CN111064230A - 一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法 - Google Patents

一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法 Download PDF

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CN111064230A CN201911309681.9A CN201911309681A CN111064230A CN 111064230 A CN111064230 A CN 111064230A CN 201911309681 A CN201911309681 A CN 201911309681A CN 111064230 A CN111064230 A CN 111064230A
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李家珏
刘一涛
李显奇
孔剑虹
陈守峰
朱钰
李志刚
王刚
曾辉
段方维
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Shenyang Institute of Engineering
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State Grid Corp of China SGCC
Shenyang Institute of Engineering
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Abstract

本发明涉及电力系统运行与控制技术领域，具体涉及一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法。本发明解决了由于电力系统与供热系统彼此割裂所导致的弃风限电问题，添补了当前电力系统与供热系统彼此联合的日前调度技术空白，本发明方法优化了热电联产系统日前发电成本，建立了计及采暖建筑蓄热特性的日前优化调度模型，根据系统内部的热能平衡、电气平衡，包括各机组的运行约束，大幅提升电网弃风消纳力度，还解决热电联产的日前调度难的问题，具有较高的实际调度运行应用价值。

Description

一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法
技术领域
本发明涉及电力系统运行与控制技术领域，具体涉及一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法。
背景技术
全球风资源量巨大，约为130000GW,超过全球可利用水能资源总量的10倍以上。我国是最早开发利用风能的国家之一，在风电发展过程中成效显著，风电已经成为我国第三大电源。
目前，弃风限电问题仍然是我国风电发展面临的主要矛盾。弃风限电问题在导致优质绿色能源浪费的同时，更严重限制了风电产业的持续快速发展。我国“三北”地区弃风限电形势尤其严峻。在我国的三北地区，热电联产是一种最好的供热方式已被越来越多的人所接受。三北地区存在大量热电联产机组,以满足本地区冬季的热负荷需求。在当前的发展情形下，热电联产机组主要是以“以热定电”的原则运行的，首先确定热电联产机组的供热出力，从而进一步确定热电联产机组的供电出力。电力生产与热力生产在此种运行模式下处于相对独立的过程，电力系统与供热系统这种彼此割裂的状态，很大程度上是导致弃风限电的主要原因。
为了减小弃风量，解决风电与供热机组之间的矛盾，实现热电联产系统的经济运行，提出电-热联合系统的概念，充分地利用电力系统和热力系统之间的互补性，在更广的时空范围内提高了资源优化配置能力。对比文件1《风电消纳的热电联供型微网日前鲁棒经济调度》中考虑构建了双层鲁棒模型从而得到最恶劣风电出力场景下的微网最优日前调度方案，将弃置的风电功率以惩罚的形式引入目标以提高微网对风电的消纳能力，将原问题分解为日前计划调度主问题以及计及风电出力不确定性的执行调控子问题从而进行求解。对比文件7《储热提升风电消纳能力的实施方式及效果分析》考虑了利用储热装置打破以往“以热定电”的热电耦合关系，对储热装置不同的安装位置所产生的效果进行了分析；考虑了风电与负荷响应的不确定性，通过鲁棒优化方法与多阶段规划方法相结合，有效地处理了机组的组合问题。本发明主要的特征是基于热电联产系统热电耦合特性，明确电、热系统时间匹配的关系，考虑各环节经济成本的相互协调，建立了计及采暖建筑蓄热特性的日前优化调度模型，实现了弃风的有效消纳和系统的经济运行。
