CN108009683A - 一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，属于热电联产电热解耦调控技术领域，本发明的创新主要是在用概算指标法计算各类热用户热负荷的基础上，将热负荷预测与负荷优化分配结合起来，确立调峰电锅炉的控制策略，建立以系统运行煤耗量最小化为目标函数的系统模型，准确地计算出在不同调峰比k下调峰电锅炉的节煤效果与消纳弃风效果，以此得出最佳调峰比。在进行冬季供暖电网调峰的基础上，实现电网发电、产热与用户用电、用热平衡的目的，对于参与调峰的电锅炉负荷予以一定的补偿措施，使得电网与用户获得双赢的效果。
Description
技术领域
本发明涉及热电联产电热解耦调控技术领域，具体是一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法。
技术背景
我国北方地区发电单元结构较为单一，以火电机组为主，其中热电机组占有相当大的比例，也是主要的供热热源。东北地区老旧热电机组因调峰能力不足等原因需要改造。热电联产机组自身“以热定电”的运行方式因优先考虑热负荷的需求，从而使得对电负荷需求侧提供的电能会过少或过多，热电耦合关系严重制约了机组的调峰能力，造成电网电压频率的波动。
传统的热电联产机组可分为背压式机组和凝汽式机组。背压式机组将汽轮机的所有乏汽送入供热蒸汽管网进行供热，在优先满足一定供热功率的条件下发电功率固定无法调节，严格按“以热定电”方式运行。凝汽式热电联产机组(凝汽机组)的热负荷和电负荷没有严格的制约关系，在某一确定的热负荷下，电负荷可以在一定的范围内进行调整，即发电功率具有一定的调节范围，即便如此，可调范围并不能有效提高机组调峰能力，其运行方式也属于“以热定电”。当前现状还不能完全对热电机组进行有效改进，不能解耦“以热定电”的运行方式。虽然针对热电机组调峰能力优化控制的研究方法，已做出了不少可行性研究，并在一定程度上也有取得一些进展及成果，但是这些研究并没有从根本上解耦这种运行方式，只是在一定的可调范围内进行调峰，不能灵活可靠地提高机组调峰能力。供热功率和发电功率仍存在一种耦合关系，当超出可调范围后，机组仍然不能很好地应对。
另一方面，我国风电产业有相当一部分都集中在北方地区，每年风电并网量也逐年增加，但是风电的大规模发展随之带来的消纳问题也越来越严重，弃风所带来的能源浪费不容小觑。若能充分利用弃风所浪费的能源，将会对未来能源格局变化带来很大影响。
发明内容：
为实现电热解耦运行及达到最优运行状态和尽可能消纳弃风这一目标，本发明提出一种大容量直控负荷用于热电联产电热解耦的调控方法，建立以系统运行煤耗量最小化为目标函数的系统模型，在达到电热解耦要求的同时，还能够实现经济性优化调度，使系统运行达到最优状态，降低运行成本，增加风电上网电量，减少弃风。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，具体操作步骤如下：
步骤1、用概算指标法来计算各类热用户的热负荷。概算指标法包括体积指标法和面积指标法。本发明的热负荷调度主要是针对第二天，即从0点开始到24点截止，这0-24小时以内的热负荷变化情况，因此需要对其进行短期热负荷预测。目前的气象预报能对未来24小时不同时段的室外温度进行预测。采用面积热指标法，同时根据建筑物面积计算出热负荷需求，以此来对热负荷进行预测。最后绘制出热负荷随室外温度变化图和热负荷持续时间图。
步骤1.1、热负荷计算
用概算指标法来计算各类热用户的热负荷。概算指标法包括体积指标法和面积指标法。
步骤1.1.1、体积热指标法
Qv＝(1+u)qvV0(tn-tw)×10-3 (1)
式中：Qv—采暖设计热负荷(kW)；V0—建筑物的外围体积(m3)；tn—室内计算温度(℃)；tw—室外计算温度(℃)；u—建筑物空气渗透系数，民用建筑物一般取0，对于工业热负荷考虑必须考虑u，不同的建筑物u值不同；qv—建筑物的采暖体积热指标，表示当室内外温度差为1℃时，每1m3建筑物外围体积的采暖热负荷。
