CN109447450B - 建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法，包括：预测下一时段风电功率增量；如果风电功率增量为正，则首先按序依次降低分产热电机组出力；如果没有分产热电机组出力可降低，则按序依次降低联产机组热功率及电功率出力；如果风电功率增量为负，则首先按序依次增加联产机组热功率及电功率出力；如果没有联产机组出力可增加，则按序依次增加分产机组出力；计算下一时段各建筑物取暖电功率及取暖热功率，以及整个电热联合系统功率分布；校核是否存在功率越限情况。本发明的技术方案适用于风电充裕、气温严寒地区冬季供暖期电热联合系统综合调度，结合热力集中供暖和电力分散取暖，利用供热管网和建筑物热惯性，增加了电热联合系统整体灵活性和调峰空间，有助于提高对风电的消纳。

Description

建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统的模拟与计算领域的方法，具体设计一种建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法。

背景技术

随着化石燃料的减少和环境问题的加剧，风力发电作为一种清洁可再生的发电方式，在世界各国的推动下得到了迅速发展。截至2017年底，我国风电累计装机容量已达1.88亿kW。然而，伴随着风电装机容量的大幅提升，也产生了较明显的弃风问题。2017年前三季度，中国累计弃风电量29.55TWh，虽然较2016年同期相比虽有所下降，但部分省份和地区弃风问题仍十分突出。系统调峰能力不足、火电机组灵活性改造完成度不够且参与调峰积极性不高是造成这一问题的主要症结之一。

在我国风电装机集中的东北、华北、西北地区，弃风现象更为突出。分析其弃风产生的原因，一方面，电网结构不合理，具备灵活调节能力的电源比例明显不足，存在调峰困难，在冬季供暖期，热电联产机组总量大、比例高，“以热定电”的运行模式进一步降低了调节能力，风电作为清洁能源虽享有优先调度权，但其上网空间仍严重受限。尤其在冬季夜间，热负荷需求高而电负荷需求低，为保证供暖需求，热电联产机组出力增加。此时，风电机组正值较高出力水平，由于系统内电功率实时平衡，当调峰机组出力达到极限时，无法为风电提供更多的上网空间；另一方面，风电装机容量持续增加，当地电负荷需求总量小，消纳能力不足。此时只能依靠集中外送方案进行解决，然而，风电富集区域多地处偏远，对高压输电线路建设周期过长且尚未完善，风电远距离输送受到阻碍，从而造成较大的弃风量。

英国、瑞典等国家通过电力市场改革和政策倾斜，提高发电集团的自主权，实现风电的大规模并网。该政策背景下，风电场与其他灵活电网或储能方式进行联合，实现优势互补的自调节，是实现风电消纳、降低能源消耗的重要手段。中国目前缺乏成熟的促进清洁能源消纳的市场机制，市场配置资源的决定性作用未能充分发挥。

技术上的主要研究方向是解耦CHP机组“以热定电”的工况约束，提高系统灵活性，从而扩展风电上网空间。这些方法主要可分类为：

(1)在热电厂配置储热装置。有文献提出在热电厂配置储热装置从而降低热电耦合程度，并计及上网电价的影响因素，考虑燃料成本和环境成本建立了优化调度模型，保证了系统运行的经济性。

(2)建设同时面向热电联产机组的调度系统和面向终端用户采暖方式管理的控制系统，针对终端用户的采暖方式进行需求侧管理，让终端用户的采暖负荷在由采暖热水和电力供给之间转换，实现远程开闭热水式采暖散热器和开闭对应空调热泵采暖。

(3)根据供热管网以及建筑物热迟滞性的特点，在现有条件下，对供热系统的热力工况进行定量分析，在保证供热质量的前提下，对调整供热机组输出功率的可行性进行了分析。保证受热端供热质量直接体现在对采暖建筑物室温变化范围的要求上，而在实际热网系统中，室温受某时段供热量改变的影线并不显著，是过去多个时段热网供热量共同作用的结果，这就是供热系统的热迟滞性。

(4)增加电化学储能装置，在风电高峰时段储存电力，在峰荷时段放出电力，从而增加对风电的消纳。

(5)新建风电外送通道，实现风电跨区消纳。但新建通道周期长，投入资金巨大，并且对于受电地区来说会增加较大的经济负担，实际推行困难。

但这些方法有的造价太高，有的技术实现难度较大，有的容易导致能源的浪费。在供热过程中，有如下几个事实：由于供热距离以及热水换热先后，各建筑物取暖本身就不一样；如果温度过高，用户只能通过开窗等方式降低温度，浪费能源；供热温度不同人有不同的喜好，难以统一温度；供热温度本来就是一个范围，没有绝对的标准。因此本发明提出利用建筑物综合供热来提高风电消纳的电热联合系统调度方法。改变采暖终端负荷中热水消费和电力消费的比例，可以同时改变采暖热水负荷与电网总电力负荷这两个约束条件的比例，从而消纳更多的风电，实现新型绿色调度。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提出了一种建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法，应用已有建筑物综合供热系统提高冬季供暖期风电消纳，该方法通过现有的物质基础条件，在合理范围内调整热电联产机组出力，综合应用热水集中供暖以及电空调取暖两种供暖方式，并且适当应用供热管网以及建筑物的热迟滞特性，以热水集中供暖承担供暖的基本负荷，以电取暖作为供暖的微调方式，即可满足不同人群对供暖温度的不同喜好，又可大大提高热电联产机组的调峰空间，提高对风电的消纳能力。

本发明提出一种建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法，采用热力集中供热与电力分散取暖相结合的供热模式，其中热力集中供热为主，电力分散取暖为辅，热力集中供热保障建筑物室内温度控制在最低保障温度水平，电力分散取暖调节建筑物室内温度维持在舒适温度水平，该方法包括下述步骤：

步骤1：根据过去一段时间以及当前天气情况，预测下一段时间风力发电功率情况，计算所有风电场发电功率增量，如果风电功率增量为正，进入步骤2；如果风电功率增量为负，进入步骤6；

步骤2：查询是否存在可降低发电出力的分产热电机组，如果存在可降低发电出力的分产热电机组，进入步骤3；如果不存在可降低发电出力的分产热电机组，进入步骤4；

步骤3：依次降低各机组发电功率，直到等于风电功率增量；进入步骤10；

步骤4：查询是否存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，如果存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤5；如果不存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤13；

步骤5：依次降低各机组供热及发电功率，并记录下降低时间、降低量以及与正常供热的差额；进入步骤10；

步骤6：查询是否存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，如果存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤7；如果不存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤8；

步骤7：依次增加各机组供热及发电功率，直到等于风电功率增量，或者达到机组可调整的上限；进入步骤10；

步骤8：如果所有热电联产机组供热水平均恢复正常，不可再增加供热及发电功率，则查询是否存在可增加发电出力的分产热电机组，如果存在可增加发电出力的分产热电机组，进入步骤9；如果不存在可增加发电出力的分产热电机组，进入步骤13；

步骤9：如果存在可增加发电出力的分产热电机组，则依次增加各机组发电功率，直到等于风电功率增量；进入步骤10；

步骤10：计算下一时段各建筑物取暖电功率及取暖热功率，以及整个电热联合系统功率分布；

步骤11：校核是否存在功率越限情况，如果不越限，进入步骤12；如果存在越限情况，进入步骤13；

步骤12：根据计算结果调整发电机出力，结束；

步骤13：输出告警信息，结束。

进一步地，所述步骤2中，查询是否存在可降低发电出力的分产热电机组，包括：

查询所有分产热电机组当前发电出力和最小发电出力限制，比较当前发电出力是否大于最小发电出力限制：

P_gen＞P_min (1)

式中，P_gen为当前发电出力，P_min为最小发电出力限制，对所有满足上式的分产热电机组加入降低发电出力分产热电机组待选队列。

进一步地，所述步骤3中，依次降低各机组发电功率，直到等于风电功率增量，包括：

为分产热电机组出力调整先后顺序进行排序，按照各发电机组的单位发电耗煤量进行排序，增加发电机出力时，优先安排单位发电耗煤量小的发电机组满发；降低发电机出力时，优先降低单位发电耗煤量大的发电机机组发电出力；

如果有N台分产热电机组的发电出力可降低，当前发电出力与各自最小发电出力限制差额为：

ΔP₁、ΔP₂、……、ΔP_N

这N台热电机组按照单位发电耗煤量从大到小进行排序；

如果风电功率增量大于前若干台热电机组可降低发电出力，但并不是正好等于若干热电机组可降低发电出力总和，

式中，P_wind为总的风电功率增量，降低发电出力以后，前t-1发电机组均处于最小发电出力，第t台热电机组发电出力大于最小发电出力限制，该发电机可作为平衡机，其实际发电出力需通过潮流计算得到。