目前，针对弃风限电问题，现有技术包括利用电力系统和热力系统之间的互补性、提高资源优化配置以及多阶段规划方法等等。每项独立技术的研究均在逐步完善中。然而，对于以电力系统和供热系统这种彼此联合的状态为目标，大程度上解决弃风限电问题，仍然处于技术空白。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法。本发明目的是为了解决弃风限电问题，添补了当前电力系统与供热系统彼此联合状态技术空白问题。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，包括下述步骤：
步骤1：基于抽气式热电联产机组运行原理以及含储热装置系统的消纳弃风机理，根据机组电、热功率耦合关系分析电热空间耦合特性；
步骤2：根据热网的热能传输具有较大的延时性的特点，确定热网管道传输时间，分析电热时间耦合特性；
步骤3：考虑计及热网延时性的热平衡，分析采暖建筑蓄热特性；
步骤4：建立含有热电联产机组的系统日前调度模型；
步骤5：建立约束条件，对系统模型进行电力系统和热力系统的双重约束处理；
步骤6：求解经济目标函数，计算热电联产机组的燃料成本、火电机组成本以及弃风成本；
步骤7：将经济目标函数的求解转换为混合整数线性规划问题，并使用MatlabOPTI工具包进行求解；
步骤8：构建电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，得出最优弃风量。
所述步骤1中，机组的电、热功率耦合关系表达式，如下式：
Figure BDA0002324173600000031
式中：Pi,t，Hi,t为第i台机组在t时段的电功率和热功率，MW；
Figure BDA0002324173600000032
为第i台机组的第m个交点在t时段的组合系数；
Figure BDA0002324173600000033
为第i台机组的第m个交点的横坐标和纵坐标；Mi为第i台机组边界交点总数。
所述步骤2中，热网管道传输时间表达式如下：
Figure BDA0002324173600000034
式中：Δτ′为热网管道传输时间，s；L为管道长度，m；v为水的流速，m/s；热网对采暖建筑的热惯性时间应为τ1+Δτ′。
所述步骤3中，计及热网延时性的热平衡方程如下式：
Figure BDA0002324173600000035
式中：
Figure BDA0002324173600000036
为t+1和t时段的室内温度，℃；Mk、Mj为室内空气和围护结构的质量，kg；ck、cj为室内空气和围护结构的比热容，kJ/(kg·℃)。
所述步骤4中，含有热电联产机组的系统的日前调度模型如下式：
obj＝minF(t)
F(t)＝F1(t)+F2(t)+FWL(t)
式中：F1(t)为t时刻所有热电联产机组的燃料成本函数；F2(t)为t时刻所有火电机组的成本函数；FWL(t)为t时刻弃风成本函数。
所述步骤5中，电力系统和热力系统的双重约束包括：功率平衡约束；火电机组约束；热电联产机组约束；供热平衡约束；储热装置运行约束；风电约束；采暖建筑室内温度约束。
所述功率平衡约束：
Figure BDA0002324173600000041
式中：
Figure BDA0002324173600000042
为第i台电热联产机组t时刻的发电功率，MW；
Figure BDA0002324173600000043
为第i台火电机组t时刻的发电功率，MW；
Figure BDA0002324173600000044
为第i台风电机组t时刻的计划发电功率，MW；Pload(t)为t时刻系统中的电负荷，MW；
所述火电机组约束：
火电机组出力约束：
Figure BDA0002324173600000045
式中：
Figure BDA0002324173600000046
为各可控火电机组t时刻的最小发电功率；
Figure BDA0002324173600000047
为各可控火电机组t时刻的最大发电功率；Ui,t为0-1变量；
火电机组的爬坡约束：
Figure BDA0002324173600000048
式中：
Figure BDA0002324173600000049
为火电机组最大向下、向上爬坡率，MW/h；
Figure BDA00023241736000000410
为第i台机组在t时刻的发电功率，MW；
所述热电联产机组约束：
热电联产机组发电功率上下限是与其供热功率相关的函数：
Figure BDA00023241736000000411
式中：cmj，kj，cv1,j，cv2,j为第j台热电联产机组参数；
