CN110808587A - 一种考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法 - Google Patents

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CN110808587A CN201911212579.7A CN201911212579A CN110808587A CN 110808587 A CN110808587 A CN 110808587A CN 201911212579 A CN201911212579 A CN 201911212579A CN 110808587 A CN110808587 A CN 110808587A
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Abstract

本发明提供了一种考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法，该方法包括：获取风电场运行控制参数,获取区域内储热装置运行参数,获取区域内电动汽车负荷运行参数,以电网收益最大为目标构建储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调模型,做出最优风电消纳调度方案；本发明可在风电出力过大时通过储热方式和电动汽车充电消纳一部分风电，减少对电力系统的冲击，并实现热电联产，减小了热电厂的压力，缓解用户需求的紧张。

Description

一种考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法
技术领域
本发明属于分布式发电与储能技术领域，尤其涉及一种含有储热和电动汽车参与的风电消纳源荷协调方法。
背景技术
风力资源作为新能源的重要来源之一，其为电网提供的电能能够缓解用户需求的紧张，特别在高峰期时能实现削峰填谷，维持电力系统运行稳定，发挥了重要作用。我国西北地区有大量的风力资源，随着风电技术的提高和风电机组规模的扩大，风力发电量逐年提高。
但在实际情况中存在着制约风电发展的因素，如当北方地区进入供暖阶段会出现弃风严重现象。风电具有随机性和波动性，当其接入电力系统时，系统常因风电的反调峰特性而处于低谷期，致使电源侧被迫放弃风电出力而实现电源侧与负荷侧的功率平衡关系。
储热装置和电动汽车均能当做风电的储能装置，并且储热装置能解除机组热负荷和热出力的耦合关系，打破“以热定电”的约束；电动汽车的充放电行为会引起用户侧的用电紧张，引入分布式发电能起到削峰填谷的作用，提高电网运行的稳定性。
发明内容
本发明的目的是，提出一种考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法，用于解决风电并网产生的消纳问题，减少弃风成本。
一种考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法包括以下步骤：
读取区域内风电场日前出力计划，根据除风电机组外的火电机组的日前出力计划和常规负荷曲线，预测风电日前出力值。
获取区域内储热装置的运行参数,计算储热装置的储热量及成本。
获取区域内参与充放电的电动汽车数量及其充放电功率等运行参数,计算电动汽车的储能容量及成本。
构建以电网收益最大为目标的储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调模型，制定风电调度方案及储热装置和电动汽车的分配风电方案。
其中约束条件包含电出力平衡约束、储热装置运行约束，每一时刻各储热装置的储热量不能超过其最大储热量，储热装置的储热量受到前一时刻储热情况的影响，电动汽车充放电行为约束、其他发电机组出力约束和风电消纳分配约束等。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提出了一种提高风电消纳的方法，将储热装置与电动汽车作为储能方式，在风电过剩时将风能转为热能或电动汽车的充电量，减少弃风量。
(2)在存储风电时，对分配到储热装置与电动汽车的风电出力进行规划，同时达到风电利用率最高和经济性最大。
附图说明
下面通过附图对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1是本发明提供的一种考虑储热装置和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法。
具体实施方式
首先读取区域内风电场内风电机组、热电机组、其他火电机组和其他常规负荷的运行参数和日前出力计划，根据除风电机组外的火电机组的日前出力计划和常规负荷曲线，预测风电日前出力值；所述运行参数包括各机组的额定功率、日负荷曲线等；
其次获取区域内热电机组、电锅炉等储热装置的运行参数和成本参数,计算储热装置的储热量及成本；所述运行参数包括储热装置的储热容量和某装置时刻投切的状态；所述成本参数包括电能-热能转换成本、风电场调度成本、储热装置的安装成本及装置寿命更新成本；
接着获取区域内参与充放电的电动汽车数量及其充放电功率等运行参数和成本参数；所述运行参数包括实时充放电的电动汽车数量、电动汽车的充放电额定功率及最大充电容量；所述成本参数包括电动汽车充电桩安装成本及充电桩寿命更新成本；
最后构建以电网收益最大为目标的储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调模型，根据前面三个步骤提供的参数信息制定风电调度方案及储热装置和电动汽车的分配风电方案，对日内计划进行调整；
约束条件包含电出力平衡约束、储热装置运行约束，每一时刻各储热装置的储热量不能超过其最大储热量，储热装置的储热量受到前一时刻储热情况的影响，电动汽车充放电行为约束、其他发电机组出力约束和风电消纳分配约束等；
电出力平衡约束如下所示：
Figure BDA0002294866220000021
f0≥0 (24)
pWIND(t)≤PWIND(t)
(25)
pLOAD(t)+pTH(t)+pEV(t)≤pWIND(t)+pWP(t)
(26)
式中，FWIND表示风电单位收益，pWIND(t)表示风电出力调度值，且其不大于日前风电出力预测值，pWP(t)表示其他发电机组出力值，PLOAD(t)取自于常规负荷曲线，PTH(t)表示分配到储热装置上的总风电出力，PEV(t)表示传输到电动汽车充放电上的总风电出力；
储热装置运行约束如下所示：
Figure BDA0002294866220000031
f1≥0 (28)
0≤nTH(i,t)sTH(i,t)≤NTHSTH,max (29)
0≤N1≤NTH (30)
式中，nTH(i,t)表示第i个储热装置在t时刻参与储热的状态，1表示参与，0表示不参与，s表示第i个储热装置在t时刻的实际储热量，FTH表示储热装置单位成本；每一时刻各储热装置的储热量不能超过其最大储热量，NTH是该区域内所有电动汽车数量，STH,max是电动汽车的最大容量，N1是t1-t2时间段内参与电网运行的储热装置数量；储热装置的储热量受到前一时刻储热情况的影响，△H(i,t)表示在风电转为储热时的第i个储热装置在△t内的热量损失；
电动汽车充放电行为约束如下所示：
Figure BDA0002294866220000032
Figure BDA0002294866220000033
f2≥0 (33)
0≤N2≤NEV
(34)
0≤nEV(i,t)sEV(i,t)≤NEVSEV,max (35)
0≤pEV,cha(i,t)≤PEV,cha,max (36)
0≤pEV,dis(i,t)≤PEV,dis,max (37)
式中，sEV(i,t)表示t时刻第i辆电动汽车的电池容量，pEV,cha(i,t)表示t时刻第i辆电动汽车充电功率，PEV,cha,max是最大充电功率，pEV,dis(i,t)表示t时刻电动汽车放电功率，PEV,dis,max是最大放电电功率，nEV(i,t)表示第i个电动汽车在t时刻参与电网运行的状态，1表示参与，0表示不参与，N2是t1-t2时间段内参与电网运行的电动汽车数量，SEV,max是电动汽车的最大容量，NEV是该区域内所有电动汽车数量；
其他发电机组出力约束如下所示，假设分布式能源只采用风电，则弃风出力等于其他火电机组出力；
f3＝k1FA∫pWP(t)dt (38)
f3≥0 (39)
PWP,min≤pWP(t)≤PWP,max (40)
式中，k1表示储热与风电之间的转换率，FA表示单位弃风成本，pWP(t)表示t时刻其他发电机组出力值；
风电消纳分配约束如下所示。
Figure BDA0002294866220000041
α1+α2+α3＝1 (42)
本发明提供的以储热装置和电动汽车为储能方式的提高风电消纳能力的源荷协调方法，利用热电转换和电动汽车充放电作为过剩风电的缓冲站，合理分配风电过剩量，减小弃风从而提高风电利用率和经济效益。

Claims (5)

