CN112580996B - 一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法 - Google Patents

一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机组参数聚合的综合能源系统电‑热平衡评价方法，通过确定电力系统、热力系统中设备和负荷的相关参数并建立抽凝机组参数聚合模型、纯凝机组参数聚合模型以及热负荷聚合模型，确定抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数；依据抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数，建立单时段的电、热耦合平衡模型并建立逐时段滚动循环的电、热耦合平衡计算模型，确定给定方案下电热综合能源系统在仿真周期内的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量；通过综合能源系统电‑热平衡评价体系，对待评价方案进行评价。该方法通过对同类型设备进行聚合，使计算所考虑的个体对象大大减少，降低了计算的复杂度。

Description

一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法
技术领域
本发明涉及电-热综合能源系统规划设计技术领域，具体涉及一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法。
背景技术
在电力系统中，电力平衡分析是电力系统规划和运行的重要工作；在供热系统中，热力平衡分析也是保证热力系统稳定运行的重要手段。
为消纳新能源，我国的热电厂正在进行热电改造。从目前投入实际应用的改造来看，主要有：抽凝式热电机组的低压缸切除改造、热电厂配置蓄热罐、热电厂配置电锅炉等。这使得热电厂的运行方式需要从传统上的“热电解耦运行、独立分析”向“热电互动运行、协同分析”转变。例如，在风电、光伏大发时，可以降低热电联产机组供热，利用电锅炉耗电产热。在此背景下，电热平衡难以独立进行分析，需要对电力平衡和热力平衡进行统一分析。
现有研究大多是通过建立调度模型进行分析，基于对多台机组进行调度的方法，采用优化方法求解计算得到机组组合及各机组发电。但是将这些方法用于以年为级别的时间长度的规划层面的研究时，存在计算复杂度高、速度慢等问题。
发明内容
本发明针对以上问题提出了一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法。
本发明采用的技术手段如下：
一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法，包括：
S1、确定电力系统、热力系统中设备和负荷的相关参数，包括：纯凝机组、风电的电力参数、光伏的电力参数，传统抽凝机组、具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组、蓄热罐、电锅炉的参数，全网供电负荷、外送电负荷参数以及不同热电厂的热负荷参数；
S2、针对抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷参数进行聚合，建立抽凝机组参数聚合模型、纯凝机组参数聚合模型以及热负荷聚合模型，确定抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数；
S3、针对含纯凝机组、传统抽凝机组、具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组、风电、光伏、蓄热罐、电锅炉的系统，依据抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数，建立单时段的电、热耦合平衡模型；
S4、基于单时段的电、热耦合平衡模型建立逐时段滚动循环的电、热耦合平衡计算模型，确定给定方案下电热综合能源系统在仿真周期内的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量；
S5、建立综合能源系统电-热平衡评价体系，依据一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量，对待评价方案进行评价。
