本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)熱電聯(lián)供及新能源并網(wǎng)問(wèn)題領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)中各類(lèi)型熱電機(jī)組運(yùn)行方式安排及對(duì)新能源并網(wǎng)問(wèn)題的考慮，具體涉及大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下基于多場(chǎng)景模擬的熱-電聯(lián)合調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，帶來(lái)了能源需求的快速增長(zhǎng)，而中國(guó)一次能源消耗的70％-80％由煤炭為主的化石燃料貢獻(xiàn)。隨著能源消耗、污染排放的日益增加和化石能源的日益枯竭，可再生能源的開(kāi)發(fā)受到了越來(lái)越廣泛的重視。一方面，化石燃料作為不可再生能源，不可避免的逐漸枯竭，對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)巨大壓力；另一方面，燃燒化石燃料排放的溫室氣體和粉塵等，造成環(huán)境污染，對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明提出了巨大的挑戰(zhàn)。因此，節(jié)能減排已經(jīng)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略層面的高度。從供給側(cè)角度看，開(kāi)發(fā)利用風(fēng)電等新能源，可以有效地改善傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)；從消費(fèi)側(cè)角度看，包括采暖和電力需求的城市生活能耗巨大，綜合利用多種能源，可以有效地提高新能源利用效率。

然而，由于風(fēng)電出力的隨機(jī)性與波動(dòng)性，進(jìn)一步加劇了以燃煤發(fā)電機(jī)組為主的中國(guó)北方電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)峰問(wèn)題。我國(guó)北方地區(qū)同時(shí)存在著大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組和高比例的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，面對(duì)巨大的采暖需求和風(fēng)電消納問(wèn)題，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)電源投資和調(diào)度運(yùn)行方法難以解決。

熱電聯(lián)產(chǎn)作為一種有效地節(jié)能技術(shù)，能夠同時(shí)滿足城市用熱和用電需求。它將火電廠已廢棄的蒸汽從氣缸中抽出而供給工業(yè)或家庭用戶使用，使得火電廠的能源效率大幅度提高，與熱電分產(chǎn)相比，熱電聯(lián)產(chǎn)效率可以提高30％以上，集中供熱效率更比分散小鍋爐提高40％。另外相對(duì)于分散式小鍋爐，熱電廠鍋爐容量更大、煙囪更高，有著很好的除塵效果，可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫除硝，因而其具有極大的環(huán)境效益和社會(huì)效益?！笆濉币?guī)劃期間，我國(guó)北方地區(qū)的城鎮(zhèn)65％以上的建筑面積冬季采暖采用了不同規(guī)模的集中供熱方式，其中熱電聯(lián)產(chǎn)在集中供熱熱源中的比例達(dá)到約50％，并且50-300兆瓦容量的抽凝式燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組占有相當(dāng)大的比例。鑒于目前城鎮(zhèn)集中供暖中還存在著大量低效的分散式小鍋爐，同時(shí)伴隨著我國(guó)城市化的進(jìn)程，采暖需求的不斷增加，熱電聯(lián)產(chǎn)仍有具有廣闊的發(fā)展前景。熱電機(jī)組的效率又與熱電機(jī)組的運(yùn)行工況密切相關(guān)，一般在額定熱負(fù)荷下取得最優(yōu)效率，所以中國(guó)北方地區(qū)現(xiàn)存燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組往往被要求按照“以熱定電”模式運(yùn)行，這就導(dǎo)致熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活調(diào)節(jié)能力非常有限。

