CN112086982A - 一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法 - Google Patents
一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112086982A CN112086982A CN202010927151.7A CN202010927151A CN112086982A CN 112086982 A CN112086982 A CN 112086982A CN 202010927151 A CN202010927151 A CN 202010927151A CN 112086982 A CN112086982 A CN 112086982A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- scheduling
- energy storage
- electric
- battery energy
- storage system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06312—Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/28—The renewable source being wind energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
Abstract
本发明提供了一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,包括如下步骤S10通过对电池储能系统的物理特性与技术参数进行分析建立电池储能系统调度特性模型;S20建立包含电热多元储能的电热联合系统优化调度模型;以及S30采用非线性规划求解器对S20的电热联合系统的优化调度目标进行求解,给出混合储电‑储热装置的电热联合系统优化调度策略。本发明的一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,采用非线性规划求解器对所述电热联合系统优化调度模型进行求解,确定火电机组、热电联产机组、风电场、电池储能系统、蓄热罐以及电锅炉在各调度时段内的最优运行状态,进而给出电热联合系统的调度方案,为工程技术人员调度方法的设计提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及电热联合调度技术领域,具体涉及一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法。
背景技术
近几年,我国风电资源开发力度持续加大,截至2019年9月底,我国风电装机容量达到1.98亿千瓦,总发电量2914亿千瓦时,同比增长8.9%,是电力系统第三大主力电源。与常规能源机组不同,风电出力本身具备随机波动特点和不确定性,因此,大规模风电并网势必增加电网运行难度,降低运行效率,甚至在风电高发时候被迫“弃风”限电。2019年1-9月,全国“弃风”电量高达128亿千瓦时,其中,内蒙古、甘肃、新疆这三个省区“弃风”电量在10亿千瓦时以上,因而我国“弃风”限电形势严峻。
当前,“弃风”限电形势严峻的区域主要集中在冬季供暖期的东北、西北以及华北地区,该地区电力系统中,热电联产机组的出力普遍较高。到了冬季供暖期,热电联产机组受“以热定电”模式的限制,其调峰能力难以得到充分发挥,是导致大规模“弃风”限电的重要原因。因此,有必要开展电热联合调度,充分发掘整个联合系统的风电接纳能力,减少“弃风”。此外,为充分接纳风电,有必要在电热联合系统中配置电、热存储装置,利用电热多元储能装置的灵活储能能力,进一步提升风电接纳能力。
文献一《基于多场景随机规划的电热联合系统日前经济调度》(电气工程学报,2020年,第15卷,第2期,第85页至91页)介绍了一种考虑风电不确定性下的电热联合系统优化调度方法,该调度方法可有效应对风电的预测误差对电力系统的备用需求以及安全性所产生的影响,地减少弃风,同时也减少了系统运行成本。但是,从算例分析可发现,即使最大程度地降低火电和热电联产机组的电出力,仍存在较大的弃风。文献二《含储热的电力系统电热综合调度模型》(电力自动化设备,2014年,第34卷,第5期,第79页至85页)建立了包含储热的电热联合系统调度模型。与传统模型相比,该文献建立的模型增加了系统热平衡约束、热电机组的热电耦合约束、储热装置运行约束等,且将优化目标电力系统煤耗成本最低拓展为电力系统和热力系统总煤耗最低。文献三《考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略》(电网与清洁能源,2020年,第36卷,第7期,第109页至118页)提出了综合考虑火电机组/热电机组运行成本,风电场运维成本及弃风惩罚费用,电池储能装置运行成本与碳交易成本的电热联合系统优化调度模型,并采用Yalmip/Gurobi实现了模型求解。
现有文献提出的电热联合系统优化调度模型中,并未同时考虑储电与储热设备对调度策略的影响,具有一定的局限性。实际上,为有限接纳风电,通常在电热联合系统中同时配备储电与储热设备,现有技术方法不能实现对此类电热联合系统的有效调度。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,采用非线性规划求解器对所述电热联合系统优化调度模型进行求解,确定火电机组、热电联产机组、风电场、电池储能系统、蓄热罐以及电锅炉在各调度时段内的最优运行状态,进而给出电热联合系统的调度方案,为工程技术人员调度方法的设计提供参考。
为了实现以上目的,本发明采取的一种技术方案是:
