充电功率，ηc为电动机效率，
为末级压缩机换热器换热效率，
为末级压缩机出口空气温度，TTESL为低温储热罐温度，Ti c,in为第i级压缩机入口空气温度，Ti c,out为第i级压缩机出口空气温度，Nc为压缩机级数；
所述压缩过程进气流量与压缩功率之比为：
其中，α1为所述压缩过程进气流量与压缩功率之比，
为t时段压缩机压缩功率，
为t时段压缩侧空气质量流量，κ为空气绝热指数，Rg为理想气体常数；
所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比为：
其中，c2为所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比，
为t时段透平侧换热器放热功率，
为t时段发电功率，ηg为发电机效率，TGS为储气室温度，Ti e,in为第i级膨胀机入口空气温度，Ti e,out为第i级膨胀机出口空气温度，Ne为膨胀机级数；
所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比为：
其中，α2为所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，
为t时段膨胀机膨胀功率，
为t时段透平侧空气质量流量。
具体地，本实施例中先进绝热压缩空气储能的运行可行域分析需要用到四个重要系数，本实施例描述了这四个系数的定义和表达式。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述第一储能状态约束包括：
其中，
为t时段储气室的气压，
为t-1时段储气室的气压，VGS为储气室的容量，TGS为储气室的温度，Rg为理想气体常数，α1为所述压缩过程进气流量与压缩功率之比，ηc为电动机效率，
为t时段高温储热罐的储热量，
为t-1时段高温储热罐的储热量，H为高温储热罐储热量下限，
为高温储热罐储热量上限，
为t时段的充电功率，c1为所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比，Δt为单位调度时段间隔；
所述第一电热功率约束包括：
其中，
为供热侧换热器的放热功率，hhout,max为供热侧换热器的最大放热功率，pc,max为所述先进绝热压缩空气储能的充电功率上限，hcin,max为压缩侧换热器的吸热功率上限，pCAESc,max为压缩机的压缩功率上限，ηc为电动机效率，
为由储气室气压上限
确定的充电功率上限；
所述第二储能状态约束包括：
其中，p为储气室气压下限，ηg为发电机效率，α2为所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，c2为所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比，
为t时段发电功率；
第二电热功率约束包括：
其中，pg,max为所述先进绝热压缩空气储能的发电功率上限，heout,max为透平侧换热器的放热功率上限，pCAESe,max为膨胀机的膨胀功率上限，
为由储气室气压下限p确定的发电功率上限。
具体地，热电联供模式运行约束包括储能状态约束和电热功率约束，本实施例给出充电-供热模式和发电-供热模式下先进绝热压缩空气储能的运行约束。
在上述实施例的基础上，本实施例中根据所述第一储能状态约束和所述第一电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述充电-供热模式下的运行可行域的步骤具体包括：根据所述第一储能状态约束和所述第一电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述充电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标；根据所述充电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标，确定所述充电-供热模式下的运行可行域；其中，所述充电-供热模式下运行可行域的横坐标为充电功率，纵坐标为供热功率；
具体地，在充电-供热模式下，根据第一储能状态约束和第一电热功率约束，确定先进绝热压缩空气储能在当前时段运行可行域边界和顶点坐标的解析表达式，绘制充电-供热模式下的先进绝热压缩空气储能运行可行域，运行可行域的形状和特点如图2和图3所示。运行可行域的顶点坐标如下：
若
且
运行可行域为OAEF，由充电功率上限和储热量下限确定。
若
且
运行可行域为OABHG，由充电功率上限、储热量下限和供热功率上限确定。
若
且
可行域为OABJKD，由充电功率上限和储热量上下限和供热功率上限确定。
若
且
可行域为OABCD，由储热量上下限和供热功率上限确定。
若
且
运行可行域为矩形OLPQ，由充电功率上限和换热器换热功率上限确定，该状态下运行最为灵活。
若
且
可行域为OLRSN，由充电功率上限、换热器换热功率上限和储热装置储热量上限确定。
若
且
可行域为OLMN，由换热器换热功率上限和储热装置储热量上限确定。
根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域的步骤具体包括：根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标；根据所述发电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标，确定所述发电-供热模式下的运行可行域；其中，所述发电-供热模式下运行可行域的横坐标为发电功率，纵坐标为供热功率。
具体地，在发电-供热模式下，根据第二储能状态约束和第二电热功率约束，确定先进绝热压缩空气储能在当前时段运行可行域边界和顶点坐标的解析表达式，绘制发电-供热模式下的先进绝热压缩空气储能运行可行域，运行可行域的形状和特点如图4和图5所示。运行可行域的顶点坐标如下：
若
且
可行域为矩形OABG，由发电功率上限和供热换热器最大放热功率确定。
若
且
可行域为OACDF，由发电功率上限、供热换热器最大放热功率以及储热装置储热量下限确定。
若
可行域为OACE，由供热换热器最大放热功率以及储热装置储热量下限确定。