因而，考慮如何打破熱電機(jī)組“以熱定電”的約束及如何考慮風(fēng)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性，提高新能源消納能力，需要進(jìn)行深入的研究，建立大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下基于多場(chǎng)景模擬的熱-電聯(lián)合調(diào)度方法。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的在于針對(duì)電力系統(tǒng)缺少對(duì)于熱電機(jī)組的優(yōu)化調(diào)度的現(xiàn)狀及風(fēng)電等新能源并網(wǎng)困難的問(wèn)題，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，提供一種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下基于多場(chǎng)景模擬的熱-電聯(lián)合調(diào)度方法，引入多場(chǎng)景模擬，同時(shí)兼顧風(fēng)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性，重點(diǎn)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、熱泵及室內(nèi)溫度變化情況的建模及優(yōu)化調(diào)度模型，以此提升風(fēng)電的并網(wǎng)消納能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下基于多場(chǎng)景模擬的熱-電聯(lián)合調(diào)度方法，包括以下步驟：

1)考慮風(fēng)電出力的隨機(jī)性與波動(dòng)性，模擬生成大量風(fēng)速場(chǎng)景集合；風(fēng)速預(yù)測(cè)以電網(wǎng)歷史實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將其作為初始預(yù)測(cè)風(fēng)速，采用ARMA(1,1)模型和Monte Carlo方法來(lái)模擬風(fēng)速誤差，從而生成風(fēng)速預(yù)測(cè)誤差序列；將得到的風(fēng)速預(yù)測(cè)誤差序列與初始預(yù)測(cè)風(fēng)速結(jié)合即得到某一場(chǎng)景下各時(shí)段內(nèi)的預(yù)測(cè)風(fēng)速，進(jìn)而通過(guò)不斷重復(fù)以上過(guò)程生成大量風(fēng)速場(chǎng)景集合；

2)將生成的大量風(fēng)速場(chǎng)景集合進(jìn)行場(chǎng)景削減，得到具有代表性的有限個(gè)場(chǎng)景集合，并轉(zhuǎn)化為風(fēng)電出力場(chǎng)景集合；場(chǎng)景削減的基本思想是使得最終保留的場(chǎng)景子集與未削減前的場(chǎng)景集合之間的概率距離最小；場(chǎng)景削減采用結(jié)合場(chǎng)景樹(shù)的形成方法，將相似的場(chǎng)景加以聚類(lèi)分析，去除低概率場(chǎng)景，從而形成有限數(shù)量的具有較大概率值的典型風(fēng)速場(chǎng)景集合，并以此來(lái)逼近原始的大量風(fēng)速場(chǎng)景集合；

3)考慮熱電機(jī)組特性，構(gòu)建熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型；以機(jī)組組合模型為基礎(chǔ)，通過(guò)在調(diào)度周期內(nèi)合理安排各機(jī)組的出力和啟停情況，從而滿足負(fù)荷要求，使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低或者經(jīng)濟(jì)效益最高；熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型下，由于考慮削減后的多個(gè)風(fēng)電出力場(chǎng)景集合，系統(tǒng)的相關(guān)約束和目標(biāo)函數(shù)也相應(yīng)產(chǎn)生變化，目標(biāo)函數(shù)及最終求取的所有參數(shù)均取為期望值；模型考慮使得系統(tǒng)的發(fā)電能耗和供熱能耗最小，熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為：

式中：ε是為表征風(fēng)電隨機(jī)性而引入的隨機(jī)變量，描述由風(fēng)電不確定性所產(chǎn)生的場(chǎng)景；p_ε為場(chǎng)景ε發(fā)生的概率；Ω為所有場(chǎng)景的集合；N_h和N_n分別為所有抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組的集合；T為所有時(shí)段的集合；dt為時(shí)間段之間的間隔單位；H_i,t,ε為抽汽凝汽式機(jī)組i在時(shí)間段t提供的供熱出力；和為抽汽凝汽式機(jī)組i的煤耗系數(shù)；為抽汽凝汽式機(jī)組i的啟動(dòng)煤耗系數(shù)；和為純凝汽式機(jī)組i的煤耗系數(shù)；為純凝汽式機(jī)組i的啟動(dòng)煤耗系數(shù)；和分別為場(chǎng)景ε下，抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組i在時(shí)間段t內(nèi)分別向電網(wǎng)出力情況；和分別為場(chǎng)景ε下，抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組i在時(shí)間段t內(nèi)的開(kāi)機(jī)狀態(tài)，開(kāi)機(jī)為1，停機(jī)為0；和分別為場(chǎng)景ε下，抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組i在時(shí)間段t內(nèi)的啟停狀態(tài)，正在啟動(dòng)為1，不在啟動(dòng)為0；

熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型的約束條件包括：

(1)機(jī)組功率上下限約束

(2)機(jī)組爬坡速率約束

(3)機(jī)組最小啟停時(shí)間約束

(4)熱電機(jī)組熱-電工況約束

(5)系統(tǒng)功率平衡約束

(6)系統(tǒng)熱功率平衡約束

(7)熱電機(jī)組熱功率上下限約束

(8)系統(tǒng)備用功率約束

(9)實(shí)時(shí)風(fēng)電出力約束

式中：P_i^h,max和P_i^h,min是抽汽凝汽式機(jī)組i出力的上下限；P_i^n,max和P_i^n,min是純凝汽式機(jī)組i出力的上下限；和是抽汽凝汽式機(jī)組i的上下爬坡速率；和是純凝汽式機(jī)組i的上下爬坡速率；T_i^h,on和T_i^h,off分別為抽汽凝汽式機(jī)組i的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間及連續(xù)停運(yùn)時(shí)間；T_i^h,U、T_i^h,D為抽汽凝汽式機(jī)組i的最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間；T_i^n,on和T_i^n,off分別為純凝汽式機(jī)組i的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間及連續(xù)停運(yùn)時(shí)間；T_i^n,U、T_i^n,D為純凝汽式機(jī)組i的最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間；和是抽汽凝汽式機(jī)組i的熱比系數(shù)；W_t.ε為場(chǎng)景ε下時(shí)段t內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組的出力；為場(chǎng)景ε下時(shí)段t內(nèi)風(fēng)電的預(yù)測(cè)出力；D_t和是時(shí)段t內(nèi)的系統(tǒng)電負(fù)荷和熱負(fù)荷；η_loss為供暖損失率；為抽汽凝汽式機(jī)組i的最大熱功率；P^pos,load和P^neg,load為系統(tǒng)針對(duì)負(fù)荷預(yù)留的正負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量；P^pos,wind和P^neg,wind為系統(tǒng)針對(duì)風(fēng)電預(yù)留的正負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量；

通過(guò)以上熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型，能夠?qū)﹄娫礇Q策得到的規(guī)劃模型進(jìn)行典型日的分析校驗(yàn)，判斷該規(guī)劃方案是否存在電力不足或者調(diào)峰不足的情況；同時(shí)，分析系統(tǒng)中各類(lèi)機(jī)組的運(yùn)行情況，判斷方案的優(yōu)劣；

4)進(jìn)一步引入分布式熱泵，構(gòu)建熱電綜合控制的電力系統(tǒng)調(diào)度模型；熱電綜合控制的電力系統(tǒng)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)同熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)，引入位于用戶側(cè)的分布式熱泵來(lái)分?jǐn)偀犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷；一方面，分布式熱泵的引入解耦了“以熱定電”的約束，使得熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的出力更為靈活，具有更大的調(diào)節(jié)范圍，從而滿足系統(tǒng)的調(diào)峰要求；另一方面，分布式熱泵消耗的電功率有效地跟蹤風(fēng)電出力的波動(dòng)，從而消耗過(guò)剩的風(fēng)電出力來(lái)滿足供暖的需求，降低系統(tǒng)供暖所花費(fèi)的能耗，同時(shí)還向電網(wǎng)提供一定的調(diào)峰能力；原本系統(tǒng)的熱負(fù)荷僅由熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)，引入分布式熱泵后，將分?jǐn)傄徊糠譄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組的熱負(fù)荷，進(jìn)而系統(tǒng)熱功率平衡約束變?yōu)椋?/p>