1.一种考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法，其特征在于，所述源荷协调方法包括以下步骤：
S1：获取风电场运行控制参数；
S2：获取区域内储热装置运行参数；
S3：获取区域内电动汽车负荷运行参数；
S4：以电网收益最大为目标构建储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调控制模型。
2.根据权利要求1所述的考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
S101：读取区域内风电场日前出力计划
S102：根据除风电机组外的火电机组的日前出力计划和常规负荷曲线，预测风电日前出力值。
3.根据权利要求1所述的考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
S201：获取区域内储热装置的运行参数；
S202：计算储热装置的储热量及成本。
4.根据权利要求1所述的考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
S301：获取区域内参与充放电的电动汽车数量及其充放电功率等运行参数；
S302：计算电动汽车的储能容量及成本。
5.根据权利要求1所述的考虑储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：
构建以电网收益最大为目标的储热和电动汽车参与风电消纳的源荷协调模型；目标函数为：
max f0-α1f1-α2f2-α3f3 (1)
式中，f0表示风电场收益，f1表示储热装置成本，f2表示电动汽车成本，f3表示弃风成本，α1、α2和α3分别表示f1、f2和f3的风电出力分配比例；
其中约束条件包含电出力平衡约束、储热装置运行约束、电动汽车充放电行为约束、其他发电机组出力约束和风电消纳分配约束等：
(1)电出力平衡约束
Figure FDA0002294866210000011
f0≥0 (3)
pWIND(t)≤PWIND(t) (4)
pLOAD(t)+pTH(t)+pEV(t)≤pWIND(t)+pWP(t) (5)
式中，FWIND表示风电单位收益，pWIND(t)表示风电出力调度值，且其不大于日前风电出力预测值，pWP(t)表示其他发电机组出力值，PLOAD(t)取自于常规负荷曲线，PTH(t)表示分配到储热装置上的总风电出力，PEV(t)表示传输到电动汽车充放电上的总风电出力；
(2)储热装置运行约束
Figure FDA0002294866210000021
f1≥0 (7)
0≤nTH(i,t)sTH(i,t)≤NTHSTH,max (8)
0≤N1≤NTH (9)
nTH(i,t+1)sTH(i,t+1)＝nTH(i,t)sTH(i,t)-ΔH(i,t)Δt (10)
式中，nTH(i,t)表示第i个储热装置在t时刻参与储热的状态，1表示参与，0表示不参与，s表示第i个储热装置在t时刻的实际储热量，FTH表示储热装置单位成本；每一时刻各储热装置的储热量不能超过其最大储热量，NTH是该区域内所有电动汽车数量，STH,max是电动汽车的最大容量，N1是t1-t2时间段内参与电网运行的储热装置数量；储热装置的储热量受到前一时刻储热情况的影响，△H(i,t)表示在风电转为储热时的第i个储热装置在△t内的热量损失；
(3)电动汽车充放电行为约束
Figure FDA0002294866210000022
Figure FDA0002294866210000023
f2≥0 (13)
0≤N2≤NEV
(14)
0≤nEV(i,t)sEV(i,t)≤NEVSEV,max (15)
0≤pEV,cha(i,t)≤PEV,cha,max (16)
0≤pEV,dis(i,t)≤PEV,dis,max (17)
式中，sEV(i,t)表示t时刻第i辆电动汽车的电池容量，pEV,cha(i,t)表示t时刻第i辆电动汽车充电功率，PEV,cha,max是最大充电功率，pEV,dis(i,t)表示t时刻电动汽车放电功率，PEV,dis,max是最大放电电功率，nEV(i,t)表示第i个电动汽车在t时刻参与电网运行的状态，1表示参与，0表示不参与，N2是t1-t2时间段内参与电网运行的电动汽车数量，SEV,max是电动汽车的最大容量，NEV是该区域内所有电动汽车数量；
(4)其他发电机组出力约束
假设分布式能源只采用风电，则弃风出力等于其他火电机组出力；
f3＝k1FA∫pWP(t)dt (18)
f3≥0 (19)
PWP,min≤pWP(t)≤PWP,max (20)
式中，k1表示储热与风电之间的转换率，FA表示单位弃风成本，pWP(t)表示t时刻其他发电机组出力值；
(5)风电消纳分配约束
α1+α2+α3＝1 (22)
式中，α1、α2和α3分别表示f1、f2和f3的风电出力分配比例。
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CN113131530A (zh) * 2021-04-25 2021-07-16 西安热工研究院有限公司 一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113131530A (zh) * 2021-04-25 2021-07-16 西安热工研究院有限公司 一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统
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