步骤1.1.2面积热指标法
Qs＝qsA (2)
式中：Qs—采暖设计热负荷(kW)；qs—建筑物采暖面积热指标(W/m2)；A—建筑物的建筑面积(m2)。
步骤1.2、负荷预测
本发明的热负荷调度主要是针对第二天，即从0点开始到24点截止，这0-24小时的热负荷变化情况，因此需要对其进行短期热负荷预测。目前的气象预报能对未来24小时不同时段的室外温度进行预测。采用面积热指标法，同时根据建筑物面积可计算出热负荷需求，以此来对热负荷进行预测。则根据式(3)对未来一天的热负荷进行预测:
Qs＝∑kf(t-tn) (3)
式中：k—建筑物围护结构综合传热系数(W/(m2g℃))；f—建筑物围护结构的面积(m2)；t—室外温度(℃)；tn—供暖期室内设计计算温度(℃)。
步骤1.3、热负荷图
步骤1.3.1、热负荷随室外温度变化图
热负荷随室外温度变化图能反应季节性热负荷的变化规律，它是以热负荷为纵坐标、室外温度为横坐标绘制的，其中建筑物的采暖热负荷同室内外温差成正比，其表达式如下:
式中：Qt—温度t下供热系统的实际热负荷(GJ/h)；Qn—供热系统中供暖热用户的设计热负荷(GJ/h)；tn—室内计算温度(℃)；tw—室外计算温度(℃)。
步骤1.3.2热负荷持续时间图
热负荷持续时间图是表示全年内供热系统的热负荷大于或等于某热负荷的持续小时数的曲线图，描述了热负荷与持续时间的关系，对热网的规划设计有重大意义。热负荷时间图的纵坐标表示热负荷，横坐标表示大于等于某热负荷的持续小时数，其加绘制方法为：根据供暖热负荷随室外温度变化图，取图上一点a1(对应的室外温度为t1)向右引一条水平线，和相对应的总小时数n1向上引的垂直线交于点b1，此b1点则表示Qt＞Q(t1)的全年持续时间为n1。再依次由第Ⅱ象限的a2，a3，…，ak，作出第I象限的b2，b3，…，bk各点，则b1，b2，…，bk各点的连线即为供热系统的热负荷持续时间图，且曲线与两坐标轴之间的面积即为全年采暖热负荷。全年采暖热负荷有以下关系:
式中：—温度t下热网的年耗热量(GJ)；Qt—室外温度为t时热网的热负荷需求(GJ/h)；nt—温度t在标准年中出现的时间(h)；Qa—热网的年耗热量(GJ)；3.6—换算系数。
步骤2：热电机组(背压式和抽凝式)供热计算，推导出二级网热平衡方程和一级网热平衡方程。
步骤2.1、热电机组供热计算
步骤2.1.1、背压式机组
当一台背压式汽轮机维持稳定的背压给热用户供汽时，其供热量为：
Qe＝DeΔHe/1000 (13)
式中：Qe—背压式机组的供热量(GJ/h)；De—背压式机组供热蒸汽量(t/h)；ΔHe—蒸汽的供热量(kJ/kg)；1000一换算系数。
步骤2.1.2、抽凝式机组
热电厂的供热量为:
Qc＝DcΔHc/1000 (14)
ΔH＝Hp-Hh (15)
式中：Qc—抽凝式机组的供热量(GJ/h)；Dc—抽凝式机组的供热蒸汽量(t/h)；ΔHc—蒸汽焓降(kJ/kg)；Hp—供热抽汽的比焓(kJ/kg)；Hh—供热返回水和补充水的混合比焓(kJ/kg)。
步骤2.2、二级网热平衡方程
二级供热管网将热量传输给所连接的热用户，热用户的热负荷需求等于二级网输送给热用户的热量。燃煤热源仅承担二级网热用户的基本负荷，其余热负荷由各二级网的调峰电锅炉承担，即:
Qex+Qe＝Q (16)
Q＝Gsc(θgs-θhs)/3600 (17)
式中：Q—二级网的热负荷需求(GJ/h)；Qex—一级网传输给二级网的热量(GJ/h)；Gs—二级网循环水流量(kg/h)；c—热水比热(GJ/(kg-℃)；Fr—散热器的散热面积(m2)；c、f—散热器常数；θgs、θhs—二级网供水温度和回水温度(℃)。
步骤2.3、一级网热平衡方程