进一步地，所述S2中建立抽凝机组参数聚合模型、纯凝机组参数聚合模型以及热负荷聚合模型，确定抽凝机组、纯凝机组、不同热电厂热负荷的聚合参数包括如下步骤：
S21、建立必开纯凝机组聚合模型，根据各时段必开纯凝机组的台数和参数，确定各时段必开纯凝机组的聚合参数如下：
其中，“＝”为赋值符号，表示用右边的值覆盖左边的值；上标t表示t时段；j∈[1,Nt]是必开纯凝机组的编号；Nt为t时段必开纯凝机组总台数；为t时段必开纯凝机组总容量，由各台纯凝机组容量加和得到；为t时段为各台必开纯凝机组容量；为t时段必开纯凝机组总最小电出力，由各台纯凝机组最小电出力加和得到；为t时段各台必开纯凝机组最小电出力；
S22、建立必开抽凝机组聚合模型，根据各时段必开抽凝机组的台数和参数以及具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组的比例，确定各时段必开抽凝机组的聚合参数如下：
其中，i∈[1,Mt]，i是热电机组的编号，Mt为热电机组总台数；上标0表示未考虑低压缸切除的初始状态；为聚合抽凝机组t时段最小发电功率对应的热功率；αqc为进行低压缸切除改造机组的比例，范围是0到1；为改造后t时段聚合抽凝机组的最大热化发电功率；为改造后t时段聚合抽凝机组的最小凝汽发电功率；为改造后t时段聚合抽凝机组最小发电功率对应的热功率；
S23、建立热负荷聚合模型，根据各时段各抽凝机组承担的热负荷，确定各时段热负荷的聚合参数如下：
其中，qt表示t时段聚合热负荷；qi,t表示t时段抽凝机组i的热负荷。
进一步地，建立所述S3中依据抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数，建立单时段的电、热耦合平衡模型包括如下步骤：
S31、根据时段t的全网电负荷、聚合热负荷、各类电源可提供的可调容量、电力系统最小运行方式规定的必须开机的纯凝和抽凝机组以及电备用率，确定时段t仍需开机纯凝机组的聚合参数：
其中，“＝”为赋值符号，表示用右边的值覆盖左边的值；表示t时段仍需开机的纯凝机组容量；d表示天数，依次取1、2、3…；k表示把一天分为k个时段；分别为的全网供电负荷和外送电负荷；r为备用率；qt为t时段的热负荷；分别为的风电和光伏出力；αwind、αsolar别为风电和光伏出力的预测可信度；表示t时段仍需开机纯凝机组的最小出力；αpp,unne表示仍需开机纯凝机组的最小负荷率；
S32、根据风电发电功率、光伏发电功率、全网供电负荷、外送电负荷、聚合热负荷、必开纯凝机组的聚合参数、必开抽凝机组的聚合参数，确定各时段抽凝机组热化发电功率、总凝汽发电功率、系统最小凝汽发电功率：
其中，表示t时段抽凝机组热化发电功率；表示t时段系统总凝汽发电功率，包括纯凝机组发电功率和抽凝机组的凝汽发电功率；表示t时段满足供热条件下的最小凝汽发电功率，为纯凝机组最小发电功率与产热功率为qt时抽凝机组最小凝汽发电功率之和；表示t时段系统最小凝汽发电功率，为纯凝机组最小发电功率与抽凝机组最小凝汽发电功率之和；
S33、根据蓄热罐、电锅炉的效率，确定蓄热罐与电锅炉的调用顺序，建立火电机组与蓄热罐、电锅炉配合运行的模型以确定蓄热罐、电锅炉的运行状态，以对火电机组的运行状态、系统的风电和光伏弃电功率进行修正；
S34、根据蓄热罐、电锅炉、火电机组的运行状态，确定一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电功率指标：
其中，COALt表示t时段的一次能源消耗量；表示t时段聚合热电机组产热功率，配置灵活性资源前等于t时段聚合热负荷qt，ηpp表示凝汽发电效率；为抽凝机组热化发电功率；表示t时段的污染物排放量，αEM表示单位一次能源消耗量产生的污染物排放量；为t时段风电和光伏弃电功率。
进一步地，所述步骤S33中根据蓄热罐、电锅炉的效率，确定蓄热罐与电锅炉的调用顺序，建立火电机组与蓄热罐、电锅炉配合运行的模型以确定蓄热罐、电锅炉的运行状态，以对火电机组的运行状态、系统的风电和光伏弃电功率进行修正包括如下步骤：
S331、建立蓄热罐与热电机组配合运行模型：
若且所述蓄热罐与热电机组配合运行模型为：
若且所述蓄热罐与热电机组配合运行模型为：
其中，Δt表示时段长度，计算方法为Δt＝24/k；表示t时段聚合热电机组产热功率；表示t时段蓄热罐的放热功率；表示t时段蓄热罐的蓄热量；表示t时段蓄热罐的蓄热功率；Sh表示蓄热罐的蓄热容量；
S332、建立电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配
合运行模型为：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
其中，表示t时段电锅炉耗电功率的第一部分；Ceb表示电锅炉满载时的耗电容量；ηeb表示电锅炉的电转热效率；表示t时段电锅炉耗电功率，初始值为0；表示t时段电锅炉耗电功率的第二部分；表示t时段电锅炉耗电功率的第三部分；表示抽凝机组热化发电功率；
S333、建立利用热电联产背压部分剩余容量蓄热的运行模型：
若所述利用热电联产背压部分剩余容量蓄热的运行
模型为：
其中，表示t时段用热化发电替代凝汽发电时多产生的热功率。
进一步地，所述S4中建立逐时段滚动循环的电、热耦合平衡计算模型包括如下步骤：
S41、建立时段间耦合模型：
t＝t+1 (55)
其中，t表示t时段；表示t时段蓄热罐的蓄热量；
S42、电热综合能源系统在仿真周期内的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量：
其中，Δt表示时段长度；eCEEP表示系统在仿真周期内的风电和光伏弃电量，为各时段风电和光伏弃电功率乘时段长度之和；为各时段风电和光伏弃电功率；EM表示系统在仿真周期内的污染物排放量，为各时段污染物排放量之和；为各时段污染物排放量；COAL表示系统在仿真周期内的一次能源消耗量，为各时段一次能源消耗量之和；COALt表示各时段一次能源消耗量。
与现有技术比较，本发明公开的基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法，该方法通过对同类型设备进行聚合，使计算所考虑的个体对象大大减少，降低了计算的复杂度。
附图说明
图1本发明公开的基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法的流程图；
图2为聚合热电机组运行区间示意图；
图3为低压缸切除后聚合热电机组运行区间示意图；
图4为蓄热与热电机组配合运行示意图；
图5为电锅炉与热电机组配合运行示意图；
图6a为全网供电负荷标幺值曲线图；
图6b为外送电负荷标幺值曲线图；
图7a为风电出力标幺值曲线图；
图7b为光伏出力标幺值曲线图；
图8为热负荷标幺值曲线图；
图9a为一次能源消耗量变化图，仅进行低压缸切除改造；
图9b为一次能源消耗量变化图，热电厂仅配置蓄热罐；
图9c为一次能源消耗量变化图，热电厂仅配置电锅炉；
图10a为污染物排放量变化图，仅进行低压缸切除改造；
图10b为污染物排放量变化图，热电厂仅配置蓄热罐；
图10c为污染物排放量变化图，热电厂仅配置电锅炉；
图11a为风电和光伏弃电量变化图，仅进行低压缸切除改造；
图11b为风电和光伏弃电量变化图，热电厂仅配置蓄热罐；
图11c为风电和光伏弃电量变化图，热电厂仅配置电锅炉。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示为本发明公开的一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法，包括以下步骤：S1、确定电力系统、热力系统中设备和负荷的相关参数，包括：纯凝机组、风电的电力参数、光伏的电力参数，传统抽凝机组、具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组、蓄热罐、电锅炉的参数，全网供电负荷、外送电负荷参数以及不同热电厂的热负荷参数；
本实施例中，(1)本地、外送电负荷数据
本地和外送电负荷曲线如图6a和图6b所示，最大本地电负荷6258MW，最大外送电负荷10103MW，备用率为12％。
(2)风电、光伏数据
风电和光伏出力曲线如图7a和图7b所示，风电装机容量12000MW，光伏装机容量3000MW。风电和光伏出力的预测可信度均为5％。
(3)火电机组参数
一年中供暖中期、供暖初末期、非供暖期的最小运行方式不同，所以机组参数不同。
抽凝式热电机组参数如表1所示。
表1抽凝式热电机组各时段聚合参数表(单位MW)
纯凝机组参数如表2所示。
表2纯凝机组各时段聚合参数表(单位MW)
取凝汽发电效率ηeb＝0.45。