式中：N_e為分布式熱泵的數(shù)量；為分布式熱泵i在時(shí)間段t提供的供熱出力；

同時(shí)，分布式熱泵還需要滿足功率上下限約束及熱泵性能系數(shù)COP的約束：

式中：為分布式熱泵i的最大供熱出力；為分布式熱泵i在時(shí)間段t內(nèi)消耗的電功率；

此外，系統(tǒng)電功率平衡約束也將發(fā)生改變，分布式熱泵消耗的電功率將增加系統(tǒng)的負(fù)荷，因而變?yōu)椋?/p>

有益效果

與現(xiàn)有的熱電聯(lián)產(chǎn)安排方法相比，本發(fā)明具有如下突出的有益效果：

本發(fā)明提供了一種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)條件下有效提高熱電聯(lián)供機(jī)組運(yùn)行效率、能源利用效率及風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模的調(diào)度運(yùn)行模型。其運(yùn)用多場(chǎng)景模型，充分考慮了風(fēng)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性，保證了對(duì)于風(fēng)電模擬的準(zhǔn)確度；同時(shí)采用了場(chǎng)景削減法，保證了模型運(yùn)行的速度。

此外，現(xiàn)有熱電聯(lián)供機(jī)組大多采用“以熱定電”的運(yùn)行方式，由于較大的熱負(fù)荷存在，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組需要以較高的負(fù)載率運(yùn)行，因而整體系統(tǒng)的調(diào)峰能力很差。同時(shí)風(fēng)電出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和不可控性，對(duì)系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻能力帶來(lái)了進(jìn)一步的考驗(yàn)，進(jìn)而限制了風(fēng)電并網(wǎng)，造成了十分嚴(yán)重的棄風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生。本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)象引入位于用戶側(cè)的分布式熱泵來(lái)分?jǐn)偀犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷。一方面，分布式熱泵的引入解耦了“以熱定電”的約束，使得熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的出力更為靈活，具有更大的調(diào)節(jié)范圍，從而可以滿足系統(tǒng)的調(diào)峰要求。另一方面，分布式熱泵消耗的電功率可以有效地跟蹤風(fēng)電出力的波動(dòng)，從而消耗過(guò)剩的風(fēng)電出力來(lái)滿足供暖的需求，降低系統(tǒng)供暖所花費(fèi)的能耗，同時(shí)還可以向電網(wǎng)提供一定的調(diào)峰能力，以此提升風(fēng)電的消納能力，具有較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為風(fēng)機(jī)典型出力曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下基于多場(chǎng)景模擬的熱-電聯(lián)合調(diào)度方法，其基本原理為考慮風(fēng)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性，利用ARMA(1,1)模型和Monte Carlo方法模擬生成大量風(fēng)電場(chǎng)景，并基于場(chǎng)景削減技術(shù)得到具有代表性的有限個(gè)場(chǎng)景集合，從而建立風(fēng)電出力模型，用于調(diào)度模型對(duì)于調(diào)峰等相關(guān)問(wèn)題的研究。其次考慮熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，并在用戶側(cè)引入分布式熱泵，在上述技術(shù)的基礎(chǔ)上建立大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下基于多場(chǎng)景模擬的熱電聯(lián)供調(diào)度模型，分析系統(tǒng)的運(yùn)行情況、風(fēng)電的消納情況及調(diào)峰問(wèn)題。

1.風(fēng)速與風(fēng)電場(chǎng)出力場(chǎng)景生成模型

本發(fā)明考慮風(fēng)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性，利用ARMA模型和Monte Carlo方法模擬生成大量風(fēng)電場(chǎng)景，并基于場(chǎng)景削減技術(shù)得到具有代表性的有限個(gè)場(chǎng)景集合，從而建立風(fēng)電出力模型，用于調(diào)度模型對(duì)于調(diào)峰等相關(guān)問(wèn)題的研究。