进一步地，所述步骤4中，查询是否存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，包括：通过降低热电联产机组的新汽流量降低供热及发电功率，判断热电联产机组是否可降低新汽流量，满足式(4)和式(5)：

G₀＞G_min (4)

t_i＞t_min (5)

式中，G_min为新汽最小流量限制，t_i为当前通过热力集中供热可维持建筑物室内温度，t_min为建筑物室内最低温度要求。t_i的大小取决于供热流量、供热热水温度、管道导热系数、以及管道沿线环境温度。

进一步地，所述步骤5中，依次降低各机组供热及发电功率，并记录下降低时间、降低量以及与正常供热的差额，包括：

为热电联产机组降低出力优先级进行排序，判断是否有调整过，调整幅度的大小，以及调整的时间；优先选择没有调整过的机组，其次选择调整幅度最小的机组，然后依次选择调整幅度较小的机组，如果调整幅度相同的，优先选择调整时间较短的机组。

进一步地，所述步骤6中，查询是否存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，包括：

判断热电联产机组是否可增加供热及发电功率的标准：所有机组的供热强度是否达到最大供热水平，其中最大供热水平为根据该供热强度建筑物内温度处于室内温度要求上限。

进一步地，所述步骤7中，依次增加各机组供热及发电功率，直到等于风电功率增量，或者达到机组可调整的上限，包括：

为热电联产机组增加出力优先级进行排序，优先选择降低出力时间最长的机组，其次选择降低出力幅度最大的机组，然后依次选择降低出力幅度较大的机组。

进一步地，所述步骤8中，查询是否存在可增加发电出力的分产热电机组，包括：

判断分产热电机组是否可增加发电出力的标准：所有机组的出力水平是否达到最大出力上限。

进一步地，所述步骤9中，如果存在可增加发电出力的分产热电机组，则依次增加各机组发电功率，包括：

为分产热电机组增加出力优先级进行排序，根据各机组单位度电煤耗由小到大排序，优先增加单位度电煤耗较小的机组出力。

进一步地，所述步骤10中，计算下一时段各建筑物取暖电功率及取暖热功率，以及整个电热联合系统功率分布，包括：联立求解热电联产热电机组特性方程，供热网络方程，电网络传输方程，建筑物综合供热动态特性方程，得到整个电热联合系统的功率分布情况以及建筑物室内温度。

进一步地，所述步骤11中，校核是否存在功率越限情况，包括：

校核建筑物室内温度是否在要求范围内：

t_imin＜t_i＜t_imax

式中，t_i为室内温度，t_imin为室内温度下限，t_imax为室内温度上限。

校核输电线路电流是否在线路允许长期运行电流范围内：

I＜I_max

式中，I为线路电流，I_max为线路允许长期运行电流。

进一步地，所述步骤13中，输出告警信息，包括：

如果不存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，此时系统已经不能再通过降低热电机组出力来消纳风电，输出告警信息提示只能通过控制风电机组，减少风电机组出力，遗弃部分风电；

如果不存在可增加发电出力的分产热电机组，此时系统已经不能再通过增加热电机组出力来满足负荷用电需求，输出告警信息提示用户只能通过切除部分负荷来满足电力的供需平衡，维持电网频率稳定；

如果存在功率越限的情况，输出告警信息提示当前调整方式不可行。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

1.本发明提供的利用建筑物综合供热提高风电消纳的电热联合系统调度方法，不需额外增加改造费用，只需利用供热管网、建筑物本身以及电空调等现有设施，实施成本极低，可有效增加冬季供暖期对风电的消纳。

2.本发明提供的利用建筑物综合供热提高风电消纳的电热联合系统调度方法，可计算电功率和热功率在电网和热力管网中的分布情况，可查看整个供能系统是否存在薄弱环节，是否存在越限或过载情况。

3.本发明提供的利用建筑物综合供热提高风电消纳的电热联合系统调度方法，具有很好的可计算性和广泛适应性，计算简单，速度快，可应用于电力系统调度部门实时调度策略。

4.本发明提供的利用建筑物综合供热提高风电消纳的电热联合系统调度方法，采用建筑物综合供热模型，综合考虑了热水集中供热和电空调自行取暖两种取暖模式，考虑冬季取暖实际需求，计算方法简洁有效，可有效模拟建筑物在通常工况下的室内温度变化情况。