(4)热负荷数据
热负荷曲线如图8所示，最大热负荷6162MW。
(5)不同方案的参数设置
方案一(仅进行低压缸切除改造)：系统中进行低压缸改造的抽凝机组比例αqc取0到1之间不同值，系统中各热电厂配置蓄热罐的总容量Sh取0，系统中各热电厂配置电锅炉的总耗电容量Ceb取0。
方案二(热电厂仅配置蓄热罐)：热电厂中进行低压缸改造的抽凝机组比例αqc取0，系统中各热电厂配置蓄热罐的总容量Sh取0到600GWh之间不同值，系统中各热电厂配置电锅炉的总耗电容量Ceb取0。
方案三(热电厂仅配置电锅炉)：热电厂中进行低压缸改造的抽凝机组比例αqc取0，系统中各热电厂配置蓄热罐的总容量Sh取0，系统中各热电厂配置电锅炉的总耗电容量Ceb取0到2000MW之间不同值，电锅炉的电转热效率ηeb＝0.98。
方案四：热电厂中进行低压缸改造的抽凝机组比例αqc取0.5，系统中各热电厂配置蓄热罐的总容量Sh取300GWh，系统中各热电厂配置电锅炉的总耗电容量Ceb取1000MW，电锅炉的电转热效率ηeb＝0.98。
S2、针对抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷参数进行聚合，建立抽凝机组参数聚合模型、纯凝机组参数聚合模型以及热负荷聚合模型，确定抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数；
具体地，所述S2中建立抽凝机组参数聚合模型、纯凝机组参数聚合模型以及热负荷聚合模型，确定抽凝机组、纯凝机组、不同热电厂热负荷的聚合参数包括如下步骤：
S21、建立必开纯凝机组聚合模型，根据各时段必开纯凝机组的台数和参数，确定各时段必开纯凝机组的聚合参数如下：
其中，“＝”为赋值符号，表示用右边的值覆盖左边的值(下同)；上标t表示t时段(下同)；j∈[1,Nt]是必开纯凝机组的编号；Nt为t时段必开纯凝机组总台数；为t时段必开纯凝机组总容量，由各台纯凝机组容量加和得到；为t时段为各台必开纯凝机组容量；为t时段必开纯凝机组总最小电出力，由各台纯凝机组最小电出力加和得到；为t时段为各台必开纯凝机组最小电出力；
S22、建立必开抽凝机组聚合模型，根据各时段必开抽凝机组的台数和参数以及具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组的比例，确定各时段必开抽凝机组的聚合参数如下：
其中，i∈[1,Mt]，i是热电机组的编号，Mt为热电机组总台数；上标0表示未考虑低压缸切除的初始状态；分别表示各台抽凝机组的最大发电功率、最大产热功率对应的发电功率、最小发电功率以及产热功率为0时的最小发电功率，分别为图2所示A、B、C、D点t时段对应的电功率，由各台热电机组对应点的电功率加和得到； 分别表示各台抽凝机组的最大产热功率以及最小发电功率对应的产热功率；分别为图2所示B、C点t时段对应的热功率，由各台热电机组对应点的热功率加和得到；为聚合抽凝机组t时段的最大发电功率，对应图2所示AO段；为聚合抽凝机组t时段最小凝汽工况运行时每增加单位热功率，最小发电功率的增加值；为聚合抽凝机组t时段进气量一定时每增加单位热功率，发电功率的减小值；为聚合抽凝机组t时段的最大热化发电功率，对应图2所示BG；为聚合抽凝机组t时段的最小凝汽发电功率，对应图2所示FO；为聚合抽凝机组t时段最小发电功率对应的热功率，为图2所示C点对应热功率；αqc为进行低压缸切除改造机组的比例，范围是0到1；为改造后t时段聚合抽凝机组的最大热化发电功率，对应图3所示JK段；为改造后t时段聚合抽凝机组的最小凝汽发电功率，对应图3所示J点对应的电功率；为改造后t时段聚合抽凝机组最小发电功率对应的热功率，对应图3所示F点对应的热功率；实际上低压缸切除无法让热电机组BC线向右下方平滑移动，但是考虑到系统内包含多台不同容量热电联产机组，通过对不同机组进行低压缸切除，可以近似认为聚合机组能够运行在折线BEFCB所围平行四边形内任意一点，即低压缸切除改造可以使集合机组运行区间由折线ABCDA所围闭合图形扩大到折线ABEFCDA所围闭合图形。
特别地，当αqc＝0即无抽凝式热电机组进行低压缸切除改造时，改造后的机组聚合参数与改造前相同；当αqc＝0即所有抽凝式热电机组均进行低压缸切除改造时，改造后的最小凝汽发电功率可以降至0。
S23、建立热负荷聚合模型，根据各时段各抽凝机组承担的热负荷，确定各时段热负荷的聚合参数如下：