Figure BDA00023241736000000412
为第j台热电联产机组纯凝工况下的发电功率的上限，MW；
Figure BDA00023241736000000413
为第j台热电联产机组在t时段计划发电功率，MW；
Figure BDA00023241736000000414
为第j台热电联产机组在t时段的热功率，MW；
热电联产机组自身热功率限制：
Figure BDA0002324173600000051
热电联产机组爬坡约束：
Figure BDA0002324173600000052
式中：
Figure BDA0002324173600000053
为第i台机组的最大向上、向下爬坡率，取30MW/h；
Figure BDA0002324173600000054
为第i台机组t时刻的爬坡率，MW/h；
所述供热平衡约束：
Figure BDA0002324173600000055
式中：QG(t)为t时刻储热装置的供热功率，MW；
Figure BDA0002324173600000056
为t时刻热电联产机组的总热功率，MW；Q(t)为t时刻系统热负荷，MW；
(5)储热装置运行约束：
Figure BDA0002324173600000057
Figure BDA0002324173600000058
Figure BDA0002324173600000059
式中：Qi(t)为第i台储热设备在t时刻的储热量，MW·h；
Figure BDA00023241736000000510
为第i台储热设备总大储热功率，MW；
Figure BDA00023241736000000511
为第i台储热设备总大放热功率，MW；
Figure BDA00023241736000000512
为第i台储热设备总大储热容量，MW·h；
所述风电约束：
Figure BDA00023241736000000513
式中：
Figure BDA00023241736000000514
为第i个风电场的计划发电功率，MW；
Figure BDA00023241736000000515
为第i个风电场的预测发电功率，MW；
所述采暖建筑室内温度约束：
计及热网延时性的热平衡方程如下式所示；
Figure BDA0002324173600000061
温度在允许范围内波动应满足以下约束：
Figure BDA0002324173600000062
一个调度周期内的采暖建筑的起始温度和调度结束后温度：
Figure BDA0002324173600000063
所述步骤6中，求解经济目标函数，计算热电联产机组的燃料成本、火电机组成本以及弃风成本如下：
Figure BDA0002324173600000064
式中：pcoal为燃煤单价，元/kg；
Figure BDA0002324173600000065
为第j台热电联产机组在t时段的发电功率和供热功率，MW；Nchp为系统中热电联产机组台数；c0,j～c5,j为第j台热电联产机组参数；
火电机组的发电成本由运行成本和启停成本两部分组成：
F2(t)＝f1(t)+f2(t)
式中：f1(t)为t时刻火电机组的运行成本；f2(t)为t时刻火电机组的启停计划成本和调峰的启停成本；
Figure BDA0002324173600000066
Figure BDA0002324173600000067
式中：ai，bi，ci为火电机组运行的成本系数；Pi(t)为t时刻火电机组i的输出电功率；ui(t)为t时刻火电机组i的启停状态，1表示机组在系统中运行，反之为0；Si(t)为火电机组i的启动成本；
弃风成本函数以惩罚项的形式给出：
Figure BDA0002324173600000071
式中：λ为惩罚因子；Nw为风电场个数；
Figure BDA0002324173600000072
为第k个风电场t时段的弃风功率。
所述步骤7中，将经济目标函数的求解转换为混合整数线性规划问题，使用MatlabOPTI工具包求解如下：
min f(x,y)
hk(x,y)＝0,k＝1,2......m
gl(x,y)≤0,l＝1,2......m
xmin≤x≤xmax
y∈{0,1}
式中：hk为系统内部的热能和电气平衡，gl为各机组的运行约束；
变量x包括各类机组、储能装置和交互装置的出力；以及各类机组本身的约束性质，优化变量y表示可控机组的启停状态；等式约束包括系统内部的热能平衡、电气平衡；不等式约束包括各机组的运行约束。