附图说明

图1是本发明提供的考虑风电消纳的电热联合系统示意图；

图2是本发明提供的利用建筑物综合供热提高风电消纳的电热联合系统调度方法流程示意图；

图3是本发明提供的建筑物综合供热模型示意图；

图4是本发明提供的输电线路等值模型。

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。

本发明实施例用于电热联合系统，参见图1所示，包括风电以及热电厂提供的电能通过电能为建筑物供热以及热电厂为建筑物提供的热能，

参见图2所示，为本发明实施例提供的一种建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法包括如下的步骤：

步骤1：根据过去一段时间以及当前天气情况，预测下一段时间风力发电功率情况，计算所有风电场发电功率增量。如果风电功率增量为正，进入步骤2；如果风电功率增量为负，进入步骤6；

步骤2：如果风电功率增量为正，查询是否存在可降低发电出力的分产热电机组。如果存在可降低发电出力的分产热电机组，进入步骤3；如果不存在可降低发电出力的分产热电机组，进入步骤4；

步骤3：如果存在可降低发电出力的分产热电机组，则依次降低各机组发电功率，直到等于风电功率增量；进入步骤10；

步骤4：如果所有分产热电机组均处于最低发电功率，查询是否存在可降低供热及发电功率的热电联产机组。如果存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤5；如果不存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤13；

步骤5：如果存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，则依次降低各机组供热及发电功率，并记录下降低时间、降低量以及与正常供热的差额；进入步骤10；

步骤6：如果风电功率增量为负，查询是否存在可增加供热及发电功率的热电联产机组。如果存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤7；如果不存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤8；

步骤7：如果存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，依次增加各机组供热及发电功率，直到等于风电功率增量，或者达到机组可调整的上限；进入步骤10；

步骤8：如果所有热电联产机组供热水平均恢复正常，不可再增加供热及发电功率，则查询是否存在可增加发电出力的分产热电机组。如果存在可增加发电出力的分产热电机组，进入步骤9；如果不存在可增加发电出力的分产热电机组，进入步骤13；

步骤9：如果存在可增加发电出力的分产热电机组，则依次增加各机组发电功率，直到等于风电功率增量；进入步骤10；

步骤10：计算下一时段各建筑物取暖电功率及取暖热功率，以及整个电热联合系统功率分布；

步骤11：校核是否存在功率越限情况。如果不越限，进入步骤12；如果存在越限情况，进入步骤13；

步骤12：根据计算结果调整发电机出力，结束；

步骤13：输出告警信息，结束。

在步骤2中，分产热电机组是指加热水生成蒸汽全部用来驱动汽轮机，带动发电机发电的蒸汽发电机组，这种热电机组不对外提供蒸汽。

通过查询所有分产热电机组当前发电出力和最小发电出力限制，比较当前发电出力是否大于最小发电出力限制：

P_gen＞P_min (1)

式中，P_gen为当前发电出力，P_min为最小发电出力限制。对所有满足上式的分产热电机组加入降低发电出力分产热电机组待选队列。

在步骤3中，为分产热电机组出力调整先后顺序进行排序。为了节约能源，减少碳排放，实现节能调度和绿色调度，在进行分产热电机组发电出力调度时，按照各发电机组的单位发电耗煤量进行排序。增加发电机出力时，优先安排单位发电耗煤量小的发电机组满发；降低发电机出力时，优先降低单位发电耗煤量大的发电机机组发电出力。

进一步说明如下：

如果有N台分产热电机组的发电出力可降低，它们当前发电出力与各自最小发电出力限制差额为：

ΔP₁、ΔP₂、……、ΔP_N

这N台热电机组已经按照单位发电耗煤量从大到小进行了排序。

如果风电功率增量大于前若干台热电机组可降低发电出力，但并不是正好等于若干热电机组可降低发电出力总和。

式中，P_wind为总的风电功率增量。那么降低发电出力以后，前t-1发电机组均处于最小发电出力，第t台热电机组发电出力大于最小发电出力限制，该发电机可作为平衡机，其实际发电出力需通过潮流计算得到。