当先进绝热压缩空气储能采用固定效率模型时，所有运行约束为线性约束，先进绝热压缩空气储能运行可行域为凸多边形，关键系数c1、c2分别对应两种运行状态下由储热量上下限确定的可行域边界的斜线斜率的绝对值。由于储气室气压与储热罐储热量状态随运行过程变化，先进绝热压缩空气储能的运行可行域是时变的，由当前时段运行可行域和实际运行点可确定下一时段的运行可行域。
运行可行域的面积和形状反映了先进绝热压缩空气储能运行的灵活性，可行域形状越接近矩形，表明该时段发(充)电功率和供热功率的相互制约力越小，先进绝热压缩空气储能运行灵活性越好。最理想情况是可行域边界仅由供热换热器放热功率上限、压缩功率上限和膨胀功率上限确定，此时可行域面积最大，调节范围最广。
运行点与运行可行域边界的相对距离反映了先进绝热压缩空气储能的调节裕量。如果运行点位于可行域边界，则该边界对应的约束为该时段先进绝热压缩空气储能的供能限制因素。如果实际运行中运行点往往处于同一可行域边界，则该边界对应***参数设置可能不合理，以此指导先进绝热压缩空气储能***的参数优化。
本实施例考虑了先进绝热压缩空气储能实际热力学动态过程，考虑了电、热功率约束和储能状态约束，为理解先进绝热压缩空气储能热、电之间的复杂耦合和相互制约关系，评估***运行灵活性、供能能力和调节裕量提供了一种可视化分析工具。可广泛应用于含先进绝热压缩空气储能综合能源***容量规划、实时调度和调度可视化等诸多场景，对先进绝热压缩空气储能的参数设计、结构改进和运行优化具有指导意义。
在上述各实施例的基础上，本实施例中根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域的步骤之后还包括：若所述先进绝热压缩空气储能的调度指令超过所述先进绝热压缩空气储能的供能能力和调节范围，且所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的储热量下限或储气室气压下限越界，则调节所述先进绝热压缩空气储能的透平进气温度以改变所述发电-供热模式下运行可行域的形状，使所述调度指令位于改变后的所述运行可行域的边界。
具体地，实时调度中要求先进绝热压缩空气储能在满足运行约束的同时尽可能跟踪电、热功率调度指令。如果调度指令超过先进绝热压缩空气储能供能能力和调节范围，可以通过调节透平进气温度等运行参数改变运行可行域的形状使调度指令点位于可行域边界以跟踪调度指令。但该方法只适用于发电-供热模式下储热量下限或储气室气压下限越界的情况。
在上述实施例的基础上，本实施例中调节所述先进绝热压缩空气储能的透平进气温度的步骤具体包括：通过如下公式对所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比和所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比进行修正，以确定所述透平进气温度调节量：
α′2＝χα2；
其中，c′2为c2修正后的结果，c2为所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比，α′2为α2修正后的结果，α2为所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，TGS为储气室的温度，χ为透平进气温度额定值与实际值之比，Ti e,in为第i级膨胀机入口空气温度，Ti e,out为第i级膨胀机出口空气温度，Ne为膨胀机级数。
具体地，采取调节透平进气温度的方式改变***供热比，仅需通过修正透平侧2个关键系数c2、α2来表征供热比的变化。设透平进气温度额定值与实际值之比为χ，额定运行参数下透平侧关键系数取值为c2、α2，改变透平进气温度后关键系数仍为常数，理论上降低透平进气温度可以提高先进绝热压缩空气储能***供热比。
在上述各实施例的基础上，本实施例中根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域的步骤之后还包括：若所述先进绝热压缩空气储能的调度指令超出所述先进绝热压缩空气储能的运行参数调节范围，则使所述先进绝热压缩空气储能按以热定电或以电定热方式运行。
具体地，如果先进绝热压缩空气储能的调度指令超出运行参数调节范围，先进绝热压缩空气储能可根据先进绝热压缩空气储能***要求按以热定电或以电定热方式运行，分析调度指令越限情况，得到以热定电和以电定热方式下先进绝热压缩空气储能跟踪调度指令的运行策略分布，如图6和图7所示。
在上述实施例的基础上，本实施例中在根据所述先进绝热压缩空气储能中压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第一储能状态约束和第一电热功率约束之前还包括：在宽工况下，根据压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比分别与所述压缩机压缩功率之间的函数关系，确定所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和所述压缩过程进气流量与压缩功率之比；在根据所述先进绝热压缩空气储能中透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第二储能状态约束和第二电热功率约束的步骤之前还包括：在宽工况下，根据所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比和所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比与所述膨胀机膨胀功率之间的函数关系，确定所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比和所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比。
具体地，本实施例考虑到宽工况的影响，由于关键系数与压缩机和膨胀机的性能参数有关，需得到宽工况下压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比βc和压缩过程进气流量与压缩功率之比ηc分别与所述压缩机压缩功率PCAES,c之间的函数关系，透平侧换热器放热功率与发电功率之比βe和所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比ηe与所述膨胀机膨胀功率PCAES,e之间的函数关系，即