其中，qt表示t时段聚合热负荷；qi,t表示t时段抽凝机组i的热负荷。
S3、针对含纯凝机组、传统抽凝机组、具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组、风电、光伏、蓄热罐、电锅炉的系统，依据抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数，建立单时段的电、热耦合平衡模型；
具体地，建立所述S3中依据抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数，建立单时段的电、热耦合平衡模型包括如下步骤：
S31、根据时段t的全网电负荷、聚合热负荷、各类电源可提供的可调容量、电力系统最小运行方式规定的必须开机的纯凝和抽凝机组以及电备用率，确定时段t仍需开机纯凝机组的聚合参数：
其中，“＝”为赋值符号，表示用右边的值覆盖左边的值；表示t时段仍需开机的纯凝机组容量；d表示天数，依次取1、2、3…；k表示把一天分为k个时段；分别为的全网供电负荷和外送电负荷；r为备用率；qt为t时段的热负荷；分别为的风电和光伏出力；αwind、αsolar别为风电和光伏出力的预测可信度；表示t时段仍需开机纯凝机组的最小出力；αpp,unne表示仍需开机纯凝机组的最小负荷率；
S32、根据风电发电功率、光伏发电功率、全网供电负荷、外送电负荷、聚合热负荷、必开纯凝机组的聚合参数、必开抽凝机组的聚合参数，确定各时段抽凝机组热化发电功率、总凝汽发电功率、系统最小凝汽发电功率：
其中，表示t时段抽凝机组热化发电功率；表示t时段系统总凝汽发电功率，包括纯凝机组发电功率和抽凝机组的凝汽发电功率；表示t时段满足供热条件下的最小凝汽发电功率，为纯凝机组最小发电功率与产热功率为qt时抽凝机组最小凝汽发电功率之和；表示t时段系统最小凝汽发电功率，为纯凝机组最小发电功率与抽凝机组最小凝汽发电功率之和；
S33、根据蓄热罐、电锅炉的效率，确定蓄热罐与电锅炉的调用顺序，建立火电机组与蓄热罐、电锅炉配合运行的模型以确定蓄热罐、电锅炉的运行状态，以对火电机组的运行状态、系统的风电和光伏弃电功率进行修正；
具体地，所述步骤S33中根据蓄热罐、电锅炉的效率，确定蓄热罐与电锅炉的调用顺序，建立火电机组与蓄热罐、电锅炉配合运行的模型以确定蓄热罐、电锅炉的运行状态，以对火电机组的运行状态、系统的风电和光伏弃电功率进行修正包括如下步骤：
S331、建立蓄热罐与热电机组配合运行模型：
若且所述蓄热罐与热电机组配合运行模型为：
若且所述蓄热罐与热电机组配合运行模型为：
其中，Δt表示时段长度，计算方法为Δt＝24/k；表示t时段聚合热电机组产热功率；表示t时段蓄热罐的放热功率；表示t时段蓄热罐的蓄热量；表示t时段蓄热罐的蓄热功率；Sh表示蓄热罐的蓄热容量；
当t时段有过剩发电，并且热电机组运行点位于如图4所示C点右侧(如M点)时，蓄热罐放热(如放热M’E)的同时热电机组运行点沿BC向C点移动(如移动到M’点)，保证总体热功率不变电功率下降。若且表示蓄热罐放热功率，是完全消纳过剩发电、蓄热罐放空和热电机组运行点移动到C点对应放热功率中的最小值；式(22)到式(26)分别为对弃风弃光功率、热电联产热化发电功率、热电联产产热功率、蓄热罐蓄热量的修正。
当t时段有过剩发电，并且热电机组运行点位于如图4所示C点左侧(如N点)时，蓄热罐蓄热(如蓄热N’F)的同时热电机组运行点沿CD向C点移动(如移动到N’点)，保证总体热功率不变电功率下降。若且表示蓄热罐蓄热功率，是完全消纳过剩发电、蓄热罐蓄满和热电机组运行点移动到C点对应蓄热功率中的最小值；式(27)到式(33)分别为对弃风弃光功率、热电联产热化发电功率、热电联产产热功率、系统总凝汽发电功率、系统总最小凝汽发电功率、蓄热罐蓄热量的修正。
S332、建立电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
其中，表示t时段电锅炉耗电功率的第一部分；Ceb表示电锅炉满载时的耗电容量；ηeb表示电锅炉的电转热效率；表示t时段电锅炉耗电功率，初始值为0；表示t时段电锅炉耗电功率的第二部分；表示t时段电锅炉耗电功率的第三部分；表示抽凝机组热化发电功率；