一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,包括如下步骤:S10通过对电池储能系统的物理特性与技术参数进行分析建立考虑损耗成本的电池储能系统调度特性模型;S20建立包含电热多元储能的电热联合系统优化调度模型,包括:设定所述电热联合系统日运行成本最小的优化目标以及电热联合系统优化调度模型的约束;S30采用非线性规划求解器对S20的电热联合系统的优化调度目标进行求解,给出混合储电-储热装置的电热联合系统优化调度策略。进一步地,所述步骤S10电池储能系统在调度周期内的运行成本FB通过公式(1)计算:
其中,调度周期由T个调度时段组成;t为调度时段索引;为表示电池储能系统在调度时段t充放电状态切换情况的二进制变量,取“1”表示电池储能系统在调度时段t内由放电状态切换为充电状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t内由充电状态切换为放电状态;电池储能系统调度特性模型满足电池的工作特性约束,所述工作特性约束包括:充放电逻辑状态约束,荷电状态约束以及充放电速率约束。
进一步地,所述电池储能系统充放电逻辑状态约束,如公式(2)~(3)所示,
其中,Ot为二进制变量,表示电池储能系统在调度时段t的工作状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t内处于充电状态,取“0”表示电池储能系统在调度时段t内处于充电状态;Ot-1为二进制变量,表示电池储能系统在调度时段t-1的工作状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t-1内处于充电状态,取“0”表示电池储能系统在调度时段t-1内处于充电状态;
所述荷电状态约束,如公式(4)~(5)所示,
Emin≤Esoc,t≤Emax (4)
其中,Esoc,t表示电池储能系统在调度时段t的荷电状态;Emin和Emax分别表示电池储能系统的最小、最大荷电状态允许值;为电池储能系统在调度时段t的充电功率;为电池储能系统在调度时段t的放电功率;ηch为电池储能系统的充电效率;ηdis为电池储能系统的放电效率;CBESS为电池储能系统的容量;
所述充放电速率约束,如公式(6)~(7)所示,
进一步地,所述步骤S20所述电热联合系统日运行成本最小的优化目标通过公式(8)实现,
其中,m为电池储能系统索引;Ness为电池储能系统数目;电池储能系统的调度特性模型计算电池储能系统m在调度周期内的运行成本FB,m;
火电机组调度周期内的运行成本Fgen由燃料成本与启停成本两部分组成,通过公式(10)计算获得:
其中,i为火电机组索引;Ngen为火电机组总台数;xi,t为火电机组i在调度时段t工作状态的二进制变量,“1”表示开机状态,“0”表示关机状态;为火电机组i的开机成本;为火电机组i在调度时段t的燃料成本,由式(11)所示的二次函数计算获得,
热电联产机组调度周期内的运行成本Fchp通过公式(12)~(13)计算获得,
其中,j为热电联产机组的索引;Nchp为热电联产机组总数;为热电联产机组j在调度时段t的燃料成本;Aj、Bj、Cj、Dj、Ej、Fj为热电机组j的运行成本系数;为热电联产机组j在调度时段t的发电功率;为热电联产机组j在调度时段t的供热功率。
进一步地,电热联合系统优化调度模型的约束包括:电力平衡约束、热力平衡约束、火电机组出力约束、火电机组爬坡约束、火电机组最小启停时间与启停逻辑约束、热电联产机组出力约束、热电联产机组爬坡约束、储热罐容量约束、储热罐蓄放热速率约束、储热罐调度周期内储热量不变约束、电锅炉额定功率约束与风电场出力约束,通过公式(14)~(30)计算获得,
电力平衡约束:
其中,为风电场k在调度时段t的上网风功率;k为风电场索引;Nwp为风电机组总数目;为电锅炉l在调度时段t消耗的电功率;l为电锅炉索引;Neb为电锅炉总数目;m为电池储能系统索引;Ness为电池储能系统总数目;为电池储能系统m在调度时段t从电热联合系统吸收的电功率;若电池储能系统m在调度时段t处于充电状态,则等于电池储能系统m在调度时段t的充电功率;若电池储能系统m在调度时段t处于放电状态,则等于电池储能系统m在调度时段t的放电功率的相反数;为调度时段t的电力负荷需求;
热力平衡约束:
其中,为电锅炉l在调度时段t输出的热功率;n为储热罐索引;Ntss为储热罐总数;为储热罐n在调度时段t与热网之间的热交换功率,取正值表示储热罐n在调度时段t向热网放热,取负值表示储热罐n在调度时段t从热网蓄热;为调度时段t的热负荷需求;
火电机组出力约束:
火电机组爬坡约束:
火电机组最小启停时间与启停逻辑约束:
xi,t-xi,t-1-yi,t+zi,t=0 (20)
yi,t+zi,t≤1 (21)
其中,yi,t、zi,t表示火电机组i在调度时段t是否进行开、停机操作的二进制变量,yi,t取“1”表示对火电机组i进行开机操作;zi,t取“1”表示对火电机组i进行关机操作;ki,1、ki,2表示火电机组i的最小开机、停机时段数;s为判断火电机组i是否满足最小启停时间约束时引入的辅助索引;
热电联产机组出力约束:
其中,为热电联产机组j的最大热出力;分别为热电联产机组j在凝气工况下的最小、最大发电功率;cj,vm为热电联产机组j的cvm值,表示热电联产机组j在最大抽汽运行时的电功率和热功率的弹性系数;cj,v1、cj,v2分别表示最大、最小电出力下,热电联产机组j电出力与热出力的关系系数;Kj为常数,为用于判断热电联产机组j两种工况分界处而引入的辅助参数;
热电联产机组爬坡约束:
储热罐容量约束:
储热罐蓄放热速率约束:
储热罐调度周期内储热量不变约束:
电锅炉额定功率约束:
风电场出力约束:
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
(1)本发明的一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,建立了包含电热多元储能的电热联合系统优化调度模型,设定了电热联合系统日运行成本最小的优化目标以及电热联合系统优化调度模型的约束,采用非线性规划求解器对所述电热联合系统优化调度模型进行求解,确定火电机组、热电联产机组、风电场、电池储能系统、蓄热罐以及电锅炉在各调度时段内的最优运行状态,进而给出电热联合系统的调度方案,为工程技术人员调度方法的设计提供参考。
(2)本发明的一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,突破传统电热联合系统中“以热定电”的调度模式,通过热电联产机组、电池储能系统、储热罐与电锅炉之间的协同调度,在尽可能消纳新能源的基础上,最小化电热联合系统的运行成本。
(3)本发明的一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,构建新的储能电池模型,全面考虑了电池的技术特性与损耗成本,与现有电池储能系统调度特性相比相比,更利于分析其经济性。
附图说明
下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
图1所示为本发明一实施例的一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施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,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,如图1所示,包括如下步骤:S10通过对电池储能系统的物理特性与技术参数进行分析建立考虑损耗成本的电池储能系统调度特性模型。S20建立包含电热多元储能的电热联合系统优化调度模型,包括:设定所述电热联合系统日运行成本最小的优化目标以及电热联合系统优化调度模型的约束。以及S30采用非线性规划求解器对S20的电热联合系统的优化调度目标进行求解,给出混合储电-储热装置的电热联合系统优化调度策略。
其中,调度周期由T个调度时段组成;t为调度时段索引;为表示电池储能系统在调度时段t充放电状态切换情况的二进制变量,取“1”表示电池储能系统在调度时段t内由放电状态切换为充电状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t内由充电状态切换为放电状态。
电池储能系统调度特性模型满足电池的工作特性约束,所述工作特性约束包括:充放电逻辑状态约束,荷电状态约束以及充放电速率约束。
所述电池储能系统充放电逻辑状态约束,如公式(2)~(3)所示,
其中,Ot为二进制变量,表示电池储能系统在调度时段t的工作状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t内处于充电状态,取“0”表示电池储能系统在调度时段t内处于充电状态;Ot-1为二进制变量,表示电池储能系统在调度时段t-1的工作状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t-1内处于充电状态,取“0”表示电池储能系统在调度时段t-1内处于充电状态;
所述荷电状态约束,如公式(4)~(5)所示,
Emin≤Esoc,t≤Emax (4)
其中,Esoc,t表示电池储能系统在调度时段t的荷电状态;Emin和Emax分别表示电池储能系统的最小、最大荷电状态允许值;为电池储能系统在调度时段t的充电功率;为电池储能系统在调度时段t的放电功率;ηch为电池储能系统的充电效率;ηdis为电池储能系统的放电效率;CBESS为电池储能系统的容量;
所述充放电速率约束,如公式(6)~(7)所示,
所述步骤S20所述电热联合系统日运行成本最小的优化目标通过公式(8)实现,
其中,F为电热联合系统的日运行成本,min F为调度周期内的电热联合系统最小运行成本,电热联合系统优化调度模型的调度目标为调度周期内的电热联合系统运行成本最小;为电池储能系统的总运行成本;Fchp为热电联产机组调度周期内的运行成本;Fgen为火电机组调度周期内的运行成本。
其中,m为电池储能系统索引;Ness为电池储能系统数目;FB,m为电池储能系统的调度特性模型计算电池储能系统m在调度周期内的运行成本;
火电机组调度周期内的运行成本Fgen由燃料成本与启停成本两部分组成,通过公式(10)计算获得:
其中,i为火电机组索引;Ngen为火电机组总台数;xi,t为火电机组i在调度时段t工作状态的二进制变量,“1”表示开机状态,“0”表示关机状态;为火电机组i的开机成本;为火电机组i在调度时段t的燃料成本,由式(11)所示的二次函数计算获得,
热电联产机组调度周期内的运行成本Fchp通过公式(12)~(13)计算获得,
其中,j为热电联产机组的索引;Nchp为热电联产机组总数;为热电联产机组j在调度时段t的燃料成本;Aj、Bj、Cj、Dj、Ej、Fj为热电机组j的运行成本系数;为热电联产机组j在调度时段t的发电功率;为热电联产机组j在调度时段t的供热功率。
电热联合系统优化调度模型的约束包括:电力平衡约束、热力平衡约束、火电机组出力约束、火电机组爬坡约束、火电机组最小启停时间与启停逻辑约束、热电联产机组出力约束、热电联产机组爬坡约束、储热罐容量约束、储热罐蓄放热速率约束、储热罐调度周期内储热量不变约束、电锅炉额定功率约束与风电场出力约束,通过公式(14)~(30)计算获得,
电力平衡约束:
其中,为风电场k在调度时段t的上网风功率;k为风电场索引;Nwp为风电机组总数目;为电锅炉l在调度时段t消耗的电功率;l为电锅炉索引;Neb为电锅炉总数目;m为电池储能系统索引;Ness为电池储能系统总数目;为电池储能系统m在调度时段t从电热联合系统吸收的电功率;若电池储能系统m在调度时段t处于充电状态,则等于电池储能系统m在调度时段t的充电功率;若电池储能系统m在调度时段t处于放电状态,则等于电池储能系统m在调度时段t的放电功率的相反数;为调度时段t的电力负荷需求;
热力平衡约束:
其中,为电锅炉l在调度时段t输出的热功率;n为储热罐索引;Ntss为储热罐总数;为储热罐n在调度时段t与热网之间的热交换功率,取正值表示储热罐n在调度时段t向热网放热,取负值表示储热罐n在调度时段t从热网蓄热;为调度时段t的热负荷需求;
火电机组出力约束:
火电机组爬坡约束:
火电机组最小启停时间与启停逻辑约束:
xi,t-xi,t-1-yi,t+zi,t=0 (20)
yi,t+zi,t≤1 (21)
其中,yi,t、zi,t表示火电机组i在调度时段t是否进行开、停机操作的二进制变量,yi,t取“1”表示对火电机组i进行开机操作;zi,t取“1”表示对火电机组i进行关机操作;ki,1、ki,2表示火电机组i的最小开机、停机时段数;s为判断火电机组i是否满足最小启停时间约束时引入的辅助索引。
热电联产机组出力约束:
其中,为热电联产机组j的最大热出力;分别为热电联产机组j在凝气工况下的最小、最大发电功率;cj,vm为热电联产机组j的cvm值,表示热电联产机组j在最大抽汽运行时的电功率和热功率的弹性系数;cj,v1、cj,v2分别表示最大、最小电出力下,热电联产机组j电出力与热出力的关系系数;Kj为常数,为用于判断热电联产机组j两种工况分界处而引入的辅助参数。
热电联产机组爬坡约束:
储热罐容量约束:
储热罐蓄放热速率约束:
储热罐调度周期内储热量不变约束:
电锅炉额定功率约束:
风电场出力约束:
以上所述仅为本发明的示例性实施例,并非因此限制本发明专利保护范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,其特征在于,包括如下步骤:
S10通过对电池储能系统的物理特性与技术参数进行分析建立考虑损耗成本的电池储能系统调度特性模型;
S20建立包含电热多元储能的电热联合系统优化调度模型,包括:设定所述电热联合系统日运行成本最小的优化目标以及电热联合系统优化调度模型的约束;
S30采用非线性规划求解器对S20的电热联合系统的优化调度目标进行求解,给出混合储电-储热装置的电热联合系统优化调度策略。
3.根据权利要求2所述的包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,其特征在于,所述电池储能系统充放电逻辑状态约束,如公式(2)~(3)所示,
其中,Ot为二进制变量,表示电池储能系统在调度时段t的工作状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t内处于充电状态,取“0”表示电池储能系统在调度时段t内处于充电状态;Ot-1为二进制变量,表示电池储能系统在调度时段t-1的工作状态,取“1”表示电池储能系统在调度时段t-1内处于充电状态,取“0”表示电池储能系统在调度时段t-1内处于充电状态;
所述荷电状态约束,如公式(4)~(5)所示,
Emin≤Esoc,t≤Emax (4)
其中,Esoc,t表示电池储能系统在调度时段t的荷电状态;Emin和Emax分别表示电池储能系统的最小、最大荷电状态允许值;为电池储能系统在调度时段t的充电功率;为电池储能系统在调度时段t的放电功率;ηch为电池储能系统的充电效率;ηdis为电池储能系统的放电效率;CBESS为电池储能系统的容量;
所述充放电速率约束,如公式(6)~(7)所示,
4.根据权利要求1所述的包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,其特征在于,所述步骤S20所述电热联合系统日运行成本最小的优化目标通过公式(8)实现,
其中,m为电池储能系统索引;Ness为电池储能系统数目;电池储能系统的调度特性模型计算电池储能系统m在调度周期内的运行成本FB,m;
火电机组调度周期内的运行成本Fgen由燃料成本与启停成本两部分组成,通过公式(10)计算获得:
其中,i为火电机组索引;Ngen为火电机组总台数;xi,t为火电机组i在调度时段t工作状态的二进制变量,“1”表示开机状态,“0”表示关机状态;为火电机组i的开机成本;为火电机组i在调度时段t的燃料成本,由式(11)所示的二次函数计算获得,
热电联产机组调度周期内的运行成本Fchp通过公式(12)~(13)计算获得,
5.根据权利要求4所述的包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法,其特征在于,电热联合系统优化调度模型的约束包括:电力平衡约束、热力平衡约束、火电机组出力约束、火电机组爬坡约束、火电机组最小启停时间与启停逻辑约束、热电联产机组出力约束、热电联产机组爬坡约束、储热罐容量约束、储热罐蓄放热速率约束、储热罐调度周期内储热量不变约束、电锅炉额定功率约束与风电场出力约束,通过公式(14)~(30)计算获得,
电力平衡约束:
其中,为风电场k在调度时段t的上网风功率;k为风电场索引;Nwp为风电机组总数目;为电锅炉l在调度时段t消耗的电功率;l为电锅炉索引;Neb为电锅炉总数目;m为电池储能系统索引;Ness为电池储能系统总数目;为电池储能系统m在调度时段t从电热联合系统吸收的电功率;若电池储能系统m在调度时段t处于充电状态,则等于电池储能系统m在调度时段t的充电功率;若电池储能系统m在调度时段t处于放电状态,则等于电池储能系统m在调度时段t的放电功率的相反数;为调度时段t的电力负荷需求;
热力平衡约束:
其中,为电锅炉l在调度时段t输出的热功率;n为储热罐索引;Ntss为储热罐总数;为储热罐n在调度时段t与热网之间的热交换功率,取正值表示储热罐n在调度时段t向热网放热,取负值表示储热罐n在调度时段t从热网蓄热;为调度时段t的热负荷需求;
火电机组出力约束:
火电机组爬坡约束:
火电机组最小启停时间与启停逻辑约束:
xi,t-xi,t-1-yi,t+zi,t=0 (20)
yi,t+zi,t≤1 (21)
其中,yi,t、zi,t表示火电机组i在调度时段t是否进行开、停机操作的二进制变量,yi,t取“1”表示对火电机组i进行开机操作;zi,t取“1”表示对火电机组i进行关机操作;ki,1、ki,2表示火电机组i的最小开机、停机时段数;s为判断火电机组i是否满足最小启停时间约束时引入的辅助索引;
热电联产机组出力约束:
其中,为热电联产机组j的最大热出力;分别为热电联产机组j在凝气工况下的最小、最大发电功率;cj,vm为热电联产机组j的cvm值,表示热电联产机组j在最大抽汽运行时的电功率和热功率的弹性系数;cj,v1、cj,v2分别表示最大、最小电出力下,热电联产机组j电出力与热出力的关系系数;Kj为常数,为用于判断热电联产机组j两种工况分界处而引入的辅助参数;
热电联产机组爬坡约束:
储热罐容量约束:
储热罐蓄放热速率约束:
储热罐调度周期内储热量不变约束:
电锅炉额定功率约束:
风电场出力约束:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010927151.7A CN112086982A (zh) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010927151.7A CN112086982A (zh) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112086982A true CN112086982A (zh) | 2020-12-15 |
Family
ID=73732840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010927151.7A Pending CN112086982A (zh) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112086982A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113300361A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-24 | 南通大学 | 基于改进多目标法的电热联合系统风电接纳能力评估方法 |
CN113487072A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-08 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 储热水罐的优化调度方法、装置、设备及存储介质 |
CN113689043A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-23 | 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种考虑机组启停的电热联合调度方法 |
CN114039354A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-11 | 南京邮电大学 | 一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统 |
WO2022227580A1 (zh) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 东南大学 | 低温下电池储能系统高效率工作方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107508328A (zh) * | 2017-04-08 | 2017-12-22 | 东北电力大学 | 考虑风电消纳的联合系统能量优化方法 |
-
2020
- 2020-09-07 CN CN202010927151.7A patent/CN112086982A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107508328A (zh) * | 2017-04-08 | 2017-12-22 | 东北电力大学 | 考虑风电消纳的联合系统能量优化方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张新松等: "考虑损耗成本的电池储能电站建模及优化调度", 《电网技术》 * |
李赫宁: "基于新能源消纳的电热联合系统优化运行方法", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022227580A1 (zh) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 东南大学 | 低温下电池储能系统高效率工作方法 |
US11611102B2 (en) | 2021-04-28 | 2023-03-21 | Southeast University | High-efficiency working method for battery energy storage system at low temperature |