在步骤4中，热电联产机组与分产热电机组不同，热电联产机组在发电的同时，还提供采暖用热量。就发电效率而言，热电联产机组低于纯凝汽分产热电机组，但纯凝汽分产热电机组末级排汽的热量通过冷却塔损失掉，而热电联产机组末级排汽的热量通过换热器或在热用户中得到利用，因此热电联产机组的综合利用效率远远高于纯凝汽分产热电机组。热电联产机组供热量与发电量相互牵制，热、电相互耦合，并且新汽量、供热汽量与发电量具有明确一一对应关系，

用下式表示热电联产机组的联产特性方程式：

G₀＝a+bG_d+cP_e (3)

式中，G₀为新汽量，kg/s；G_d为供热汽量，kg/s；P_e为发电量，W。

由于热电联产机组的供热汽量与发电量具有明确一一对应关系，因此，降低供热功率和发电功率就是降低新汽流量。判断热电联产机组是否可降低新汽流量，不仅要考虑机组最低流量限制，还需要考虑供热温度是否满足要求。

G₀＞G_min (4)

t_i＞t_min (5)

式中，G_min为新汽最小流量限制，t_i为当前通过热力集中供热可维持建筑物室内温度，t_min为建筑物室内最低温度要求。t_i的大小取决于供热流量、供热热水温度、管道导热系数、管道沿线环境温度等。

热水通过管道传输，热功率与热水温度和流速相关，与压强关系不大，因为密度变化、比热容变化不大。热水进入管道时温度为t_m,i，热水以质量流速q_m流动，管道长度为L，导热系数为λ，管道外环境温度为t_w，在传输过程中，损失一部分热量，热水输出管道时水温变为t_m,o。

式中，t_m,o为管道末端热水温度，c为热水比热容。

另外，根据流体的连续性，流入一个节点的流量等于流出该节点的流量加上该节点的流量损耗。流入节点流量与流出节点流量关系如下：

∑m_i-∑m_o＝m_q (7)

式中，m_i为流入节点流量，kg/s；m_o为流出节点流量；m_q为热源注入节点或节点流向热负荷的流量。

由于某些节点存在不同管道流体的混合，在这些混合节点中，混合前的流体温度和混合后的流体温度关系如下式：

(∑m_out)T_out＝∑(m_inT_in) (8)

式中，m_out为流出流量；m_in为流入流量；T_out为流出温度；T_in为流入温度。

在步骤5中，联产热电机组最重要的功能是保障供热建筑物室内温度维持在合理范围。由于供热管道以及建筑物本身存在热惯性，当供热热水温度发生变化时，建筑物室内温度并不会马上改变，而是会滞后一段时间才会改变。

提出建筑物综合供热模式，即同时采用热力集中供热与电力分散取暖相结合的供热模式，其中热力集中供热为主，电力分散取暖为辅，热力集中供热保障建筑物室内温度控制在最低保障温度水平t_min，电力分散取暖调节建筑物室内温度维持在舒适温度水平t_best。参见图3所示，本发明提供的建筑物综合供热模型示意图，

建筑物综合供热动态特性方程：

式中，C_a为建筑物总的等效热容，J/℃；t为温度，℃；τ为时间，s；t_g、t_h、t_i、t_o分别为供水温度、回水温度、室内温度、室外温度，℃；c_w为水比热容，J/(kg·℃)；G_w为热水质量流量，kg/s；k_eh为电热转化系数；P_e为电功率，W；U_a为建筑物传热系数，W/℃。

热电联产机组降低出力优先级排序按如下方法处理。首先看是否有调整过，调整的多少，调整的时间。优先选择没有调整过的机组。其次选择调整幅度最小的机组。然后依次选择调整幅度较小的机组。如果调整幅度相同的，优先选择调整时间较短的机组。

在步骤6中，判断热电联产机组是否可增加供热及发电功率的标准为：所有机组的供热强度是否达到最大供热水平。最大供热水平为根据该供热强度建筑物内温度处于室内温度要求上限。在已知机组供热出口温度情况下，可通过式以下方程组联立求得仅考虑机组供热情况下室内稳态温度大小。

∑m_i-∑m_o＝m_q (7)

(∑m_out)T_out＝∑(m_inT_in) (8)

在步骤7中，联产热电机组增加出力优先级排序方法为：优先选择降低出力时间最长的机组。其次选择降低出力幅度最大的机组。然后依次选择降低出力幅度较大的机组。

在步骤8中，按如下标准判断分产热电机组是否可增加发电出力：所有机组的出力水平是否达到最大出力上限。

在步骤9中，分产热电机组增加出力优先级排序方法为：根据各机组单位度电煤耗由小到大排序，优先增加单位度电煤耗较小的机组出力。

在步骤10中，电网功率分布模型：对于交流输电，传输元件主要包括输电线和变压器。对于低压短线路，可以不考虑电纳的影响，只用一个串联总阻抗表示该线路的等值电路即可，如图4所示，其中，R、X分别为线路的等值电阻、电抗。

根据电路理论，交流线路两端的电压满足以下关系：

对于电力系统潮流计算，使用经典的直角坐标系下的牛顿—拉夫逊法来进行计算。一般来说，n个节点电力系统的潮流方程的一般形式如下：

式中，P_i和Q_i为节点i的有功功率和无功功率；

为节点i的电压相量；

为节点j的电压相量共轭值；

为节点导纳矩阵元素的共轭值。

通过联立求解热电联产热电机组特性方程、供热网络方程、电网络传输方程、建筑物综合供热动态特性方程，即可得到整个电热联合系统的功率分布情况，进而得到到建筑物室内温度。联立方程组如下：

G₀＝a+bG_d+cP_e (3)

∑m_i-∑m_o＝m_q (7)

(∑m_out)T_out＝∑(m_inT_in) (8)

在步骤11中，主要做如下两方面的校核

(1)校核建筑物室内温度是否在要求范围内：

t_imin＜t_i＜t_imax (12)

式中，t_i为室内温度，t_imin为室内温度下限，t_imax为室内温度上限。

(2)校核输电线路电流是否在线路允许长期运行电流范围内：

I＜I_max (13)

式中，I为线路电流，I_max为线路允许长期运行电流。

在步骤13中，下列情况需要输出告警信息：

(1)如果不存在可降低供热及发电功率的热电联产机组。此时系统已经不能再通过降低热电机组出力来消纳风电，应输出信息提示用户只能通过控制风电机组，减少风电机组出力，遗弃部分风电。

(2)如果不存在可增加发电出力的分产热电机组。此时系统已经不能再通过增加热电机组出力来满足负荷用电需求，应输出信息提示用户只能通过切除部分负荷来满足电力的供需平衡，维持电网频率稳定。

(3)如果存在功率越限的情况，提示当前调整方式不可行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建筑物综合供热提高风电消纳的热电联合系统调度方法，其特征在于，采用热力集中供热与电力分散取暖相结合的供热模式，其中热力集中供热为主，电力分散取暖为辅，热力集中供热保障建筑物室内温度控制在最低保障温度水平，电力分散取暖调节建筑物室内温度维持在舒适温度水平，所述方法包括下述步骤：

步骤1：根据过去一段时间以及当前天气情况，预测下一段时间风力发电功率情况，计算所有风电场发电功率增量，如果风电功率增量为正，进入步骤2；如果风电功率增量为负，进入步骤6；

步骤2：查询是否存在可降低发电出力的分产热电机组，如果存在可降低发电出力的分产热电机组，进入步骤3；如果不存在可降低发电出力的分产热电机组，进入步骤4；

步骤3：依次降低各机组发电功率，直到等于风电功率增量；进入步骤10；

步骤4：查询是否存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，如果存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤5；如果不存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤13；

步骤5：依次降低各机组供热及发电功率，并记录下降低时间、降低量以及与正常供热的差额；进入步骤10；

步骤6：查询是否存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，如果存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤7；如果不存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，进入步骤8；

步骤7：依次增加各机组供热及发电功率，直到等于风电功率增量，或者达到机组可调整的上限；进入步骤10；

步骤8：如果所有热电联产机组供热水平均恢复正常，不可再增加供热及发电功率，则查询是否存在可增加发电出力的分产热电机组，如果存在可增加发电出力的分产热电机组，进入步骤9；如果不存在可增加发电出力的分产热电机组，进入步骤13；

步骤9：如果存在可增加发电出力的分产热电机组，则依次增加各机组发电功率，直到等于风电功率增量；进入步骤10；

步骤10：计算下一时段各建筑物取暖电功率及取暖热功率，以及整个电热联合系统功率分布；

步骤11：校核是否存在功率越限情况，如果不越限，进入步骤12；如果存在越限情况，进入步骤13；

步骤12：根据计算结果调整发电机出力，结束；

步骤13：输出告警信息，结束；

所述步骤2中，查询是否存在可降低发电出力的分产热电机组，包括：

查询所有分产热电机组当前发电出力和最小发电出力限制，比较当前发电出力是否大于最小发电出力限制：

P_gen＞P_min (1)

式中，P_gen为当前发电出力，P_min为最小发电出力限制，对所有满足上式的分产热电机组加入降低发电出力分产热电机组待选队列；

所述步骤3中，依次降低各机组发电功率，直到等于风电功率增量，包括：

为分产热电机组出力调整先后顺序进行排序，按照各发电机组的单位发电耗煤量进行排序，增加发电机出力时，优先安排单位发电耗煤量小的发电机组满发；降低发电机出力时，优先降低单位发电耗煤量大的发电机机组发电出力；

如果有N台分产热电机组的发电出力可降低，当前发电出力与各自最小发电出力限制差额为：

ΔP₁、ΔP₂、……、ΔP_N

N台热电机组按照单位发电耗煤量从大到小进行排序；

如果风电功率增量大于前若干台热电机组可降低发电出力，但并不是正好等于若干热电机组可降低发电出力总和，

式中，P_wind为总的风电功率增量，降低发电出力以后，前t-1发电机组均处于最小发电出力，第t台热电机组发电出力大于最小发电出力限制，该发电机可作为平衡机，其实际发电出力通过潮流计算得到；

所述步骤4中，查询是否存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，包括：通过降低热电联产机组的新汽流量降低供热及发电功率，判断热电联产机组是否可降低新汽流量，满足式(4)和式(5)：

G₀＞G_min (4)

t_i＞t_min (5)

式中，G_min为新汽最小流量限制，t_i为当前通过热力集中供热可维持建筑物室内温度，t_min为建筑物室内最低温度要求， t_i的大小取决于供热流量、供热热水温度、管道导热系数、以及管道沿线环境温度；

所述步骤5中，依次降低各机组供热及发电功率，并记录下降低时间、降低量以及与正常供热的差额，包括：

为热电联产机组降低出力优先级进行排序，判断是否有调整过，调整幅度的大小，以及调整的时间；优先选择没有调整过的机组，其次选择调整幅度最小的机组，然后依次选择调整幅度较小的机组，如果调整幅度相同的，优先选择调整时间较短的机组。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6中，查询是否存在可增加供热及发电功率的热电联产机组，包括：

判断热电联产机组是否可增加供热及发电功率的标准：所有机组的供热强度是否达到最大供热水平，其中最大供热水平为根据该供热强度建筑物内温度处于室内温度要求上限。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7中，依次增加各机组供热及发电功率，直到等于风电功率增量，或者达到机组可调整的上限，包括：

为热电联产机组增加出力优先级进行排序，优先选择降低出力时间最长的机组，其次选择降低出力幅度最大的机组，然后依次选择降低出力幅度较大的机组。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤8中，查询是否存在可增加发电出力的分产热电机组，包括：

判断分产热电机组是否可增加发电出力的标准：所有机组的出力水平是否达到最大出力上限。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤9中，如果存在可增加发电出力的分产热电机组，则依次增加各机组发电功率，包括：

为分产热电机组增加出力优先级进行排序，根据各机组单位度电煤耗由小到大排序，优先增加单位度电煤耗较小的机组出力。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤10中，计算下一时段各建筑物取暖电功率及取暖热功率，以及整个电热联合系统功率分布，包括：联立求解热电联产热电机组特性方程，供热网络方程，电网络传输方程，建筑物综合供热动态特性方程，得到整个电热联合系统的功率分布情况以及建筑物室内温度。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤11中，校核是否存在功率越限情况，包括：

校核建筑物室内温度是否在要求范围内：

t_imin＜t_i＜t_imax

式中，t_i为室内温度，t_imin为室内温度下限，t_imax为室内温度上限，

校核输电线路电流是否在线路允许长期运行电流范围内：

I＜I_max

式中，I为线路电流，I_max为线路允许长期运行电流。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤13中，输出告警信息，包括：

如果不存在可降低供热及发电功率的热电联产机组，此时系统已经不能再通过降低热电机组出力来消纳风电，输出告警信息提示只能通过控制风电机组，减少风电机组出力，遗弃部分风电；

如果不存在可增加发电出力的分产热电机组，此时系统已经不能再通过增加热电机组出力来满足负荷用电需求，输出告警信息提示用户只能通过切除部分负荷来满足电力的供需平衡，维持电网频率稳定；

如果存在功率越限的情况，输出告警信息提示当前调整方式不可行。

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