1.1風(fēng)速場(chǎng)景生成

風(fēng)速預(yù)測(cè)以電網(wǎng)歷史實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將其作為初始預(yù)測(cè)風(fēng)速，本發(fā)明采用ARMA(1,1)模型和Monte Carlo方法來(lái)模擬風(fēng)速誤差，從而生成風(fēng)速預(yù)測(cè)誤差序列。采用的誤差模型如下式所示：

ΔV_t＝αΔV_t-1+Z_t+βZ_t-1 (1)

式中：ΔV_t為時(shí)段t內(nèi)風(fēng)速的預(yù)測(cè)誤差；Z_t為服從標(biāo)準(zhǔn)差為σ_z的正態(tài)分布的隨機(jī)變量；α和β為相關(guān)參數(shù)。

將得到的風(fēng)速預(yù)測(cè)誤差序列與初始預(yù)測(cè)風(fēng)速結(jié)合即可得到某一場(chǎng)景下各時(shí)段內(nèi)的預(yù)測(cè)風(fēng)速，進(jìn)而通過(guò)不斷重復(fù)以上過(guò)程生成大量風(fēng)速場(chǎng)景集合。

1.2場(chǎng)景削減

由1.1可以得到大量風(fēng)速場(chǎng)景集合，如果對(duì)得到的每一個(gè)場(chǎng)景都進(jìn)行分析，顯然所需的計(jì)算量過(guò)于巨大且沒(méi)有必要，因而需要進(jìn)行場(chǎng)景削減。場(chǎng)景削減的基本思想是使得最終保留的場(chǎng)景子集與未削減前的場(chǎng)景集合之間的概率距離最小，即在給定需要削減的場(chǎng)景數(shù)目的情況下，通過(guò)相應(yīng)的削減方法令式(2)的取值最小。

式中：p_i為場(chǎng)景i發(fā)生的概率；P_i^w及為風(fēng)電場(chǎng)在場(chǎng)景i和j下輸出功率的時(shí)間序列，如時(shí)段T內(nèi)的場(chǎng)景i(T)序列為J為場(chǎng)景削減過(guò)程中最終被消去的場(chǎng)景所組成的集合；為場(chǎng)景i和j間的距離，用(3)式表示。

現(xiàn)有的研究中，快速前推法和改進(jìn)后推算法廣泛應(yīng)用于含隨機(jī)變量的電力系統(tǒng)分析計(jì)算當(dāng)中，當(dāng)目標(biāo)場(chǎng)景數(shù)小于原場(chǎng)景數(shù)的四分之一時(shí)，快速前推法具有較好的逼近精度和較快的計(jì)算速度?；诖?，本發(fā)明結(jié)合場(chǎng)景樹(shù)的形成方法，將相似的場(chǎng)景加以聚類(lèi)分析，去除低概率場(chǎng)景，從而形成有限數(shù)量的具有較大概率值的典型風(fēng)速場(chǎng)景集合，并以此來(lái)逼近原始的大量風(fēng)速場(chǎng)景集合。

1.3風(fēng)電出力生成

風(fēng)機(jī)的典型出力曲線如圖1所示：

本發(fā)明利用以下分段函數(shù)來(lái)近似表示風(fēng)電機(jī)組輸出功率與風(fēng)速之間的關(guān)系：

式中：W_i,t為風(fēng)電機(jī)組i在時(shí)段t內(nèi)的輸出功率；v_t為時(shí)段t內(nèi)的風(fēng)速；v_ci、v_r和v_co分別為切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速；A、B、C、D為擬合參數(shù)；P_r為風(fēng)電機(jī)組的額定輸出功率。