所述步骤8中，构建电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，在步骤7中所求解经济目标函数的最优成本值下的弃风量，即为最优弃风量；结合供热平衡特性，考虑蓄热电锅炉配合热电联产机组协同运行及采暖建筑的蓄热特性，对热电联产系统进行日前优化调度。
本发明的优点及有益效果是：
本发明解决了由于电力系统与供热系统彼此割裂所导致的弃风限电问题，针对当前电力系统与供热系统彼此联合的日前调度技术空白问题，提出一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，该方法优化了热电联产系统日前发电成本，建立了计及采暖建筑蓄热特性的日前优化调度模型，大幅提升电网弃风消纳力度，解决热电联产的日前调度难题，具有很高的实际调度运行应用价值。
附图说明
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图作进一步的详细描述。
图1为本发明提供的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度流程图；
图2为本发明提供的3种场景下的风电功率结果图；
图3为本发明提供的热电联产机组1的电、热出力图；
图4为本发明提供的蓄热电锅炉电耗量及机组1的电、热出力图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明提供了一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，本发明先从空间耦合角度分析蓄热电锅炉配合热电联产机组工作的机理；再从时间耦合角度分析供热系统时滞性对系统电调度的影响，使热惯性时间尺度与电调度时间尺度形成匹配；在基于热电耦合特性，明确电、热系统时间匹配关系下，提出计及采暖建筑蓄热特性的日前优化调度模型。以热电联产系统日前发电成本最小为目标，根据由电力系统约束与热力系统约束两部分组成的运行约束条件，计算热电联产机组的燃料成本、火电机组成本以及弃风成本，进一步的将其转换为混合整数线性规划问题，并使用Matlab OPTI工具包进行求解，最后，根据系统内部的热能平衡、电气平衡，包括各机组的运行约束，解决弃风消纳问题。
本发明一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，具体包括下述步骤：
步骤1：基于抽气式热电联产机组运行原理以及含储热装置系统的消纳弃风机理，根据机组电、热功率耦合关系分析电热空间耦合特性；
步骤2：根据热网的热能传输具有较大的延时性的特点，确定热网管道传输时间，分析电热时间耦合特性；
步骤3：考虑计及热网延时性的热平衡，分析采暖建筑蓄热特性；
步骤4：建立含有热电联产机组的系统日前调度模型；
步骤5：建立约束条件，对系统模型进行电力系统和热力系统的双重约束处理；
步骤6：求解经济目标函数，计算热电联产机组的燃料成本、火电机组成本以及弃风成本；
步骤7：将经济目标函数的求解转换为混合整数线性规划问题，并使用MatlabOPTI工具包进行求解；
步骤8：构建电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，得出最优弃风量。
进一步地，所述步骤1中，机组的电、热功率耦合关系表达式，如下式：
Figure BDA0002324173600000091
式中：Pi,t，Hi,t为第i台机组在t时段的电功率和热功率，MW；
Figure BDA0002324173600000092
为第i台机组的第m个交点在t时段的组合系数；
Figure BDA0002324173600000093
为第i台机组的第m个交点的横坐标和纵坐标；Mi为第i台机组边界交点总数。
进一步地，所述步骤2中，热网管道传输时间表达式如下式：
Figure BDA0002324173600000094
式中：Δτ′为热网管道传输时间，s；L为管道长度，m；v为水的流速，m/s。热网对采暖建筑的热惯性时间应为τ1+Δτ′。
进一步地，所述步骤3中，计及热网延时性的热平衡方程如下式：
Figure BDA0002324173600000095
式中：
Figure BDA0002324173600000096
为t+1和t时段的室内温度，℃；Mk、Mj为室内空气和围护结构的质量，kg；ck、cj为室内空气和围护结构的比热容，kJ/(kg·℃)。
进一步地，所述步骤4中，含有热电联产机组的系统的日前调度模型如下式：
obj＝min F(t)
F(t)＝F1(t)+F2(t)+FWL(t)
式中：F1(t)为t时刻所有热电联产机组的燃料成本函数；F2(t)为t时刻所有火电机组的成本函数；FWL(t)为t时刻弃风成本函数。