βc＝f1(PCAES,c)；
ηc＝f3(PCAES,c)；
βe＝f2(PCAES,e)；
ηe＝f4(PCAES,e)；
将其代入关键系数表达式中，此时4个关键系数均不再是常数，从而确定计及宽工况影响的先进绝热压缩空气储能运行可行域，运行可行域是非凸的。
本实施例首先考虑先进绝热压缩空气储能电、热功率约束和储能状态约束，提出先进绝热压缩空气储能发电-供热和充电-供热两种模式下运行可行域确定方法；其次，给出运行可行域的形状、特点和影响因素；然后，提出考虑宽工况、改变供热比等情况下先进绝热压缩空气储能运行可行域的确定方法；最后基于运行可行域提出实时调度中先进绝热压缩空气储能为跟踪调度指令定量调整运行参数的方法以及以热定点和以电定热方式下的运行策略。本实施例为直观展示先进绝热压缩空气储能热电耦合关系，评估***运行灵活性、供能能力和调节裕量，提升调度指令跟踪效果提供了一种可视化分析工具，此外也可用于指导先进绝热压缩空气储能***参数设计、结构改进和运行优化。
本实施例提供一种电子设备，图8为本发明实施例提供的电子设备整体结构示意图，该设备包括：至少一个处理器801、至少一个存储器802和总线803；其中，
处理器801和存储器802通过总线803完成相互间的通信；
存储器802存储有可被处理器801执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：当先进绝热压缩空气储能为充电-供热模式时，根据压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定第一储能状态约束和第一电热功率约束，从而确定充电-供热模式下的可行域；当先进绝热压缩空气储能为发电-供热模式时，根据透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定第二储能状态约束和第二电热功率约束，从而确定发电-供热模式下的可行域。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：当先进绝热压缩空气储能为充电-供热模式时，根据压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定第一储能状态约束和第一电热功率约束，从而确定充电-供热模式下的可行域；当先进绝热压缩空气储能为发电-供热模式时，根据透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定第二储能状态约束和第二电热功率约束，从而确定发电-供热模式下的可行域。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，其特征在于，包括：
当先进绝热压缩空气储能为充电-供热模式时，根据所述先进绝热压缩空气储能中压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第一储能状态约束和第一电热功率约束；
根据所述第一储能状态约束和所述第一电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述充电-供热模式下的运行可行域；
当先进绝热压缩空气储能为发电-供热模式时，根据所述先进绝热压缩空气储能中透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第二储能状态约束和第二电热功率约束；
根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域；
所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比为：
其中，c1为所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比，
为t时段压缩侧换热器吸热功率，
为t时段充电功率，ηc为电动机效率，
为末级压缩机换热器换热效率，
为末级压缩机出口空气温度，TTESL为低温储热罐温度，Ti c,in为第i级压缩机入口空气温度，Ti c,out为第i级压缩机出口空气温度，Nc为压缩机级数；
所述压缩过程进气流量与压缩功率之比为：
其中，α1为所述压缩过程进气流量与压缩功率之比，
为t时段压缩机压缩功率，
为t时段压缩侧空气质量流量，κ为空气绝热指数，Rg为理想气体常数；
所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比为：
其中，c2为所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比，
为t时段透平侧换热器放热功率，
为t时段发电功率，ηg为发电机效率，TGS为储气室温度，Ti e,in为第i级膨胀机入口空气温度，Ti e,out为第i级膨胀机出口空气温度，Ne为膨胀机级数；
所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比为：
其中，α2为所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，
为t时段膨胀机膨胀功率，
为t时段透平侧空气质量流量。
2.根据权利要求1所述的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，其特征在于，所述第一储能状态约束包括：
其中，
为t时段储气室的气压，
为t-1时段储气室的气压，VGS为储气室的容量，TGS为储气室的温度，Rg为理想气体常数，α1为所述压缩过程进气流量与压缩功率之比，ηc为电动机效率，
为t时段高温储热罐的储热量，
为t-1时段高温储热罐的储热量，H为高温储热罐储热量下限，
为高温储热罐储热量上限，
为t时段的充电功率，c1为所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比，Δt为单位调度时段间隔；
所述第一电热功率约束包括：
其中，