利用式(4)及削減后的風(fēng)速場(chǎng)景，即可生成相應(yīng)的風(fēng)電出力場(chǎng)景集合。

2.電力系統(tǒng)熱電聯(lián)供靈活調(diào)度模型

熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型以機(jī)組組合模型為基礎(chǔ)，通過(guò)在調(diào)度周期內(nèi)合理安排各機(jī)組的出力和啟停情況，從而滿足負(fù)荷要求，使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低或者經(jīng)濟(jì)效益最高。本發(fā)明針對(duì)風(fēng)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性對(duì)電力系統(tǒng)日前調(diào)峰的影響，通過(guò)引入分布式熱泵分擔(dān)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱負(fù)荷，從而打破“以熱定電”的約束，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱負(fù)荷的靈活調(diào)度以及熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和分布式熱泵的聯(lián)合調(diào)峰，建立考慮大規(guī)模風(fēng)電接入的熱電綜合控制的電力系統(tǒng)調(diào)度模型。

2.1熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型

假定熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組均為抽汽凝汽式熱電機(jī)組，其余火電機(jī)組為純凝汽式火電機(jī)組。熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型下，由于考慮削減后的多個(gè)風(fēng)電出力場(chǎng)景集合，系統(tǒng)的相關(guān)約束和目標(biāo)函數(shù)也相應(yīng)產(chǎn)生變化，目標(biāo)函數(shù)及最終求取的相關(guān)參數(shù)均取為期望值。模型考慮使得系統(tǒng)的發(fā)電能耗和供熱能耗最小，因而熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為：

式中：ε是為表征風(fēng)電隨機(jī)性而引入的隨機(jī)變量，描述由風(fēng)電不確定性所產(chǎn)生的場(chǎng)景；p_ε為場(chǎng)景ε發(fā)生的概率；Ω為所有場(chǎng)景的集合；N_h和N_n分別為所有抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組的集合；T為所有時(shí)段的集合；dt為時(shí)間段之間的間隔單位，如T取一天24個(gè)點(diǎn)，則dt為1，如T取一天96個(gè)點(diǎn)，則dt為0.25；H_i,t,ε為抽汽凝汽式機(jī)組i在時(shí)間段t提供的供熱出力；和為抽汽凝汽式機(jī)組i的煤耗系數(shù)；為抽汽凝汽式機(jī)組i的啟動(dòng)煤耗系數(shù)；和為純凝汽式機(jī)組i的煤耗系數(shù)；為純凝汽式機(jī)組i的啟動(dòng)煤耗系數(shù)；和分別為場(chǎng)景ε下，抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組i在時(shí)間段t內(nèi)分別向電網(wǎng)出力情況；和分別為場(chǎng)景ε下，抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組i在時(shí)間段t內(nèi)的開(kāi)機(jī)狀態(tài)，開(kāi)機(jī)為1，停機(jī)為0；和分別為場(chǎng)景ε下，抽汽凝汽式機(jī)組和純凝氣式火電機(jī)組i在時(shí)間段t內(nèi)的啟停狀態(tài)，正在啟動(dòng)為1，不在啟動(dòng)為0。

熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型的約束條件包括：

(1)機(jī)組功率上下限約束

(2)機(jī)組爬坡速率約束

(3)機(jī)組最小啟停時(shí)間約束

T_i^h,on≥T_i^h,U

T_i^h,off≥T_i^h,D (12)

T_i^n,on≥T_i^n,U

T_i^n,off≥T_i^n,D (13)