进一步地，所述步骤5中，电力系统和热力系统的双重约束包括：
(1)功率平衡约束：
Figure BDA0002324173600000101
式中：
Figure BDA0002324173600000102
为第i台电热联产机组t时刻的发电功率，MW；
Figure BDA0002324173600000103
为第i台火电机组t时刻的发电功率，MW；
Figure BDA0002324173600000104
为第i台风电机组t时刻的计划发电功率，MW；Pload(t)为t时刻系统中的电负荷，MW。
(2)火电机组约束：
火电机组出力约束：
Figure BDA0002324173600000105
式中：
Figure BDA0002324173600000106
为各可控火电机组t时刻的最小发电功率；
Figure BDA0002324173600000107
为各可控火电机组t时刻的最大发电功率；Ui,t为0-1变量。
火电机组的爬坡约束：
Figure BDA0002324173600000108
式中：
Figure BDA0002324173600000109
为火电机组最大向下、向上爬坡率，MW/h；
Figure BDA00023241736000001010
为第i台机组在t时刻的发电功率，MW。
(3)热电联产机组约束：
热电联产机组发电功率上下限是与其供热功率相关的函数：
Figure BDA0002324173600000111
式中：cmj，kj，cv1,j，cv2,j为第j台热电联产机组参数；
Figure BDA0002324173600000112
为第j台热电联产机组纯凝工况下的发电功率的上限，MW；
Figure BDA0002324173600000113
为第j台热电联产机组在t时段计划发电功率，MW；
Figure BDA0002324173600000114
为第j台热电联产机组在t时段的热功率，MW。
热电联产机组自身热功率限制：
Figure BDA0002324173600000115
热电联产机组爬坡约束：
Figure BDA0002324173600000116
式中：
Figure BDA0002324173600000117
为第i台机组的最大向上、向下爬坡率，取30MW/h；
Figure BDA0002324173600000118
为第i台机组t时刻的爬坡率，MW/h。
(4)供热平衡约束：
Figure BDA0002324173600000119
式中：QG(t)为t时刻储热装置的供热功率，MW。
Figure BDA00023241736000001110
为t时刻热电联产机组的总热功率，MW。Q(t)为t时刻系统热负荷，MW。
(5)储热装置运行约束：
Figure BDA00023241736000001111
Figure BDA00023241736000001112
Figure BDA00023241736000001113
式中：Qi(t)为第i台储热设备在t时刻的储热量，MW·h；
Figure BDA0002324173600000121
为第i台储热设备总大储热功率，MW；
Figure BDA0002324173600000122
为第i台储热设备总大放热功率，MW；
Figure BDA0002324173600000123
为第i台储热设备总大储热容量，MW·h。
(6)风电约束：
Figure BDA0002324173600000124
式中：
Figure BDA0002324173600000125
为第i个风电场的计划发电功率，MW；
Figure BDA0002324173600000126
为第i个风电场的预测发电功率，MW。
(7)采暖建筑室内温度约束：
计及热网延时性的热平衡方程如下式
Figure BDA0002324173600000127
此外，温度在允许范围内波动应满足以下约束：
Figure BDA0002324173600000128
一个调度周期内的采暖建筑的起始温度和调度结束后温度：
Figure BDA0002324173600000129
进一步地，所述步骤6中，求解经济目标函数，计算热电联产机组的燃料成本、火电机组成本以及弃风成本如下：
Figure BDA00023241736000001210
式中：pcoal为燃煤单价，元/kg；
Figure BDA00023241736000001211
为第j台热电联产机组在t时段的发电功率和供热功率，MW；Nchp为系统中热电联产机组台数；c0,j～c5,j为第j台热电联产机组参数。
火电机组的发电成本由运行成本和启停成本两部分组成：