当t时段有过剩发电，并且热电机组运行点位于如图5所示C点右侧(如M点)时，电锅炉耗电产热(如耗电产热)的同时热电机组运行点沿BC向C点移动(如移动到M’点)，保证总体热功率不变电功率下降。若且表示电锅炉此部分的耗电功率，是完全消纳过剩发电、电锅炉满载和热电机组运行点移动到C点对应耗电功率中的最小值；式(34)到式(38)分别为对弃风弃光功率、蓄热罐蓄热量、电锅炉耗电功率的修正。
其中，表示t时段电锅炉耗电功率的第一部分；Ceb表示电锅炉满载时的耗电容量；ηeb表示电锅炉的电转热效率；表示t时段电锅炉耗电功率，初始值为0。
当t时段有过剩发电，电锅炉未满载并且蓄热罐未满时，电锅炉耗电产热将热量储存在蓄热罐中。若且表示电锅炉此部分的耗电功率，是完全消纳过剩发电、电锅炉满载和蓄热罐蓄满对应耗电功率中的最小值；式(39)到式(42)分别为对弃风弃光功率、蓄热罐蓄热量、电锅炉耗电功率的修正。
当t时段有过剩发电，并且热电机组运行点位于如图5所示C点及C点左侧(如N点)时，电锅炉耗电产热(如耗电产热)的同时热电机组运行点沿CD向D点移动(如移动到N’点)，保证总体热功率不变电功率下降。若且表示电锅炉此部分的耗电功率，是完全消纳过剩发电、电锅炉满载和热电机组运行点移动到D点对应耗电功率中的最小值；式(43)到式(49)分别为对弃风弃光功率、热电联产热化发电功率、热电联产产热功率、系统总凝汽发电功率、系统总最小凝汽发电功率、电锅炉耗电功率的修正。
S333、建立利用热电联产背压部分剩余容量蓄热的运行模型：
若所述利用热电联产背压部分剩余容量蓄热的运行模型为：
其中，表示t时段用热化发电替代凝汽发电时多产生的热功率。
当t时段，系统总凝汽发电功率仍然可以降低时，降低凝汽发电功率并提高热化发电功率，多余产热储存在蓄热罐中。若为热化发电功率的增加值，是凝汽发电功率降到最低、热化发电功率提至最高和蓄热罐蓄满对应热化发电功率增加值中的最小值；式(50)到式(54)分别为对热电联产热化发电功率、热电联产产热功率、系统总凝汽发电功率、蓄热罐蓄热量的修正。
S34、根据蓄热罐、电锅炉、火电机组的运行状态，确定一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电功率指标：
其中，COALt表示t时段的一次能源消耗量；表示t时段聚合热电机组产热功率，配置灵活性资源前等于t时段聚合热负荷qt，ηpp表示凝汽发电效率；为抽凝机组热化发电功率；为t时段的污染物排放量，αEM表示单位一次能源消耗量产生的污染物排放量；表示t时段风电和光伏弃电功率。
S4、基于单时段的电、热耦合平衡模型建立逐时段滚动循环的电、热耦合平衡计算模型，确定给定方案下电热综合能源系统在仿真周期内的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量；
具体地，S4中建立逐时段滚动循环的电、热耦合平衡计算模型包括步骤：
S41、建立时段间耦合模型：
t＝t+1 (55)
其中，t表示t时段；表示t时段蓄热罐的蓄热量；
S42、电热综合能源系统在仿真周期内的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量：
其中，Δt表示时段长度；eCEEP表示系统在仿真周期内的风电和光伏弃电量，为各时段风电和光伏弃电功率乘时段长度之和；为各时段风电和光伏弃电功率；EM表示系统在仿真周期内的污染物排放量，为各时段污染物排放量之和；为各时段污染物排放量；COAL表示系统在仿真周期内的一次能源消耗量，为各时段一次能源消耗量之和；COALt表示各时段一次能源消耗量。
S5、建立综合能源系统电-热平衡评价体系，依据一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量，对待评价方案进行评价，系统总风电和光伏弃电量越小，表示系统电-热平衡性越好；在系统总风电和光伏弃电量相等时，总污染物排放量越小，表示系统越环保；在系统总风电和光伏弃电量相等时，一次能源消耗量越小，表示系统效率越高。
图9a、图9b、图9c、图10a、图10b、图10c、图11a、图11b以及图11c给出了方案一、方案二、方案三的电-热综合能源系统的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量等指标的变化趋势。表3给出了方案四的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量。