CN113300361A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-24 | 南通大学 | 基于改进多目标法的电热联合系统风电接纳能力评估方法 |
CN113487072A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-08 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 储热水罐的优化调度方法、装置、设备及存储介质 |
CN113689043A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-23 | 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种考虑机组启停的电热联合调度方法 |
CN113689043B (zh) * | 2021-08-25 | 2024-03-08 | 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种考虑机组启停的电热联合调度方法 |
CN114039354A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-11 | 南京邮电大学 | 一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统 |
CN114039354B (zh) * | 2021-10-11 | 2023-05-30 | 南京邮电大学 | 一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112086982A (zh) | 一种包含电热多元储能的电热联合系统优化调度方法 | |
CN103151803B (zh) | 一种含风电系统机组及备用配置的优化方法 | |
CN104504451A (zh) | 一种多状态运行热电厂的火电系统日前机组组合优化方法 | |
CN113256045A (zh) | 考虑风光不确定性的园区综合能源系统日前经济调度方法 | |
CN111242388A (zh) | 一种考虑冷热电联供的微电网优化调度方法 | |
CN112671040A (zh) | 一种考虑新能源消纳最大的多能互补系统日前优化调度方法 | |
CN115276008A (zh) | 考虑调峰调频需求的电力系统新能源承载能力评估方法 | |
Liu et al. | Optimal scheduling of multi-source microgrid considering power to gas technology and wind power uncertainty | |
CN110244568B (zh) | 工业企业微网的能源枢纽模型及其多能互补优化控制方法 | |
CN113610316B (zh) | 不确定环境下考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化调度方法 | |
CN113078684B (zh) | 一种基于双层优化的区域能源社区规划方法 | |
CN113313351A (zh) | 计及多能耦合影响的电-气-热系统灵活性评估方法 | |
CN113300361B (zh) | 基于改进多目标法的电热联合系统风电接纳能力评估方法 | |
CN116914785A (zh) | 一种电热氢系统优化运行方法 | |
CN116384655A (zh) | 面向新能源消纳的源网荷侧储能系统优化规划方法及系统 | |
Garmabdari et al. | Multi energy system modelling and operation optimisation for university research facility | |
CN115659585A (zh) | 计及需求响应的微能网低碳协同调度方法、装置、存储器及设备 | |
CN115085227A (zh) | 一种微电网源储容量配置方法及装置 | |
CN111404180A (zh) | 综合能源系统的优化调度方法和系统 | |
CN114091917A (zh) | 冷热电联供型微电网动态环保经济调度方法及系统 | |
Mazaheri Khamaneh et al. | Risk-aware multi-objective planning of a renewable hybrid microgrid incorporating energy storage systems and responsive loads | |
Sun et al. | Assessment of new energy consumption capability of receiver grid | |
CN112054553A (zh) | 电热气互联系统协调优化运行方法、系统、介质及设备 | |
Liu et al. | The optimal sizing for AC/DC hybrid stand-alone microgrid based on energy dispatch strategy | |
Jun et al. | Comprehensive Evaluation of Microgrid Planning Scheme based on AHP-Entropy method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201215 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |