CN110544033A - 热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法方法,其包括:S1、确定热电厂的电力***的***参数;S2、根据所述***参数计算未启动储热罐和电锅炉时所述电力***各时段的原始弃风功率;S3、从初始时段开始,基于所设定的评估策略逐时段计算启动储热罐和电锅炉后电力***整体的最小出力并确定电力***内各热电机组、储热罐以及电锅炉的运行状态;S4、计算评估所需的各时段所对应的电力***总的弃风电量并进行评估。本发明能够计算出各时段的弃风功率以及热电厂电出力,统计得到热电厂灵活性改造后***的风电消纳情况以及储热和电锅炉的利用程度等数据,为电力***进行电源规划设计和热电厂进行灵活性改造提供重要依据。
Description
技术领域
本发明涉及电力***规划设计技术领域,尤其涉及一种热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法。
背景技术
热电厂灵活性改造后电力***的风电消纳情况如何,即对改造后风电消纳情况的评估,是电力***进行电源规划设计时需要考虑的重要内容,也是热电厂选择灵活性改造方案的重要依据。
在我国“三北地区”冬季供暖期间,为满足供热需求,热电机组通常“以热定电”的最小出力提高,导致***可接纳风电的空间减小,弃风现象较为严重,提高***风电消纳能力的方法之一是提高热电机组的运行灵活性。提高热电机组的运行灵活性是指在保证供热需求的前提下,增加机组的电出力调节范围,打破热电机组“以热定电”的约束。
目前较常见的热电厂灵活性改造方案是加装储热装置和电锅炉,通过在弃风时段提供补偿供热,降低机组热出力,进而降低机组最小电出力,提高机组的电出力可调范围,增加风电的并网空间。但是现有技术中存在下述问题,即在风电装机容量不变的情况下,随着储热装置容量的增加,***风电消纳量先随之增加再趋于不变,这是由于储热装置仅能将机组的电出力降低至最小电出力,无法辅助机组进行深度调峰,消纳的弃风量有限,虽然加装电锅炉后,根据电锅炉的运行原理,利用热电机组并网前电量进行补偿供热,降低了机组的并网电出力,能够实现深度调峰消纳弃风。但是储热和电锅炉的容量不同,***的风电消纳情况也不同,仍存在一定的问题,具体如下:
现有的对热电厂灵活性改造后***风电消纳情况的评估,主要有两种方法:一种是建立仅含储热或同时含储热和电锅炉的短期调度模型,从日时间尺度仿真分析了储热或电锅炉提升风电消纳能力的效果,但是由于实际模拟调度运行时所采用的数学模型往往与电网实际调度模式存在一定的差异,且模拟运行时表征未来状态的数据众多且难以准确预测,使精确建模的优越性难以体现;一种是建立时序仿真分析模型,对***进行中长期的仿真分析,但是其没有考虑各个热电厂的热负荷及灵活性改造的差异性,分析结果也只能反映各类电源整体运行情况而无法体现各电厂的具体情况,难以为具体某个热电厂制定灵活性改造方案提供有效参考。
为此,需要一种在考虑各个热电厂差异性的基础上,避免建立复杂的优化调度模型,评估热电厂加装储热装置以及电锅炉后***的风电消纳情况的方法。
发明内容
基于此,为解决现有技术所存在的不足,特提出了一种热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法。
一种热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,包括:
S1、确定热电厂的电力***的***参数,所述***参数包括电力***的发电负荷、风电功率、机组参数、各机组各时段开停机状态、热电厂电力***的热负荷以及热电厂电力***所配置的储热装置和电锅炉的容量;
S2、根据所述***参数计算未启动储热装置和电锅炉时所述电力***各时段的原始弃风功率;
S3、从初始时段开始,基于所设定的评估策略逐时段计算启动储热装置和电锅炉后电力***整体的最小出力,确定电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉的运行状态模型并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量;
S4、计算热电厂灵活性改造后的电力***所消纳的弃风电量并进行评估。
可选的,在其中一个实施例中,所述未启动储热装置和电锅炉时***各时段的原始弃风功率,记为Pt W,C,0,对应的计算公式为
Pt W,C,0=|min(0,Pt DX-P t SYS,0)|
其中,下标t表示各时段、t=1,…,T、T为评估时间,上标W,C表示弃风,***等效负荷Pt DX=Dt-Pt W,Dt表示t时段的电力***负荷,Pt W表示t时段电力***的风电出力;P t SYS,0表示t时段未启动储热装置和电锅炉时电力***的最小出力,所述最小出力是通过对电力***内各开机电源的最小电出力求和获得。
可选的,在其中一个实施例中,所述S3中的从初始时段开始,基于所设定的评估策略逐时段计算启动储热装置和电锅炉后电力***整体的最小出力,确定电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉的运行状态模型并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量的步骤包括:
S31、判断原始弃风功率是否为0,是则执行S32,否则执行S33;
S32、确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率以及每一热电机组的增发电功率,进而确定出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34;
S33、确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力以及电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,确定出整个电力***的实际下调峰量后分配至各热电机组并确定出该时段电力***整体的最小电出力并执行S34;
S34、确定所述的电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉所对应的运行状态并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量。
可选的,在其中一个实施例中,所述S32中确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率以及每一热电机组的增发电功率,进而确定出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34的步骤包括:
S321、确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率,对于任意一个热电机组i,其对应的蓄热需求功率计算公式为
其中,为储热装置的容量,为上一时段储热装置的剩余热量,为储热装置的最大储热功率;
S322、确定t时段时,电力***内每一热电机组所期望的发电功率增发量以及求和获取该时段电力***的总发电功率增发量,对于任意一个热电机组i,其对应的发电功率增发量计算公式为
其中,Hi,max为热电机组i的最大抽汽供热功率,Hi,t为热电机组i的供热功率,ci,m为热电机组i在背压工况下的电热出力比,为时段t电力***的总发电功率增发量;
S323、确定每一热电机组的增发电功率,其对应的计算公式为
其中,表示该时段t电力***的剩余发电空间;
S324、确定该时段电力***的整体最小电出力并执行S34,其对应的计算公式为
其中,为热电机组i在以热定电运行方式下的最小出力,即 为热电机组i在纯凝工况下的最小电出力,ci,v2为热电机组i所对应的最小电出力下进气量一定时每抽取单位供热热量时电功率的减小值,Hi,0为常数,其热电机组i所对应的背压工况曲线与其所在坐标系的横坐标的交点值,HC为热电机组i在背压工况下电出力最小时对应的热出力。
可选的,在其中一个实施例中,所述S33中确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力以及电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,进而确定出整个电力***的实际下调峰量后分配至各热电机组并确定出该时段电力***整体的最小电出力并执行S34的步骤包括:
S331、确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力,其对应的计算公式为
其中:
为电锅炉的最大运行功率,ηi为电锅炉的电热转换效率,为储热装置在t时段的最大放热功率, 为储热装置的最大放热功率,为储热装置上一时段末的储热量;
S332、确定电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,其对应的计算公式为其中,为热电机组i所能够提供的最大下调峰功率;
S333、确定整个电力***的实际下调峰量,对应的计算公式为
S334、将所述整个电力***的实际下调峰量分配至各热电机组以确定热电机组i所对应的下调峰量进而计算出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34。
可选的,在其中一个实施例中,所述S334中将所述整个电力***的实际下调峰量分配至各热电机组的具体步骤包括:
S3341、对t时段热电机组i的最大下调峰量进行调峰补偿档位划分,确定热电机组i在各级调峰补偿档位可调用的下调峰总量后将所述下调峰总量分配至给各调峰补偿档位以确定每档位所对应的下调峰量;
S3342、基于所设定的各个热电机组在各所述档位下的分配比例,确定热电机组i所对应的下调峰量进而计算出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34,该时段电力***的整体最小电出力计算公式为
其中,f为所划分的档位级数,为第f档位下热电机组i所对应的下调峰量。
可选的,在其中一个实施例中,所述S34中确定所述的电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉所对应的运行状态并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量的步骤包括:
S341、确定热电机组i所对应的电出力热出力储热量以及电锅炉在该时段的运行状态模型,具体包括下述部分:
(1)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,为热电机组i在以热定电运行方式下的最大出力,表示为 为热电机组i在纯凝工况下的最大电出力,ci,v1为热电机组i所对应的最大电出力下进气量一定时每抽取单位供热热量时电功率的减小值,为热电机组i在热负荷为Hi,t时以热定电运行方式下的最小出力,为热电机组i在热负荷为Hi,t时以热定电运行方式下的最大出力;
(2)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于
则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,为灵活性改造后热电厂电力***的整体电出力上限,表示为:
且
为热电机组i在热负荷为Hi,t时所对应的灵活性改造后热电厂电力***的整体电出力上限,为热电机组i在热负荷为Hi,t时所对应的灵活性改造后热电厂电力***的整体最小电出力;
(3)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于
则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
(4)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于
则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,
(5)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于
则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
S342、根据Pi,t逐时段求和计算以获得热电厂灵活性改造后***的最小电出力P t SYS,1;并计算改造后各时段的弃风功率以确定改造后电力***弃风功率Pt W,C,1,对应的计算公式为Pt W,C,1=|min(0,Pt DX-P t SYS,1)|。
可选的,在其中一个实施例中,所述S4中计算热电厂灵活性改造后的电力***所消纳的弃风电量的步骤包括
鉴于各时段所对应的电力***总的弃风电量的计算通式为
则,对应的热电厂灵活性改造前的弃风电量
热电厂灵活性改造后的弃风电量
热电厂灵活性改造所消纳的弃风电量即为
实施本发明实施例,将具有如下有益效果:
采用了上述技术之后,解决了传统。
本发明能够计算出各时段的弃风功率以及热电厂电出力,统计得到热电厂灵活性改造后***的风电消纳情况以及储热和电锅炉的利用程度等数据,进而帮助规划决策者评估改造后风电消纳情况,为电力***进行电源规划设计和热电厂进行灵活性改造提供重要依据。
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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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。
其中:
图1为本发明所述一个实施例中技术流程图;
图2为传统热电机组电热运行区间;
图3为本发明所述一个实施例中灵活性热电厂电热运行区间;
图4为本发明所述弃风机理图;
图5为本发明所述一个实施例中含灵活性热电厂的电力***风电消纳原理图;
图6为本发明所述一个实施例中供暖中期某周电力平衡图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。可以理解,本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一元件称为第二元件,且类似地,可将第二元件为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件,但其不是同一元件。
为了解决现有技术存在的不足,在本实施例中,特提出了一种热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,以实现热电厂配置储热罐和电锅炉后电力***的弃风功率计算;本发明在传统调峰平衡分析的基础上,提出了含灵活性热电厂的电力***风电消纳能力评估方法,该方法根据热力本地平衡、电力全网平衡的客观实际,为每个热电厂建立含储热和电锅炉的数学模型;并以调峰能力最大、能耗最小、公平调度为原则确定各热电厂内储热和电锅炉的运行策略;通过逐时段的调峰平衡分析确定整个电网的风电接纳情况,从而为***规划决策提供简单、有效的分析工具;如图1-图6;其具体步骤包括:S1、确定热电厂的电力***的***参数,所述***参数包括电力***的发电负荷、风电功率、机组参数、各机组各时段开停机状态、热电厂电力***的热负荷以及热电厂电力***所配置的储热装置和电锅炉的容量;S2、根据所述***参数计算未启动储热装置和电锅炉时所述电力***各时段的原始弃风功率;S3、从初始时段开始,基于所设定的评估策略逐时段计算启动储热装置和电锅炉后电力***整体的最小出力,确定电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉的运行状态模型并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量;S4、计算热电厂灵活性改造后的电力***所消纳的弃风电量并进行评估。本发明可计算出各时段的弃风功率以及热电厂电出力,统计得到热电厂灵活性改造后***的风电消纳情况以及储热和电锅炉的利用程度等数据,用以帮助规划决策者评估改造后风电消纳情况,为电力***进行电源规划设计和热电厂进行灵活性改造提供重要依据。
在一些具体的实施例中,所述S2中未启动储热装置和电锅炉时***各时段的原始弃风功率,记为Pt W,C,0,对应的计算公式为
Pt W,C,0=|min(0,Pt DX-P t SYS,0)|
其中,下标t表示各时段、t=1,…,T、T为评估时间,上标W,C表示弃风,***等效负荷Pt DX=Dt-Pt W,Dt表示t时段的电力***负荷,Pt W表示t时段电力***的风电出力即根据***负荷及风电出力计算***等效负荷Pt DX;P t SYS,0表示t时段未启动储热装置和电锅炉时电力***的最小出力,所述储热装置主要包括储热罐,所述最小出力是通过对电力***内各热电机组开机电源的最小电出力求和获得,所述开机电源的最小电出力依照现行的并网发电厂辅助服务管理办法及各热电厂自身运行经验获得,其中,各热电机组的开机容量则基于节能调度原则,根据该日所需的尖峰可调容量(依据日最大负荷及备用容量)确定;具体的开机电源的最小电出力计算过程为常规技术,本例中未对其进行改进,因此本例中不做具体限定。
在一些具体的实施例中,所述S3中的从初始时段开始,基于所设定的评估策略逐时段计算启动储热装置和电锅炉后电力***整体的最小出力,确定电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉的运行状态模型并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量的步骤包括:
S31、判断原始弃风功率是否为0,是则执行S32,否则执行S33;
S32、确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率以及每一热电机组的增发电功率,进而确定出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34;之所以判断原始弃风功率是否为0,是因为当电力***中没有弃风时,其等效负荷大于改造前电力***最小出力的发电空间部分(本文称之为剩余发电空间)可用来分配给热电机组,以使得热电机组的发电功率大于“以热定电(以热定电是联产***的一种以供热负荷的大小来确定发电量的运行方式)”的发电功率。这样,热电机组就可以利用多发电的机会进行联产供热,给储热装置储热以备后续弃风时段放热使用。更进一步的,在其中一个具体实施例中,所述S32中确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率以及每一热电机组的增发电功率,进而确定出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34的步骤包括:S321、首先求出各储热装置的蓄热需求即确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率,对于任意一个热电机组i,为尽快将该机组储热装置蓄满,其对应的蓄热需求功率计算公式为其中,为储热装置的容量,为上一时段储热装置的剩余热量(对于初始时刻,其对应为零),为储热装置的最大储热功率;S322、确定t时段时,电力***内每一热电机组所期望的发电功率增发量以及求和获取该时段电力***的总发电功率增发量,即考虑到各热电机组该时段热功率最大只能增发Hi,max-Hi,t(Hi,max为机组i的最大抽汽供热功率,Hi,t为机组i的供热功率),因此,对于任意一个热电机组i,该时段期望的发电功率增发量计算公式为其中,Hi,max为热电机组i的最大抽汽供热功率,Hi,t为热电机组i的供热功率,ci,m为热电机组i在背压工况下的电热出力比,求和得到累计期望的总发电功率增发量为即为时段t电力***的总发电功率增发量;S323考虑到该时段***的剩余发电空间可能小于所有热电厂期望的总发电功率增发量,按照各机组发电功率增发量的比例来分配以满足公平原则,则确定每一台热电机组的增发电功率,其对应的计算公式为其中,表示该时段t电力***的剩余发电空间;S324、每台机组的增发电功率叠加热电机组“以热定电”的最小出力即可得到修正后该时段机组的最小电出力即确定该时段电力***的整体最小电出力并执行S34,其对应的计算公式为其中,为热电机组i在以热定电运行方式下的最小出力,即 为热电机组i在纯凝工况下的最小电出力,ci,v2为热电机组i所对应的最小电出力下进气量一定时每抽取单位供热热量时电功率的减小值,Hi,0为常数,其热电机组i所对应的背压工况曲线与其所在坐标系的横坐标的交点值,HC为热电机组i在背压工况下电出力最小时对应的热出力。
S33、确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力以及电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,确定出整个电力***的实际下调峰量后分配至各热电机组并确定出该时段电力***整体的最小电出力并执行S34,目的是因为当***中存在弃风时,各热电厂需要启动储热装置和电锅炉,降低电厂的上网出力,消纳弃风;更进一步的,在其中一个具体实施例中,所述S33中确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力以及电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,进而确定出整个电力***的实际下调峰量后分配至各热电机组并确定出该时段电力***整体的最小电出力并执行S34的步骤包括:S331、确定t时段时,改造后电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力,其对应的计算公式为其中: 为电锅炉的最大运行功率,ηi为电锅炉的电热转换效率,为储热装置在t时段的最大放热功率,为储热装置的最大放热功率,由储热装置上一时段末的储热量和其最大放热功率决定,为一动态值,其中为储热装置上一时段末的储热量;为储热装置的最大放热功率;S332、由最小出力计算改造后机组能够提供的确定电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,即对应的计算公式为其中,为热电机组i所能够提供的最大下调峰功率,为热电厂“以热定电”的最小出力;S333、确定整个电力***的实际下调峰量,对应的计算公式为S334、将所述整个电力***的实际下调峰量分配至各热电机组以确定热电机组i所对应的下调峰量进而计算出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34。更进一步的,在其中一个具体实施例中,所述S334中将所述整个电力***的实际下调峰量分配至各热电机组的具体步骤包括:S3341、对t时段热电机组i的最大下调峰量进行调峰补偿档位划分,确定热电机组i在各级调峰补偿档位可调用的下调峰总量后将所述下调峰总量分配至给各调峰补偿档位以确定每档位所对应的下调峰量;S3342、基于所设定的各个热电机组在各所述档位下的分配比例,确定热电机组i所对应的下调峰量进而计算出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34,该时段电力***的整体最小电出力计算公式为其中,f为所划分的档位级数,为第f档位下热电机组i所对应的下调峰量。以具体下调峰分为3档为例进行说明:由于在当前调峰市场下(东北电力辅助服务市场运营规则(暂行)[Z]),当热电厂上网出力率低于50%时,需要进行调峰补偿,因此以电力***整体调峰费用最小为原则进行下调峰量的分配:下调峰分为3档:基本调峰,无补偿;50%Ci~40%Ci,0~400元/MW;<40%Ci,400~1000元/MW(其中,Ci为机组i的容量)。因此下调峰量分配时按如下顺序分配:基本调峰容量、1档调峰容量、2档调峰容量;即将热电机组i在该时段的最大下调峰量根据基本调峰、深调1档、深调2档划分为>50%Ci、50%Ci~40%Ci、<40%Ci三档,各档的下调峰量为:计算得到***在各档可调用的下调峰总量分别为其次将所计算的整体下调峰量分配给各档,即再将每档总量按各机组各档下调峰量的比例分配给各机组,最后,计算热电机组的电出力,即
S34、确定所述的电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉所对应的运行状态并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量。本步骤是利用得到的热电厂整体电出力Pi,t,以及热电厂所承担的热负荷Hi,t,结合热电厂内部的协调运行,计算热电机组、储热以及电锅炉的运行状态也就是说由S1可知,计算***的弃风功率关键是计算***的最小出力,热电厂灵活性改造后***各时段的最小出力主要与热电厂内储热装置在各时段初的实时热量有关,为了计算储热装置在各时段初的实时热量,就需要计算储热装置在上一时段的储热量或者放热量,由于改造后热电厂的热出力与电出力是热电机组、储热装置和电锅炉共同协调运行实现的,所以需要建立不同运行点下这三者的运行状态模型,以计算储热装置在该时段的储、放热量。更进一步的,在其中一个具体实施例中,所述S34中确定所述的电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉所对应的运行状态并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量的步骤包括:S341、确定热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型储热剩余量以及电锅炉在该时段的运行状态模型,具体包括下述部分:(1)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型、热出力在该时段的运行状态模型、储热剩余量以及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,为热电机组i在以热定电运行方式下的最大出力,表示为 为热电机组i在纯凝工况下的最大电出力,ci,v1为热电机组i所对应的最大电出力下进气量一定时每抽取单位供热热量时电功率的减小值;(2)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于或则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型、热出力在该时段的运行状态模型、储热剩余量以及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,为灵活性改造后热电厂电力***的整体电出力上限,表示为:
且
(3)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于
则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型、热出力在该时段的运行状态模型、储热剩余量以及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
(4)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于
则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型、热出力在该时段的运行状态模型、储热剩余量以及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,
(5)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于
则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型、热出力在该时段的运行状态模型、储热剩余量以及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
S342、根据Pi,t逐时段求和计算以获得热电厂灵活性改造后***的最小电出力P t SYS,1;并计算改造后各时段的弃风功率以确定改造后电力***弃风功率Pt W,C,1,对应的计算公式Pt W,C,1=|min(0,Pt DX-P t SYS,1)|;其中,Pt W ,C,1为改造后***弃风功率,P t SYS,1为热电厂灵活性改造后***最小出力。
在一个具体实施例中,所述S4中计算热电厂灵活性改造后的电力***所消纳的弃风电量的步骤包括鉴于各时段所对应的电力***总的弃风电量的计算通式为则,对应的热电厂灵活性改造前的弃风电量热电厂灵活性改造后的弃风电量热电厂灵活性改造所消纳的弃风电量即为在评估过程中越大,则因灵活性改造所消纳的弃风量就越多。
基于上述技术方案,本发明具体实施例的机组参数见表1,热电机组的各类电源的开机容量,见表2,其中所计算初始时段未启动储热和电锅炉时***的最小出力:P t SYS=8600MW,t=0;所计算初始时段***等效负荷即初始时段电负荷Dt为10034MW,风电出力Pt W为430MW,
则等效负荷为:Pt DX=Dt-Pt W=10034-430=9604MW所计算改造前弃风功率Pt W,C=|min(0,Pt DX-P t SYS)|=0MW;从初始时段开始,逐时段计算启动储热装置和电锅炉后热电厂的最小出力,热电厂改造方案见表3:
表1典型未启动储热罐和电锅炉时***各时段的原始弃风功率,热电厂机组参数
表2各类电源的开机容量(单位MW)
表3热电厂改造方案
如上述方案,本发明选取十台热电机组加装储热和电锅炉进行灵活性改造,加装的储热装置的容量为供暖中期热电机组电出力降低到最小电出力时,储热装置所需要提供的补偿供热功率乘以放热小时数(结合***中弃风的持续时间,储热装置的放热时间取8h),初始时段储热装置热量为0,电锅炉按照各热电机组装机容量的20%进行配置。由于改造前没有弃风,因此执行S32,热电厂提高热出力为储热装置储热,此时热电厂最小出力见表4:
表4热电厂为储热装置储热后的最小出力(单位MW)
储热装置在该时段末(即下一时段初)的实时热量见表5:
表5储热装置该时段末实时热量(单位MWh)
S3:循环上述步骤,计算***总的弃风电量和调峰补助费用:即改造前弃风电量4.98亿kW·h,改造后弃风电量为1.1亿kW·h。由此可见,热电厂灵活性改造后***风电消纳效果显著。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,包括:
S1、确定热电厂的电力***的***参数,所述***参数包括电力***的发电负荷、风电功率、机组参数、各机组各时段开停机状态、热电厂电力***的热负荷以及热电厂电力***所配置的储热装置和电锅炉的容量;
S2、根据所述***参数计算未启动储热装置和电锅炉时所述电力***各时段的原始弃风功率;
S3、从初始时段开始,基于所设定的评估策略逐时段计算启动储热装置和电锅炉后电力***整体的最小出力,确定电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉的运行状态模型并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量;
S4、计算热电厂灵活性改造后的电力***所消纳的弃风电量并进行评估。
2.根据权利要求1所述热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,所述未启动储热装置和电锅炉时***各时段的原始弃风功率,记为Pt W,C,0,对应的计算公式为
Pt W,C,0=|min(0,Pt DX-P t SYS,0)|
其中,下标t表示各时段、t=1,…,T、T为评估时间,上标W,C表示弃风,***等效负荷Pt DX=Dt-Pt W,Dt表示t时段的电力***负荷,Pt W表示t时段电力***的风电出力;P t SYS,0表示t时段未启动储热装置和电锅炉时电力***的最小出力,所述最小出力是通过对电力***内各开机电源的最小电出力求和获得。
3.根据权利要求1所述热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,所述S3中的从初始时段开始,基于所设定的评估策略逐时段计算启动储热装置和电锅炉后电力***整体的最小出力,确定电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉的运行状态模型并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量的步骤包括:
S31、判断原始弃风功率是否为0,是则执行S32,否则执行S33;
S32、确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率以及每一热电机组的增发电功率,进而确定出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34;
S33、确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力以及电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,确定出整个电力***的实际下调峰量后分配至各热电机组并确定出该时段电力***整体的最小电出力并执行S34;
S34、确定所述的电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉所对应的运行状态并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量。
4.根据权利要求3所述热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,所述S32中确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率以及每一热电机组的增发电功率,进而确定出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34的步骤包括:
S321、确定t时段时,电力***内每一热电机组的储热装置所对应的蓄热需求功率,对于任意一个热电机组i,其对应的蓄热需求功率计算公式为
其中,为热电机组i的储热装置的容量,为上一时段热电机组i的储热装置的剩余热量,为热电机组i的储热装置的最大储热功率;
S322、确定t时段时,电力***内每一热电机组所期望的发电功率增发量以及求和获取该时段电力***的总发电功率增发量,对于任意一个热电机组i,其对应的发电功率增发量计算公式为
其中,Hi,max为热电机组i的最大抽汽供热功率,Hi,t为热电机组i的供热功率,ci,m为热电机组i在背压工况下的电热出力比,为时段t电力***的总发电功率增发量;
S323、确定每一热电机组的增发电功率,其对应的计算公式为
其中,表示该时段t电力***的剩余发电空间;
S324、确定该时段电力***的整体最小电出力并执行S34,其对应的计算公式为
其中,为热电机组i在以热定电运行方式下的最小出力,即 为热电机组i在纯凝工况下的最小电出力,ci,v2为热电机组i所对应的最小电出力下进气量一定时每抽取单位供热热量时电功率的减小值,Hi,0为常数,其为热电机组i所对应的背压工况曲线与其所在坐标系的横坐标的交点值,HC为热电机组i在背压工况下电出力最小时对应的热出力。
5.根据权利要求3所述热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,所述S33中确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力以及电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,进而确定出整个电力***的实际下调峰量后分配至各热电机组并确定出该时段电力***整体的最小电出力并执行S34的步骤包括:
S331、确定t时段时,电力***内各热电机组、储热和电锅炉的整体最小电出力,其对应的计算公式为
其中:
为热电机组i的电锅炉的最大运行功率,ηi为热电机组i的电锅炉的电热转换效率,为热电机组i的储热装置在t时段的最大放热功率, 为热电机组i的储热装置的最大放热功率,为热电机组i的储热装置上一时段末的储热量;
S332、确定电力***内所有热电机组所能提供的最大下调峰功率,其对应的计算公式为其中,为热电机组i所能够提供的最大下调峰功率;
S333、确定整个电力***的实际下调峰量,对应的计算公式为
S334、将所述整个电力***的实际下调峰量分配至各热电机组以确定热电机组i所对应的下调峰量进而计算出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34。
6.根据权利要求5所述热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,所述S334中将所述整个电力***的实际下调峰量分配至各热电机组的具体步骤包括:
S3341、对t时段热电机组i的最大下调峰量进行调峰补偿档位划分,确定热电机组i在各级调峰补偿档位可调用的下调峰总量后将所述下调峰总量分配至给各调峰补偿档位以确定每档位所对应的下调峰量;
S3342、基于所设定的各个热电机组在各所述档位下的分配比例,确定热电机组i所对应的下调峰量进而计算出该时段电力***的整体最小电出力并执行S34,该时段电力***的整体最小电出力计算公式为
其中,f为所划分的档位级数,为第f档位下热电机组i所对应的下调峰量。
7.根据权利要求5或者6所述热电厂灵活性改造后的电力***风电消纳评估方法,其特征在于,所述S34中确定所述的电力***内各热电机组、储热装置以及电锅炉所对应的运行状态并计算电力***的储热装置在某一时段的储/放热量的步骤包括:
S341、确定热电机组i所对应的电出力热出力储热量以及电锅炉在该时段的运行状态模型,具体包括下述部分:
(1)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,为热电机组i在以热定电运行方式下的最大出力,表示为 为热电机组i在纯凝工况下的最大电出力,ci,v1为热电机组i所对应的最大电出力下进气量一定时每抽取单位供热热量时电功率的减小值;
(2)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属
于
或则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,为灵活性改造后热电厂电力***的整体电出力上限,表示为:
且
(3)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
(4)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
其中,
(5)、若电力***的整体最小电出力Pi,t以及热电厂所承担的热负荷Hi,t属于则热电机组i所对应的电出力在该时段的运行状态模型热出力在该时段的运行状态模型、储热装置剩余热量及电锅炉在该时段的运行状态模型表示为:
S342、根据Pi,t,逐时段求和计算以获得热电厂灵活性改造后***的最小电出力P t SYS,1;并计算改造后各时段的弃风功率以确定改造后电力***弃风功率Pt W,C,1,对应的计算公式为Pt W,C,1=|min(0,Pt DX-P t SYS,1)|。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述S4中计算热电厂灵活性改造后的电力***所消纳的弃风电量的步骤包括
鉴于各时段所对应的电力***总的弃风电量的计算通式为
则,对应的热电厂灵活性改造前的弃风电量
热电厂灵活性改造后的弃风电量
热电厂灵活性改造所消纳的弃风电量即为
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