表3方案四各项指标计算结果表
上述结果表明，本方法可以计算给定方案下综合能源系统的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量等指标，可对给定方案下的综合能源系统电-热平衡进行评价。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、确定电力系统、热力系统中设备和负荷的相关参数，包括：纯凝机组、风电的电力参数、光伏的电力参数，传统抽凝机组、具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组、蓄热罐、电锅炉的参数，全网供电负荷、外送电负荷参数以及不同热电厂的热负荷参数；
S2、针对抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷参数进行聚合，建立抽凝机组参数聚合模型、纯凝机组参数聚合模型以及热负荷聚合模型，确定抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数；
所述S2中建立抽凝机组参数聚合模型、纯凝机组参数聚合模型以及热负荷聚合模型，确定抽凝机组、纯凝机组、不同热电厂热负荷的聚合参数包括如下步骤：
S21、建立必开纯凝机组聚合模型，根据各时段必开纯凝机组的台数和参数，确定各时段必开纯凝机组的聚合参数如下：
其中，“＝”为赋值符号，表示用右边的值覆盖左边的值；上标t表示t时段；j∈[1,Nt]是必开纯凝机组的编号；Nt为t时段必开纯凝机组总台数；为t时段必开纯凝机组总容量，由各台纯凝机组容量加和得到；为t时段为各台必开纯凝机组容量；为t时段必开纯凝机组总最小电出力，由各台纯凝机组最小电出力加和得到；为t时段为各台必开纯凝机组最小电出力；
S22、建立必开抽凝机组聚合模型，根据各时段必开抽凝机组的台数和参数以及具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组的比例，确定各时段必开抽凝机组的聚合参数如下：
其中，i∈[1,Mt]，i是热电机组的编号，Mt为热电机组总台数；上标0表示未考虑低压缸切除的初始状态；分别表示各台抽凝机组的最大发电功率、最大产热功率对应的发电功率、最小发电功率以及产热功率为0时的最小发电功率；分别表示各台抽凝机组的最大产热功率以及最小发电功率对应的产热功率；为聚合抽凝机组t时段的最大发电功率；为聚合抽凝机组t时段最小凝汽工况运行时每增加单位热功率，最小发电功率的增加值；为聚合抽凝机组t时段进气量一定时每增加单位热功率，发电功率的减小值；为聚合抽凝机组t时段的最大热化发电功率；为聚合抽凝机组t时段的最小凝汽发电功率；为聚合抽凝机组t时段最小发电功率对应的热功率；αqc为进行低压缸切除改造机组的比例，范围是0到1；为改造后t时段聚合抽凝机组的最大热化发电功率；为改造后t时段聚合抽凝机组的最小凝汽发电功率；为改造后t时段聚合抽凝机组最小发电功率对应的热功率；
S23、建立热负荷聚合模型，根据各时段各抽凝机组承担的热负荷，确定各时段热负荷的聚合参数如下：
其中，qt表示t时段聚合热负荷；qi,t表示t时段抽凝机组i的热负荷；
S3、针对含纯凝机组、传统抽凝机组、具有低压缸灵活性切除能力的抽凝机组、风电、光伏、蓄热罐、电锅炉的系统，依据抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数，建立单时段的电、热耦合平衡模型；
S4、基于单时段的电、热耦合平衡模型建立逐时段滚动循环的电、热耦合平衡计算模型，确定给定方案下电热综合能源系统在仿真周期内的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量；
S5、建立综合能源系统电-热平衡评价体系，依据一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量，对待评价方案进行评价。
2.根据权利要求1所述的基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法，其特征在于：建立所述S3中依据抽凝机组、纯凝机组、各热电厂热负荷的聚合参数，建立单时段的电、热耦合平衡模型包括如下步骤：