F2(t)＝f1(t)+f2(t)
式中：f1(t)为t时刻火电机组的运行成本；f2(t)为t时刻火电机组的启停计划成本和调峰的启停成本。
Figure BDA0002324173600000131
Figure BDA0002324173600000132
式中：ai，bi，ci为火电机组运行的成本系数；Pi(t)为t时刻火电机组i的输出电功率；ui(t)为t时刻火电机组i的启停状态，1表示机组在系统中运行，反之为0；Si(t)为火电机组i的启动成本。
弃风成本函数以惩罚项的形式给出：
Figure BDA0002324173600000133
式中：λ为惩罚因子；Nw为风电场个数；
Figure BDA0002324173600000134
为第k个风电场t时段的弃风功率。
进一步地，所述步骤7中，将经济目标函数的求解转换为混合整数线性规划问题，并使用Matlab OPTI工具包进行求解如下：
minf(x,y)
hk(x,y)＝0,k＝1,2......m
gl(x,y)≤0,l＝1,2......m
xmin≤x≤xmax
y∈{0,1}
式中：hk为系统内部的热能和电气平衡，gl为各机组的运行约束。
变量x包括各类机组、储能装置和交互装置的出力；以及各类机组本身的约束性质，优化变量y表示可控机组的启停状态；等式约束包括系统内部的热能平衡、电气平衡；不等式约束包括各机组的运行约束。
进一步地，所述步骤8中，构建电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，在步骤7中所求解经济目标函数的最优成本值下的弃风量，即为最优弃风量。结合供热平衡特性，考虑蓄热电锅炉配合热电联产机组协同运行及采暖建筑的蓄热特性，对热电联产系统进行日前优化调度。
实施例2
(1)本发明以含有一个并网风电场、8台常规火电机组、两台抽气式热电联产机组和1个集中采暖建筑供热区的热电联供系统为例进行分析，调度周期为一天24个时段，单位调度时间长度为1小时。风电装机容量为200MW，各时段电负荷和室外温度的值已知。
(2)当系统中只有热电联产机组对采暖建筑直接供热，不计及采暖建筑室内温度波动，没有蓄热电锅炉的配合时，维持采暖建筑室内温度20℃恒定，系统会在1-6个时段内存在调峰瓶颈，系统调峰能力不足而产生弃风现象的发生。此时弃风量为300.17MW，弃风率达到11.57％，弃风量较大，造成资源浪费；在系统的调峰瓶颈的1-6个时段内，热电联产机组的供热功率维持250MW不变，系统运行成本为483.62万元
(3)当热电联产机组与蓄热电锅炉协同配合向采暖建筑供热，不计及采暖建筑室内温度波动时，蓄热电锅炉配合热电联产机组协调运行，蓄热电锅炉最大电耗量为20MW，电热转换效率为0.95。相比之下，该条件下的弃风量由300.17MW降低到了186.17MW，弃风率为7.16％，弃风量显著降低，系统运行成本为481.33万元。
(4)当热电联产机组与蓄热电锅炉协同配合向采暖建供热，计及采暖建筑室内温度波动时,计及采暖建筑蓄热特性，在蓄热电锅炉配合热电联产机组协调运行的条件下，弃风量减小到89.48MW，弃风率为3.43％，弃风量大幅度缩减，系统运行成本为480.40万元。
(5)构建计及弃风消纳的热电联产系统的日前调度方法。
含有风能发电的电力系统的调度问题通常以发电成本最低作为调度目标，本发将问题明转化为以热电联产系统日前发电成本最小为目标进行优化，通过对热电联产系统进行日前优化调度，并考虑蓄热电锅炉配合热电联产机组协同运行及采暖建筑的蓄热特性的运行，建立日前优化调度模型；蓄热电锅炉的协同配合和采暖建筑蓄热特性可以有效提高热电联产机组的调峰能力，有效接纳更多的风电，减少能源消耗，实现系统的协调经济运行。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：包括下述步骤：
步骤1：基于抽气式热电联产机组运行原理以及含储热装置系统的消纳弃风机理，根据机组电、热功率耦合关系分析电热空间耦合特性；
步骤2：根据热网的热能传输具有较大的延时性的特点，确定热网管道传输时间，分析电热时间耦合特性；
步骤3：考虑计及热网延时性的热平衡，分析采暖建筑蓄热特性；
步骤4：建立含有热电联产机组的系统日前调度模型；
步骤5：建立约束条件，对系统模型进行电力系统和热力系统的双重约束处理；
步骤6：求解经济目标函数，计算热电联产机组的燃料成本、火电机组成本以及弃风成本；
步骤7：将经济目标函数的求解转换为混合整数线性规划问题，并使用Matlab OPTI工具包进行求解；
步骤8：构建电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，得出最优弃风量。
