一種具有rcaes的電力系統(tǒng)中機組組合的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種具有RCAES的電力系統(tǒng)中機組組合的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機組組合是支撐電力系統(tǒng)調(diào)度和運行的重要功能模塊，通過機組組合，電力系統(tǒng) 可W根據(jù)設(shè)定的調(diào)度W最經(jīng)濟的方式保證電力系統(tǒng)各個時段的負荷平衡。然而，大規(guī)模 可再生能源單元并網(wǎng)給電力系統(tǒng)運行帶來了新的挑戰(zhàn)，該主要源于可再生能源單元的出力 不確定性及大量出現(xiàn)的反調(diào)高峰特性。為了有效應對可再生能源單元的出力不確定性及 反調(diào)高峰特性，一種可行的方式就是在電力系統(tǒng)中配置具有快速調(diào)節(jié)能力的儲能系統(tǒng)，其 中，壓縮空氣儲能（CAES，CompressedAir化ergyStorage)系統(tǒng)因為其可建設(shè)規(guī)模大、 使用壽命長、建設(shè)地點靈活等特點近年來備受關(guān)注，特別是回熱式壓縮空氣儲能（RCAES， RegenerativeCompressedAirElnergyStorage),近年來成為了研究的熱點。RCAES系統(tǒng) 可W回收壓縮過程中的高溫高壓空氣釋放的大部分熱量，并在膨脹過程中加熱壓縮空氣， 從而有效提高電力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。當RCAES系統(tǒng)配置在電力系統(tǒng)中時，如何在電力 系統(tǒng)中進行機組組合并對機組進行合理調(diào)度，從而提高電力系統(tǒng)在各個時段的負荷平衡成 為了一個亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種具有RCAES系統(tǒng)的電力系統(tǒng)中機組組合的方 法，該方法能夠提高電力系統(tǒng)在各個時段的負荷平衡。
[0004] 根據(jù)上述目的，本發(fā)明是該樣實現(xiàn)的：
[0005] -種具有回熱式壓縮空氣儲能RCAES系統(tǒng)的電力系統(tǒng)機組組合的方法，該方法包 括：
[0006] 在電力系統(tǒng)進行機組組合時，設(shè)置電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的RCAES系統(tǒng)出力 約束及儲能能量約束。
[0007] 較佳地，該方法還包括；設(shè)置電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的功率平衡約束、備用約 束及線路潮流約束；設(shè)置電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的火電機組出力約束、最小開停機約 束及爬坡約束。
[0008] 較佳地，所進行的機組組合涉及的術(shù)語為：
[0009]
[0011] 較佳地，所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的功率平衡約束的數(shù)學表達式為：
[0012]
[0013] 所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的備用約束的數(shù)學表達式為：
[0014]
[0015] 所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的線路潮流約束的數(shù)學表達式為：
[0016]
[0017] 較佳地，所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的火電機組滿足出力約束的數(shù)學表達式 為：
[0018]
[0019] 所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的火電機組滿足的最小開停機時間約束的數(shù)學 表達式為：
[0020]
[0021] 所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的火電機組滿足爬坡約束的數(shù)學表達式為：
[0022]
[0023] 較佳地，所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的RCAES系統(tǒng)出力約束的數(shù)學表達式 為：
[0024]
[0025] 所述電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的RCAES系統(tǒng)儲能能量約束，其中RCAES系統(tǒng)中 的儲氣單元儲氣能量約束的數(shù)學表達式：
[0026]
[0027] RCAES系統(tǒng)中的儲熱單元儲熱能量約束的數(shù)學表達式：
[0028]
[0029] 較佳地，設(shè)置RCAES系統(tǒng)在壓縮儲能環(huán)節(jié)及膨脹環(huán)節(jié)具有相同的熱交換占比，所 述的儲氣單元儲氣能量約束的數(shù)學表達式為：
[0030]
[0031] 所述的儲熱單元儲熱能量約束的數(shù)學表達式：
[0032]
[0033] 較佳地，該方法還包括：
[0034] 設(shè)置電力系統(tǒng)中RCAES系統(tǒng)的回熱/釋熱占比，或/和，儲熱/儲氣環(huán)節(jié)的效率；