S31、根据时段t的全网电负荷、聚合热负荷、各类电源可提供的可调容量、电力系统最小运行方式规定的必须开机的纯凝和抽凝机组以及电备用率，确定时段t仍需开机纯凝机组的聚合参数：
其中，“＝”为赋值符号，表示用右边的值覆盖左边的值；表示t时段仍需开机的纯凝机组容量；d表示天数，依次取1、2、3…；k表示把一天分为k个时段；分别为的全网供电负荷和外送电负荷；r为备用率；qt为t时段的热负荷；分别为的风电和光伏出力；αwind、αsolar别为风电和光伏出力的预测可信度；表示t时段仍需开机纯凝机组的最小出力；αpp,unne表示仍需开机纯凝机组的最小负荷率；
S32、根据风电发电功率、光伏发电功率、全网供电负荷、外送电负荷、聚合热负荷、必开纯凝机组的聚合参数、必开抽凝机组的聚合参数，确定各时段抽凝机组热化发电功率、总凝汽发电功率、系统最小凝汽发电功率：
其中，表示t时段抽凝机组热化发电功率；表示t时段系统总凝汽发电功率，包括纯凝机组发电功率和抽凝机组的凝汽发电功率；表示t时段满足供热条件下的最小凝汽发电功率，为纯凝机组最小发电功率与产热功率为qt时抽凝机组最小凝汽发电功率之和；表示t时段系统最小凝汽发电功率，为纯凝机组最小发电功率与抽凝机组最小凝汽发电功率之和；
S33、根据蓄热罐、电锅炉的效率，确定蓄热罐与电锅炉的调用顺序，建立火电机组与蓄热罐、电锅炉配合运行的模型以确定蓄热罐、电锅炉的运行状态，以对火电机组的运行状态、系统的风电和光伏弃电功率进行修正；
S34、根据蓄热罐、电锅炉、火电机组的运行状态，确定一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电功率指标：
其中，COALt表示t时段的一次能源消耗量；表示t时段聚合热电机组产热功率，配置灵活性资源前等于t时段聚合热负荷qt，ηpp表示凝汽发电效率；表示抽凝机组热化发电功率；表示t时段的污染物排放量，αEM表示单位一次能源消耗量产生的污染物排放量；表示t时段风电和光伏弃电功率。
3.根据权利要求2所述的基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法，其特征在于：所述步骤S33中根据蓄热罐、电锅炉的效率，确定蓄热罐与电锅炉的调用顺序，建立火电机组与蓄热罐、电锅炉配合运行的模型以确定蓄热罐、电锅炉的运行状态，以对火电机组的运行状态、系统的风电和光伏弃电功率进行修正包括如下步骤：
S331、建立蓄热罐与热电机组配合运行模型：
若且所述蓄热罐与热电机组配合运行模型为：
若且所述蓄热罐与热电机组配合运行模型为：
其中，Δt表示时段长度，计算方法为Δt＝24/k；表示t时段聚合热电机组产热功率；表示t时段蓄热罐的放热功率；表示t时段蓄热罐的蓄热量；表示t时段蓄热罐的蓄热功率；Sh表示蓄热罐的蓄热容量；
S332、建立电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
若且所述电锅炉与热电机组和蓄热罐配合运行模型为：
其中，表示t时段电锅炉耗电功率的第一部分；Ceb表示电锅炉满载时的耗电容量；ηeb表示电锅炉的电转热效率；表示t时段电锅炉耗电功率，初始值为0；表示t时段电锅炉耗电功率的第二部分；表示t时段电锅炉耗电功率的第三部分；表示抽凝机组热化发电功率；
S333、建立利用热电联产背压部分剩余容量蓄热的运行模型：
若所述利用热电联产背压部分剩余容量蓄热的运行模型为：
其中，表示t时段用热化发电替代凝汽发电时多产生的热功率。
4.根据权利要求1所述的基于机组参数聚合的综合能源系统电-热平衡评价方法，其特征在于：所述S4中建立逐时段滚动循环的电、热耦合平衡计算模型包括如下步骤：
S41、建立时段间耦合模型：
t＝t+1 (55)
其中，t表示t时段；表示t时段蓄热罐的蓄热量；
S42、电热综合能源系统在仿真周期内的一次能源消耗量、污染物排放量以及风电和光伏弃电量：
其中，Δt表示时段长度；eCEEP表示系统在仿真周期内的风电和光伏弃电量，为各时段风电和光伏弃电功率乘时段长度之和；为各时段风电和光伏弃电功率；EM表示系统在仿真周期内的污染物排放量，为各时段污染物排放量之和；为各时段污染物排放量；COAL表示系统在仿真周期内的一次能源消耗量，为各时段一次能源消耗量之和；COALt表示各时段一次能源消耗量。
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