一级网循环泵在换热站和二级网循环泵之间进行热交换。假设一、二级网换热无损失，则热电厂各热电机组供热量之和等于传输给二级网的热量之和；热电厂装有N台热电机组，与L个换热站直接相连，则:
式中：—第n台热电机组的供热量(GJ/h)；—一级网传输给第l个二级网的热量(GJ/h)。
步骤3：实施控制策略。根据二级热网调峰电锅炉配置原则：热力系统中主热源为热电厂，承担基础热负荷；电锅炉为调峰热源，承担二级网剩余、波动的热负荷。若己知二级网的热负荷持续时间图，则热电厂和各二级网电锅炉联合供热的热负荷分配情况如图1所示。
步骤3.1、电锅炉的运行特性
步骤3.1.1、电锅炉调峰形式
热电厂承担的基础负荷和各二级热网调峰电锅炉承担的调峰负荷比重是集中供热系统调峰热源优化设置的重要参数，也是确定电锅炉容量的重要参数。本发明将主热源(热电厂)供给各二级网的最大热负荷占其设计热负荷的比例定义为各二级网的基本负荷比，其表达式为：
式中:αl—第l个二级网的基本负荷比；Qexl—主热源供给第l个二级网的最大热负荷(GJ/h)；Ql—第l个二级网的设计热负荷(GJ/h)。
将主热源热电厂承担的热负荷占供热系统的热负荷的比例定义为主热源的基本负荷比，也即系统的平均负荷比，其表达式为：
式中：—系统的平均负荷比；α—主热源基本负荷比；Qb—主热源(热电厂)承担的基本负荷(GJ/h)；Q—供热系统供给热用户的设计热负荷(GJ/h)；L—二级热网数量。
步骤3.1.2、调峰电锅炉启停控制方式
根据二级热网调峰电锅炉配置原则：热力系统中主热源为热电厂，承担基础热负荷；电锅炉为调峰热源，承担二级网剩余、波动的热负荷。假设某一个二级网的设计热负荷为调度周期内的最大预测热负荷Qlmax，且第l个二级网的基本负荷比为αl，则该二级热网的基本负荷为：
Qkl＝αl×Qlmax (9)
调峰电锅炉的启停由二级网热负荷与基本负荷的比较结果决定，其输出热负荷为：
kl＝1-αl(12)
式中：Qel—第l个调峰电锅炉承担的热负荷(GJ/h)；Qkl—第l个二级网承担的基本热负荷(GJ/h)；Ql—第l个二级热网热负荷需求(GJ/h)；kl—第l个二级网的调峰系数。
若己知二级网的热负荷持续时间图，则热电厂和各二级网电锅炉联合供热的热负荷分配情况如图1所示。由图1可知，当室外温度比较低时，即供热系统二级网的热负荷需求大于热电厂输送到该二级网的基本热负荷Qk，开启二级网侧的调峰电锅炉对热用户进行供热，承担相应室外温度下的调峰热负荷，达到供热要求。此时，热电厂与二级网交换的热量为二级网的设计热负荷。当室外温度比较高的时候，即供热系统二级网实际热负荷小于其承担的基础热负荷Qk，该二级网的电锅炉不开启，全部热负荷由热电厂输送。
步骤4、在热力系统供热平衡的基础上，以煤耗量为目标函数，构建一种电负荷由全网机组平衡；热负荷由各热电厂与调峰电锅炉就地平衡；计及热电机组电功率上下限与抽汽量之间的函数关系。
步骤4.1目标函数
假设电网中有R座热电厂，每座热电厂有NR台热电机组(单抽机组)，并与LR个二级网直接相连，有S台纯凝机组，M台风电机组，以煤耗量为目标函数，则一个调度周期内系统的总煤耗可表示为：
式中：—t时段第r座热电厂中第n台热电机组的煤耗量(t)；—t时段第r座热电厂中第n台热电机组的抽汽量(t/h)；—t时段第s台纯凝机组的煤耗量(t)；—t时段第r座热电厂中第n台热电机组的电功率(MW)；—t时段第s台纯凝机组的电功率(MW)；—t时段第m台风电机组的弃风电量(MW)；λ—弃风的惩罚系数，取国家标准煤耗量0.320t/MWh；T—一个调度周期(h)。
步骤5、针对热电联合优化调度模型中等式约束、不等式约束上下限变化的特点，在基本粒子群算法的基础上引入罚函数和约束自调节加以改进，利用改进粒子群算法求解热电联合优化调度模型。
步骤5.1、等式约束
步骤5.1.1、热负荷平衡
热负荷按照供热区域分别平衡：
式中：ΔHt,r,n—t时段第r座热电厂第n台供热机组的抽汽的焓降(kJ/kg)；—t时段第r座热电厂第n台热电机组的供热量(GJ/h)；Qt,r,l—t时段第r座热电厂第l个二级网的热负荷需求(GJ/h)；—t时段第r座热电厂第l个二级网调峰电锅炉提供的热负荷(GJ/h)。
步骤5.1.2、系统电功率平衡
电负荷由电网内的热电机组、纯凝机组以及风电机组平衡：
式中：—t时段第m台风电机组的预测出力(MW)；Pt—t时段整个系统内的电负荷需求(MW)；—t时段第m台风电机组实际被消纳的风电(MW)；δr,l—第r座热电厂第l个二级网调峰电锅炉的电热转换效率；—t时段第r座热电厂第l个二级网调峰电锅炉消耗的电功率(MW)。
步骤5.2、不等式约束
步骤5.2.1、热电机组热出力、电出力上下限
式中：—热电机组电功率的下限和上限(MW)；—热电机组抽汽量的下限和上限(t/h)。
步骤5.2.2、纯凝式机组电出力上下限
式中：—第s台纯凝机组电功率的下限和上限(MW)。
步骤5.2.3、风电机组电出力上下限
步骤5.2.4、电锅炉耗电限制
式中：—电锅炉的功率上限。
步骤5.2.5、机组爬坡约束
式中：—热电机组在一个时段内可以降低或升高的最大电出力(MW)；—纯凝机组在一个时段内降低或升高的最大电出力(MW)。
步骤5.3、粒子群算法是一种模拟社会行为的新兴迭代优化算法，具有精度高、实现容易、收敛速度快的优点。本发明通过对基本粒子群算法加以改进，求解新型调度模型，实现对热电联合调度系统的负荷优化分配。
基于改进粒子群算法的负荷优化分配求解步骤如下：
步骤5.3.1、参数设定
对粒子群算法的基本参数(包括粒子个数、维数、迭代次数、惯性权重等参数)进行设定；另外输入算例系统的原始数据，包括各二级网的热负荷、系统电负荷、风电机组的预测出力，以及各台机组的煤耗特性、电功率上下限、热电机组的热出力区间。
步骤5.3.2、电热负荷等效
根据各二级网电锅炉的等比例调峰方式计算出各热电厂、二级网电锅炉应承担的热负荷，并根据相应的热负荷计算出各热电厂的采暖抽汽量、电锅炉消耗的电功率，以及整个系统所承担的电负荷。
步骤5.3.3、初始化
对各热电厂的热电机组的抽汽量进行分配，并依据相应抽汽分配值对热电机组的电功率进行初始化，然后对纯凝机组的电功率、风电机组的电功率进行初始化。
步骤5.3.4、约束自调节
根据式(33)-(35)对粒子的每一维进行自调节，使其满足调度模型的平衡约束和不平衡约束条件。
式中：—正实数；—负实数。
步骤5.3.5、计算适应度
根据公式(36)计算每个粒子的适应度值。
式中：δ—罚参数。
步骤5.3.6、速度和位置进行更新
根据公式(41)和(42)对每一个粒子的速度和位置进行更新。
假定在某群体里有m个粒子，每个粒子都是D维的，粒子群的第i个粒子由三个D维向量组成，分别为：
Xi＝[xi1,xi2,…,xiD] (37)
Vi＝[vi1,vi2,…,viD] (38)
式中：c1、c2—学习因子，通常取c1＝c2＝2；rand()—为在[0,1]内随机取值的函数；k—粒子迭代次数；w—惯性权重。
步骤5.3.7、检验是否符合结束条件
如果当前的迭代次数没有达到预定的最大迭代次数，则转到第(4)步继续寻优，否则停止迭代，输出最优解。
有益效果：在用概算指标法计算各类热用户热负荷的基础上，将热负荷预测与负荷优化分配结合起来，确立调峰电锅炉的控制策略，建立以系统运行煤耗量最小化为目标函数的系统模型，准确地计算出在不同调峰比k下调峰电锅炉的节煤效果与消纳弃风效果，以此得出最佳调峰比。在进行冬季供暖电网调峰的基础上，实现电网发电、产热与用户用电、用热平衡的目的，对于参与调峰的电锅炉负荷予以一定的补偿措施，使得电网与用户获得双赢的效果。
附图说明：图1为本发明中二级网热负荷分配图。
图2为本发明中基于电锅炉的解耦方案示意图。
图3为解耦调控的基本过程示意图。
图4为本发明中改进粒子群算法流程图。
图5为基于大容量直控负荷提高风电接纳能力调度方法的流程图。
具体实施方法：
为验证本专利所提方案在减少煤耗及弃风上效果，以一天24小时为一个调度周期，一个小时为运行时段对算例进行分析。算例系统由两座热电厂(分别为热电厂1、热电厂2)、一座常规火电厂、一座风电场组成，每座热电厂带3个换热站，每个换热站带一个电锅炉，热电厂1包含2台抽凝式机组(1#-2#)，热
电厂2包含4台抽凝式机组(3#-6#)，常规火电厂包含4台纯凝机组(7#-10#)，风电场装机容量为220MW。热电厂、火电厂的煤耗特性参数分别如表1-1、表1-2所示，各机组的热电出力上下限见表1-3(D为各热电机组的抽汽量)，各电锅炉的容量见表1-4，且各换热站电锅炉的电热转换效率取0.95，抽汽比焓取2862.4kJ/kg，回水比焓取532.6kJ/kg，焓降为2327.536kJ/kg。
表1-1热电机组煤耗特性参数
表1-2纯凝机组煤耗特性参数
表1-3各机组热电出力上下限
表1-4各换热站电锅炉容量(MW)
当调峰比k取不同值时(设各电锅炉的调峰比相同，即k＝ki)，一个调度周期内系统的煤耗量、弃风量的变化情况见表1-5。
表1-5不同调峰比下的煤耗量(t)、弃风量(MWh)
不同调峰比下弃风时段的弃风量如表1-6所示。
表1-6不同调峰比下弃风时段的弃风量(MWh)
由表1-5可知，常规调度模型(k＝0)系统的煤耗量为13797.14t，弃风量为542.67MWh，随着调峰比增大，系统煤耗量和弃风量同时减少，且当k＝0.2时，系统的弃风量很少，只有22.69MWh，煤耗量为13531.74t，煤耗量比常规调度模型减少1.924％。由表1-6可知，当调峰比增加时，弃风时段的弃风量随着调峰比增大而减少，且当k＝0.2时，在夜间某些时段无弃风。
Claims (12)
1.一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，本发明包括以下步骤：步骤1、用概算指标法来计算各类热用户的热负荷，负荷预测及绘制出热负荷随室外温度变化图和热负荷持续时间图；步骤2：热电机组供热计算，推导出二级网热平衡方程和一级网热平衡方程；步骤3：实施控制策略；步骤4、在热力系统供热平衡的基础上，以煤耗量为目标函数，构建一种电负荷由全网机组平衡，热负荷由各热电厂与调峰电锅炉就地平衡，计及热电机组电功率上下限与抽汽量之间的函数关系；步骤5、针对热电联合优化调度模型中等式约束、不等式约束上下限变化的特点，在基本粒子群算法的基础上引入罚函数和约束自调节加以改进，利用改进粒子群算法求解热电联合优化调度模型。
2.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤1中所述的概算指标法包括：
步骤1.1.1、体积热指标法
Qv＝(1+u)qvV0(tn-tw)×10-3 (1)
式中：Qv—采暖设计热负荷(kW)；V0—建筑物的外围体积(m3)；tn—室内计算温度(℃)；tw—室外计算温度(℃)；u—建筑物空气渗透系数，民用建筑物一般取0，对于工业热负荷考虑必须考虑u，不同的建筑物u值不同；qv—建筑物的采暖体积热指标，表示当室内外温度差为1℃时，每1m3建筑物外围体积的采暖热负荷；
步骤1.1.2面积热指标法
Qs＝qsA (2)
式中：Qs—采暖设计热负荷(kW)；qs—建筑物采暖面积热指标(W/m2)；A—建筑物的建筑面积(m2)。
3.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤1中所述的负荷预测采用面积热指标法，同时根据建筑物面积可计算出热负荷需求，以此来对热负荷进行预测，则根据式(3)对未来一天的热负荷进行预测:
Qs＝∑kf(t-tn) (3)
式中：k—建筑物围护结构综合传热系数(W/(m2g℃))；f—建筑物围护结构的面积(m2)；t—室外温度(℃)；tn—供暖期室内设计计算温度(℃)。
4.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤1中所述的热负荷随室外温度变化图和热负荷持续时间图具体内容包括：
步骤1.3.1、热负荷随室外温度变化图
热负荷随室外温度变化图能反应季节性热负荷的变化规律，它是以热负荷为纵坐标、室外温度为横坐标绘制的，其中建筑物的采暖热负荷同室内外温差成正比，其表达式如下:
式中：Qt—温度t下供热系统的实际热负荷(GJ/h)；Qn—供热系统中供暖热用户的设计热负荷(GJ/h)；tn—室内计算温度(℃)；tw—室外计算温度(℃)；
步骤1.3.2热负荷持续时间图
热负荷持续时间图是表示全年内供热系统的热负荷大于或等于某热负荷的持续小时数的曲线图，描述了热负荷与持续时间的关系，对热网的规划设计有重大意义，热负荷时间图的纵坐标表示热负荷，横坐标表示大于等于某热负荷的持续小时数，其加绘制方法为：根据供暖热负荷随室外温度变化图，取图上一点a1对应的室外温度为t1向右引一条水平线，和相对应的总小时数n1向上引的垂直线交于点b1，此b1点则表示Qt＞Q(t1)的全年持续时间为n1。再依次由第Ⅱ象限的a2，a3，…，ak，作出第I象限的b2，b3，…，bk各点，则b1，b2，…，bk各点的连线即为供热系统的热负荷持续时间图，且曲线与两坐标轴之间的面积即为全年采暖热负荷，全年采暖热负荷有以下关系:
式中：—温度t下热网的年耗热量(GJ)；Qt—室外温度为t时热网的热负荷需求(GJ/h)；nt—温度t在标准年中出现的时间(h)；Qa—热网的年耗热量(GJ)；3.6—换算系数。
5.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤2中热电机组供热计算，包括：
步骤2.2.1、背压式机组
当一台背压式汽轮机维持稳定的背压给热用户供汽时，其供热量为：
Qe＝DeΔHe/1000 (13)
式中：Qe—背压式机组的供热量(GJ/h)；De—背压式机组供热蒸汽量(t/h)；ΔHe—蒸汽的供热量(kJ/kg)；1000一换算系数；
步骤2.2.2、抽凝式机组
热电厂的供热量为:
Qc＝DcΔHc/1000 (14)
ΔH＝Hp-Hh (15)
式中：Qc—抽凝式机组的供热量(GJ/h)；Dc—抽凝式机组的供热蒸汽量(t/h)；ΔHc—蒸汽焓降(kJ/kg)；Hp—供热抽汽的比焓(kJ/kg)；Hh—供热返回水和补充水的混合比焓(kJ/kg)。
6.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤2中提到的推导出的二级网热平衡方程为：
Qex+Qe＝Q (16)
Q＝Gsc(θgs-θhs)/3600 (17)
式中：Q—二级网的热负荷需求(GJ/h)；Qex—一级网传输给二级网的热量(GJ/h)；Gs—二级网循环水流量(kg/h)；c—热水比热(GJ/(kg-℃)；Fr—散热器的散热面积(m2)；c、f—散热器常数；θgs、θhs—二级网供水温度和回水温度(℃)。
7.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤2中提到的推导出的一级网热平衡方程为：
式中：—第n台热电机组的供热量(GJ/h)；—一级网传输给第l个二级网的热量(GJ/h)。
8.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤3实施控制策略，具体内容根据二级热网调峰电锅炉配置原则：热力系统中主热源为热电厂，承担基础热负荷；电锅炉为调峰热源，承担二级网剩余、波动的热负荷。
9.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤4中提到的目标函数为：
假设电网中有R座热电厂，每座热电厂有NR台热电机组(单抽机组)，并与LR个二级网直接相连，有S台纯凝机组，M台风电机组，以煤耗量为目标函数，则一个调度周期内系统的总煤耗可表示为：
式中：—t时段第r座热电厂中第n台热电机组的煤耗量(t)；—t时段第r座热电厂中第n台热电机组的抽汽量(t/h)；—t时段第s台纯凝机组的煤耗量(t)；—t时段第r座热电厂中第n台热电机组的电功率(MW)；—t时段第s台纯凝机组的电功率(MW)；—t时段第m台风电机组的弃风电量(MW)；λ—弃风的惩罚系数，取国家标准煤耗量0.320t/MWh；T—一个调度周期(h)。
10.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤5中提到的等式约束包括：热负荷平衡；
热负荷按照供热区域分别平衡：
式中：ΔHt,r,n—t时段第r座热电厂第n台供热机组的抽汽的焓降(kJ/kg)；—t时段第r座热电厂第n台热电机组的供热量(GJ/h)；Qt,r,l—t时段第r座热电厂第l个二级网的热负荷需求(GJ/h)；—t时段第r座热电厂第l个二级网调峰电锅炉提供的热负荷(GJ/h)；
系统电功率平衡
电负荷由电网内的热电机组、纯凝机组以及风电机组平衡：
式中：—t时段第m台风电机组的预测出力(MW)；Pt—t时段整个系统内的电负荷需求(MW)；—t时段第m台风电机组实际被消纳的风电(MW)；δr,l—第r座热电厂第l个二级网调峰电锅炉的电热转换效率；—t时段第r座热电厂第l个二级网调峰电锅炉消耗的电功率(MW)。
11.根据权利要求1中诉述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤5中提到的不等式约束包括：热电机组热出力、电出力上下限；
式中：—热电机组电功率的下限和上限(MW)；—热电机组抽汽量的下限和上限(t/h)；
纯凝式机组电出力上下限
式中：—第s台纯凝机组电功率的下限和上限(MW)；
风电机组电出力上下限
电锅炉耗电限制
式中：—电锅炉的功率上限；
机组爬坡约束
式中：—热电机组在一个时段内可以降低或升高的最大电出力(MW)；—纯凝机组在一个时段内降低或升高的最大电出力(MW)。
12.根据权利要求1中所述，一种大容量直控负荷提高风电接纳能力的调度方法，其特征在于，步骤5中提到的基于改进粒子群算法的负荷优化分配求解步骤如下：
步骤5.3.1、参数设定
对粒子群算法的基本参数(包括粒子个数、维数、迭代次数、惯性权重等参数)进行设定；另外输入算例系统的原始数据，包括各二级网的热负荷、系统电负荷、风电机组的预测出力，以及各台机组的煤耗特性、电功率上下限、热电机组的热出力区间；
步骤5.3.2、电热负荷等效
根据各二级网电锅炉的等比例调峰方式计算出各热电厂、二级网电锅炉应承担的热负荷，并根据相应的热负荷计算出各热电厂的采暖抽汽量、电锅炉消耗的电功率，以及整个系统所承担的电负荷；
步骤5.3.3、初始化
对各热电厂的热电机组的抽汽量进行分配，并依据相应抽汽分配值对热电机组的电功率进行初始化，然后对纯凝机组的电功率、风电机组的电功率进行初始化；
步骤5.3.4、约束自调节
根据式(33)-(35)对粒子的每一维进行自调节，使其满足调度模型的平衡约束和不平衡约束条件；
式中：—正实数；—负实数；
步骤5.3.5、计算适应度
根据公式(36)计算每个粒子的适应度值；
式中：δ—罚参数；
步骤5.3.6、速度和位置进行更新
根据公式(41)和(42)对每一个粒子的速度和位置进行更新；
假定在某群体里有m个粒子，每个粒子都是D维的，粒子群的第i个粒子由三个D维向量组成，分别为：
Xi＝[xi1,xi2,…,xiD] (37)
Vi＝[vi1,vi2,…,viD] (38)
式中：c1、c2—学习因子，通常取c1＝c2＝2；rand()—为在[0,1]内随机取值的函数；k—粒子迭代次数；w—惯性权重；
步骤5.3.7、检验是否符合结束条件
如果当前的迭代次数没有达到预定的最大迭代次数，则转到第(4)步继续寻优，否则停止迭代，输出最优解。
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