[0035] 根據(jù)所設(shè)置的RCAES系統(tǒng)的回熱/釋熱占比，或/和，儲熱/儲氣環(huán)節(jié)的效率，確 定RCAES系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行影響。
[0036] 較佳地，所述RCAES系統(tǒng)的回熱占比為；壓縮環(huán)節(jié)及儲熱環(huán)節(jié)中，壓縮空氣向儲熱 單元釋放的能量值占壓縮空氣能量值的比例，用目。。m表示；
[0037] 所述釋熱占比為；膨脹環(huán)節(jié)中，壓縮空氣從儲熱單元吸收的能量值占壓縮空氣能 量值的比例，用目tur表示；
[0038] 所述確定RCAES系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行影響為：
[0039] 設(shè)置RCAES系統(tǒng)的回熱/釋熱占比的闊值范圍，在該闊值范圍下，電力系統(tǒng)的成本 及火電機組的開機數(shù)最少。
[0040] 較佳地，所述RCAES系統(tǒng)的儲熱環(huán)節(jié)的效率為；儲熱單元在膨脹環(huán)節(jié)被壓縮空氣 吸收的能量值同壓縮環(huán)節(jié)及儲熱環(huán)節(jié)從壓縮空氣吸收的能量值之比，用ntw表示；
[0041] 所述RCAES系統(tǒng)的儲氣環(huán)節(jié)的效率：膨脹單元中節(jié)流閥出氣口空氣的能量值與儲 氣單元的儲氣罐進氣口空氣的能量值之比，用表示；
[0042] 所述確定RCAES系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行影響為：
[0043] 設(shè)置儲熱/儲氣環(huán)節(jié)的效率的闊值范圍，在該闊值范圍下，電力系統(tǒng)的成本及火 電機組的開機數(shù)最少。
[0044] 由上述方案可W看出，本發(fā)明在電力系統(tǒng)進行機組組合時，設(shè)置電力系統(tǒng)在每個 時段需滿足的功率平衡約束、備用約束及線路潮流約束；設(shè)置電力系統(tǒng)在每個時段需滿足 的火電機組出力約束、最小開停機約束及爬坡約束；設(shè)置電力系統(tǒng)在每個時段需滿足的 RCAES系統(tǒng)出力約束及儲能能量約束。更進一步地，本發(fā)明設(shè)置電力系統(tǒng)中RCAES系統(tǒng)的回 熱/釋熱占比，或/和，儲熱/儲氣環(huán)節(jié)的效率，根據(jù)設(shè)置的RCAES系統(tǒng)的回熱/釋熱占比， 或/和，儲熱/儲氣環(huán)節(jié)的效率，確定RCAES系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行影響，從而在進行電力系 統(tǒng)的機組組合時，就可W充分考慮RCAES系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行影響，提高電力系統(tǒng)在各個 時段的負荷平衡。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明實施例提供的RCAES系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖2為本發(fā)明實施例提供的RCAES系統(tǒng)的能量的存儲和轉(zhuǎn)換的關(guān)系示意圖；
[0047] 圖3為本發(fā)明實施例提供的具有RCAES的電力系統(tǒng)中機組組合的方法流程圖； [004引圖4為本發(fā)明實施例提供的電力系統(tǒng)中的系統(tǒng)負荷、各時段機組出力及RCAES系 統(tǒng)出力的示意圖；
[0049] 圖5為本發(fā)明實施例提供的RCAES系統(tǒng)中儲熱單元和儲氣單元的所存儲能量的示 意圖；
[0050] 圖6為本發(fā)明實施例提供的各時段火電機組的開停示意圖；
[0051] 圖7為本發(fā)明實施例提供的不同時段RCAES系統(tǒng)出力示意圖；
[0052] 圖8為本發(fā)明實施例提供的不同目值下電力系統(tǒng)中的火電機組總開機數(shù)及機組 組合總成本示意圖；
[0053] 圖9為本發(fā)明實施例提供的不同目值下RCAES系統(tǒng)總效率示意圖；
[0054] 圖10為本發(fā)明實施例提供的不同的nt。,和取值下，電力系統(tǒng)中的機組組合 總成本和RCAES系統(tǒng)的整體效率的變化規(guī)律示意圖。
【具體實施方式】
[0055] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下參照附圖并舉實施例，對 本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0056] 本發(fā)明在電力系統(tǒng)中設(shè)置機組組合并調(diào)度所涉及的術(shù)語如下：
[0057]
[0058] -個典型的RCAES系統(tǒng)包括壓縮單元、儲氣單元、儲熱單元及膨脹單元四個部分， 如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例提供的RCAES系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，將電能和空 氣經(jīng)過壓縮單元（圖中為壓縮機）的壓縮后，分別存儲在儲氣單元和儲熱單元（圖中為儲氣 罐）中，儲氣單元及儲熱單元則將儲氣及儲熱傳輸給膨脹單元（圖中表示為透平）進行膨脹 處理后輸出電能，在每個環(huán)節(jié)，都會存