(4)熱電機(jī)組熱-電工況約束

(5)系統(tǒng)功率平衡約束

(6)系統(tǒng)熱功率平衡約束

(7)熱電機(jī)組熱功率上下限約束

(8)系統(tǒng)備用功率約束

(9)實(shí)時(shí)風(fēng)電出力約束

式中：P_i^h,max和P_i^h,min是抽汽凝汽式機(jī)組i出力的上下限；P_i^n,max和P_i^n,min是純凝汽式機(jī)組i出力的上下限；和是抽汽凝汽式機(jī)組i的上下爬坡速率；和是純凝汽式機(jī)組i的上下爬坡速率；T_i^h,on和T_i^h,off分別為抽汽凝汽式機(jī)組i的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間及連續(xù)停運(yùn)時(shí)間；T_i^h,U、T_i^h,D為抽汽凝汽式機(jī)組i的最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間；T_i^n,on和T_i^n,off分別為純凝汽式機(jī)組i的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間及連續(xù)停運(yùn)時(shí)間；T_i^n,U、T_i^n,D為純凝汽式機(jī)組i的最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間；和是抽汽凝汽式機(jī)組i的熱比系數(shù)；W_t.ε為場(chǎng)景ε下時(shí)段t內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組的出力；為場(chǎng)景ε下時(shí)段t內(nèi)風(fēng)電的預(yù)測(cè)出力；D_t和是時(shí)段t內(nèi)的系統(tǒng)電負(fù)荷和熱負(fù)荷；η_loss為供暖損失率；為抽汽凝汽式機(jī)組i的最大熱功率；P^pos,load和P^neg,load為系統(tǒng)針對(duì)負(fù)荷預(yù)留的正負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量；P^pos,wind和P^neg,wind為系統(tǒng)針對(duì)風(fēng)電預(yù)留的正負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量。

通過(guò)以上熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型，即可對(duì)電源決策得到的規(guī)劃模型進(jìn)行典型日的分析校驗(yàn)，判斷該規(guī)劃方案是否存在電力不足或者調(diào)峰不足的情況。同時(shí)，分析系統(tǒng)中各類(lèi)機(jī)組的運(yùn)行情況，判斷方案的優(yōu)劣。

2.2熱電綜合控制的電力系統(tǒng)調(diào)度模型

上述熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型為“以熱定電”的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式，由于較大的熱負(fù)荷存在，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組需要以較高的負(fù)載率運(yùn)行，因而整體系統(tǒng)的調(diào)峰能力很差。同時(shí)風(fēng)電出力具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和不可控性，對(duì)系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻能力帶來(lái)了進(jìn)一步的考驗(yàn)，進(jìn)而限制了風(fēng)電并網(wǎng)，造成了十分嚴(yán)重的棄風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生。本發(fā)明通過(guò)引入位于用戶側(cè)的分布式熱泵來(lái)分?jǐn)偀犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷。一方面，分布式熱泵的引入解耦了“以熱定電”的約束，使得熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的出力更為靈活，具有更大的調(diào)節(jié)范圍，從而可以滿足系統(tǒng)的調(diào)峰要求。另一方面，分布式熱泵消耗的電功率可以有效地跟蹤風(fēng)電出力的波動(dòng)，從而消耗過(guò)剩的風(fēng)電出力來(lái)滿足供暖的需求，降低系統(tǒng)供暖所花費(fèi)的能耗，同時(shí)還可以向電網(wǎng)提供一定的調(diào)峰能力。

該模型的目標(biāo)函數(shù)和大部分約束條件同2.1熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型一致。不同之處在于：

(1)系統(tǒng)熱功率平衡約束發(fā)生改變

原本系統(tǒng)的熱負(fù)荷僅由熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)，引入分布式熱泵后，將分?jǐn)傄徊糠譄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組的熱負(fù)荷，進(jìn)而式(16)變?yōu)椋?/p>

式中：N_e為分布式熱泵的數(shù)量；為分布式熱泵i在時(shí)間段t提供的供熱出力。

同時(shí)，分布式熱泵還需要滿足功率上下限約束及熱泵性能系數(shù)COP的約束：

式中：為分布式熱泵i的最大供熱出力；為分布式熱泵i在時(shí)間段t內(nèi)消耗的電功率。

(2)系統(tǒng)電功率平衡約束發(fā)生改變

分布式熱泵消耗的電功率將增加系統(tǒng)的負(fù)荷，因而式(15)則變成：

其余約束條件和2.1熱電聯(lián)供電力系統(tǒng)調(diào)度模型一致。該模型的建立大大增加了系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性，有利于風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)。