2.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤1中，机组的电、热功率耦合关系表达式，如下式：
Figure FDA0002324173590000011
式中：Pi,t，Hi,t为第i台机组在t时段的电功率和热功率，MW；
Figure FDA0002324173590000012
为第i台机组的第m个交点在t时段的组合系数；
Figure FDA0002324173590000013
为第i台机组的第m个交点的横坐标和纵坐标；Mi为第i台机组边界交点总数。
3.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤2中，热网管道传输时间表达式如下：
Figure FDA0002324173590000014
式中：Δτ′为热网管道传输时间，s；L为管道长度，m；v为水的流速，m/s；热网对采暖建筑的热惯性时间应为τ1+Δτ′。
4.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤3中，计及热网延时性的热平衡方程如下式：
Figure FDA0002324173590000021
式中：
Figure FDA0002324173590000022
为t+1和t时段的室内温度，℃；Mk、Mj为室内空气和围护结构的质量，kg；ck、cj为室内空气和围护结构的比热容，kJ/(kg·℃)。
5.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤4中，含有热电联产机组的系统的日前调度模型如下式：
obj＝min F(t)
F(t)＝F1(t)+F2(t)+FWL(t)
式中：F1(t)为t时刻所有热电联产机组的燃料成本函数；F2(t)为t时刻所有火电机组的成本函数；FWL(t)为t时刻弃风成本函数。
6.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤5中，电力系统和热力系统的双重约束包括：功率平衡约束；火电机组约束；热电联产机组约束；供热平衡约束；储热装置运行约束；风电约束；采暖建筑室内温度约束。
7.根据权利要求6所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述功率平衡约束：
Figure FDA0002324173590000023
式中：
Figure FDA0002324173590000024
为第i台电热联产机组t时刻的发电功率，MW；
Figure FDA0002324173590000025
为第i台火电机组t时刻的发电功率，MW；
Figure FDA0002324173590000026
为第i台风电机组t时刻的计划发电功率，MW；Pload(t)为t时刻系统中的电负荷，MW；
所述火电机组约束：
火电机组出力约束：
Figure FDA0002324173590000031
式中：
Figure FDA0002324173590000032
为各可控火电机组t时刻的最小发电功率；
Figure FDA0002324173590000033
为各可控火电机组t时刻的最大发电功率；Ui,t为0-1变量；
火电机组的爬坡约束：
Figure FDA0002324173590000034
式中：
Figure FDA0002324173590000035
为火电机组最大向下、向上爬坡率，MW/h；
Figure FDA0002324173590000036
为第i台机组在t时刻的发电功率，MW；
所述热电联产机组约束：
热电联产机组发电功率上下限是与其供热功率相关的函数：
Figure FDA0002324173590000037
式中：cmj，kj，cv1,j，cv2,j为第j台热电联产机组参数；
Figure FDA0002324173590000038
为第j台热电联产机组纯凝工况下的发电功率的上限，MW；
Figure FDA0002324173590000039
为第j台热电联产机组在t时段计划发电功率，MW；
Figure FDA00023241735900000310
为第j台热电联产机组在t时段的热功率，MW；
热电联产机组自身热功率限制：
Figure FDA00023241735900000311
热电联产机组爬坡约束：
Figure FDA00023241735900000312
式中：
Figure FDA00023241735900000313
为第i台机组的最大向上、向下爬坡率，取30MW/h；