为供热侧换热器的放热功率，hhout,max为供热侧换热器的最大放热功率，pc,max为所述先进绝热压缩空气储能的充电功率上限，hcin,max为压缩侧换热器的吸热功率上限，pCAESc,max为压缩机的压缩功率上限，ηc为电动机效率，
为由储气室气压上限
确定的充电功率上限；
所述第二储能状态约束包括：
其中，p为储气室气压下限，ηg为发电机效率，α2为所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，c2为所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比，
为t时段发电功率；
第二电热功率约束包括：
其中，pg,max为所述先进绝热压缩空气储能的发电功率上限，heout,max为透平侧换热器的放热功率上限，pCAESe,max为膨胀机的膨胀功率上限，
为由储气室气压下限p确定的发电功率上限。
3.根据权利要求1所述的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，其特征在于，根据所述第一储能状态约束和所述第一电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述充电-供热模式下的运行可行域的步骤具体包括：
根据所述第一储能状态约束和所述第一电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述充电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标；
根据所述充电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标，确定所述充电-供热模式下的运行可行域；其中，所述充电-供热模式下运行可行域的横坐标为充电功率，纵坐标为供热功率；
根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域的步骤具体包括：
根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标；
根据所述发电-供热模式下运行可行域的边界和运行可行域的顶点坐标，确定所述发电-供热模式下的运行可行域；其中，所述发电-供热模式下运行可行域的横坐标为发电功率，纵坐标为供热功率。
4.根据权利要求1-3任一所述的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，其特征在于，根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域的步骤之后还包括：
若所述先进绝热压缩空气储能的调度指令超过所述先进绝热压缩空气储能的供能能力和调节范围，且所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的储热量下限或储气室气压下限越界，则调节所述先进绝热压缩空气储能的透平进气温度以改变所述发电-供热模式下运行可行域的形状，使所述调度指令位于改变后的所述运行可行域的边界。
5.根据权利要求4所述的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，其特征在于，调节所述先进绝热压缩空气储能的透平进气温度的步骤具体包括：
通过如下公式对所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比和所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比进行修正，以确定所述透平进气温度调节量：
α’2＝χα2；
其中，c'2为c2修正后的结果，c2为所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比，α'2为α2修正后的结果，α2为所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，TGS为储气室的温度，χ为透平进气温度额定值与实际值之比，Ti e,in为第i级膨胀机入口空气温度，Ti e,out为第i级膨胀机出口空气温度，Ne为膨胀机级数。
6.根据权利要求1-3任一所述的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，其特征在于，根据所述第二储能状态约束和所述第二电热功率约束，确定所述先进绝热压缩空气储能在所述发电-供热模式下的运行可行域的步骤之后还包括：
若所述先进绝热压缩空气储能的调度指令超出所述先进绝热压缩空气储能的运行参数调节范围，则使所述先进绝热压缩空气储能按以热定电或以电定热方式运行。
7.根据权利要求1所述的先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法，其特征在于，在根据所述先进绝热压缩空气储能中压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第一储能状态约束和第一电热功率约束之前还包括：
在宽工况下，根据压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和压缩过程进气流量与压缩功率之比分别与所述压缩机压缩功率之间的函数关系，确定所述压缩侧换热器吸热功率与充电功率之比和所述压缩过程进气流量与压缩功率之比；
在根据所述先进绝热压缩空气储能中透平侧换热器放热功率与发电功率之比和膨胀过程进气流量与膨胀功率之比，确定所述先进绝热压缩空气储能的第二储能状态约束和第二电热功率约束的步骤之前还包括：
在宽工况下，根据所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比和所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比与所述膨胀机膨胀功率之间的函数关系，确定所述透平侧换热器放热功率与发电功率之比和所述膨胀过程进气流量与膨胀功率之比。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述先进绝热压缩空气储能热电联供运行可行域分析方法的步骤。
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