Figure FDA00023241735900000314
为第i台机组t时刻的爬坡率，MW/h；
所述供热平衡约束：
Figure FDA0002324173590000041
式中：QG(t)为t时刻储热装置的供热功率，MW；
Figure FDA0002324173590000042
为t时刻热电联产机组的总热功率，MW；Q(t)为t时刻系统热负荷，MW；
(5)储热装置运行约束：
Figure FDA0002324173590000043
Figure FDA0002324173590000044
Figure FDA0002324173590000045
式中：Qi(t)为第i台储热设备在t时刻的储热量，MW·h；
Figure FDA0002324173590000046
为第i台储热设备总大储热功率，MW；
Figure FDA0002324173590000047
为第i台储热设备总大放热功率，MW；
Figure FDA0002324173590000048
为第i台储热设备总大储热容量，MW·h；
所述风电约束：
Figure FDA0002324173590000049
式中：
Figure FDA00023241735900000410
为第i个风电场的计划发电功率，MW；
Figure FDA00023241735900000411
为第i个风电场的预测发电功率，MW；
所述采暖建筑室内温度约束：
计及热网延时性的热平衡方程如下式所示：
Figure FDA00023241735900000412
温度在允许范围内波动应满足以下约束：
Figure FDA00023241735900000413
一个调度周期内的采暖建筑的起始温度和调度结束后温度：
Figure FDA0002324173590000051
8.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤6中，求解经济目标函数，计算热电联产机组的燃料成本、火电机组成本以及弃风成本如下：
Figure FDA0002324173590000052
Figure FDA0002324173590000053
式中：pcoal为燃煤单价，元/kg；
Figure FDA0002324173590000054
为第j台热电联产机组在t时段的发电功率和供热功率，MW；Nchp为系统中热电联产机组台数；c0,j～c5,j为第j台热电联产机组参数；
火电机组的发电成本由运行成本和启停成本两部分组成：
F2(t)＝f1(t)+f2(t)
式中：f1(t)为t时刻火电机组的运行成本；f2(t)为t时刻火电机组的启停计划成本和调峰的启停成本；
Figure FDA0002324173590000055
Figure FDA0002324173590000056
式中：ai，bi，ci为火电机组运行的成本系数；Pi(t)为t时刻火电机组i的输出电功率；ui(t)为t时刻火电机组i的启停状态，1表示机组在系统中运行，反之为0；Si(t)为火电机组i的启动成本；
弃风成本函数以惩罚项的形式给出：
Figure FDA0002324173590000057
式中：λ为惩罚因子；Nw为风电场个数；
Figure FDA0002324173590000058
为第k个风电场t时段的弃风功率。
9.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤7中，将经济目标函数的求解转换为混合整数线性规划问题，使用Matlab OPTI工具包求解如下：
min f(x,y)
hk(x,y)＝0,k＝1,2......m
gl(x,y)≤0,l＝1,2......m
xmin≤x≤xmax
y∈{0,1}
式中：hk为系统内部的热能和电气平衡，gl为各机组的运行约束；
变量x包括各类机组、储能装置和交互装置的出力；以及各类机组本身的约束性质，优化变量y表示可控机组的启停状态；等式约束包括系统内部的热能平衡、电气平衡；不等式约束包括各机组的运行约束。
10.根据权利要求1所述的一种电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，其特征是：所述步骤8中，构建电热耦合系统的弃风消纳经济调度方法，在步骤7中所求解经济目标函数的最优成本值下的弃风量，即为最优弃风量；结合供热平衡特性，考虑蓄热电锅炉配合热电联产机组协同运行及采暖建筑的蓄热特性，对热电联产系统进行日前优化调度。
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