电力系统和热力系统调度-热电联合优化调度模型的建模

[全]电力系统和热力系统调度-热电联合优化调度模型的建模风能是当前世界上最具大规模商业化开发潜力的可再生能源。大规模开发利用风能发电，已成为世界各国解决能源问题和环境问题，改善能源结构，保证国民经济可持续发展的有效措施。吉林省可再生能源储量丰富，具备建设国家级清洁能源基地的条件。其中风电可装机容量5400万千瓦，是国家确定的9个千万千瓦风电风电基地之一。中国"三北"地区风能资源丰富，但能源结构不合理，例如吉林省的热电矛盾异常突出。全省热电联产机组装机容量达到1314.84万千瓦，占燃煤火电装机的74%，比全省统调最小负荷多800万千瓦，比统调最大负荷多400万千瓦。进入供暖期后，电网调峰难度极大，即使热电联产机组全部按照最小方式运行，在夜晚低负荷期，风电仍被迫大量参与调峰。在春节等极端低负荷期，风电机组和纯凝机组必须全停，仍有300多万千瓦电力无法消纳，必须采取紧急措施并得到东北电网联络线支持才能保证电网安全。受此影响，吉林省弃风问题非常严重，近几年弃风率连续位列全国前列，供热中期风电大面积弃风，夜间风电全停成为常态，累计弃风率达到31.1%问题拆分所述热电联合优化调度模型是一个混合整数规划模型，用于区域供热系统，所述区域供热系统包括热源、热网和热负荷，所述热网包括输热网和配热网，根据热负荷与热源的距离划分出多个供热区，并将一天划分为多个时段；省略配热网的热传输损耗，根据输热网建立考虑热网传输延时的输热网模型；根据热负荷建立能够反映室内温度的终端热用户模型；根据热源建立包含常规机组、风电机组、热电联产机组、电锅炉和储热罐在内的联合优化调度模型。本发明实现超短期热电联合紧急调度，为系统的安全稳定运行提供了重要保障，减少了化石燃料的燃烧，提高系统对风电的消纳能力，具有一定的社会和经济效益。问题解决一种热电联合优化调度模型的建模方法，其特征在于，所述的联合优化调度模型是一个混合热电规划模型，用于区域供热系统，所述区域供热系统包括热源、热网和热源加载，所述热网包括输热网（一次网）和配热网（二次网），如热网热图1热，一次热热的圆表示热交换站，二次表示二次网。建模方法包括以下步骤：步骤一：根据热负荷与热源的距离划分出多个供热区，每天划分为多个供热区。步骤：省略配热网的热二传输消耗，根据输热网建立考虑热网传输以的输热网模型。将传输输热网中的热水速度考虑周转，分别计算各区建立的热力传输模型，分别计算各区建立的热输热网的热力模型，从而形成整个热输网的热力传输模型。首先，根据水流速度和调度时间间隔计算单位管道长度，见式(1)：L＝v·Δt(1)式中，L为单位管道长度，v为水流速度，Δt为调度时间间隔；（1）根据热传递的基本原理，土壤的热阻řË可以由式（2）计算得到。得到土壤的热阻值之后，便可以根据式（3）和式（4）计算一定长度内的管道内热水的温度消耗：式中，Re为土壤的热阻，和和表示t时刻的土壤表面温度，和分别代表在第k个供热区中时刻的管道与回水管道中的热质量流量，和分别代表在K区域时刻的信息管道与回水管网的水温，Γ代表调度时刻集合，K代表热负荷供热区集合；(2)考虑到的节点质量流量连续性约束：式中，k.end代表最后一个供热区，表示流过第k个车站的热水质流量；(3)汇流节点处的水温：分别表示在第k个时刻的温度和回水温度；(4)供热区管道内热水供应：(5)管道流量限制：式中，表示流经第k个站的最大质量流量，和(6)压力损失：和分别表示在第ķ个区域吨时刻供水管道和回水管道压力，μ表示管道压力系数，Fķ表示在第ķ个供热区的摩擦系数，表示第k个供热区域的管道内径，是第k个供热区域在时刻t的热水密度；(7)主要站热交换功率：式中，HT，K为换热站热交换功率，

τ

R，K为第ķ个换热站的回水温度下限，为第k个站的回水温小区。三步骤：根据热负荷建立表现室内温度的热用户模型。省略配热耗，由智能分配热耗，然后热耗传输，附属从站输传输热网吸收热网的力，就是传输给用户侧的成本。根据相关设计公式，计算热房屋的围墙结构热、冷风侵袭热耗和冷风网络热护，最终得到供暖区域的平均室内温度，从而在用户的热舒适度。该模型中，平均室内温度是运动热舒适度。的唯一指标。居民住宅也可以看做拥有巨大的热溺的，可以让门进入室内空气中。储热的热能可以看到室内热能并降低室内温度的变化速度，利用这种方式。热溺可以实现供暖与供电的错峰调节，从而促进风电的消纳。(1)围护机构热损耗由于热传递过程十分复杂，包括对流、吸入和辐射，由于热传递过程的复杂化，导致只采用了传递环境下的热消耗计算公式的结构热消耗：为建筑物的围护结构热耗，热耗，和分别是在第ķ个热负荷区的房屋高度修正系数和房屋朝向修正系数，Aķ代表第ķ个热负荷区的建筑物围护结构面积，FE，K表示第ķ个热负荷区域的房屋护围结构的热传递系数，显示t时刻在第k个热负荷区域的平均室内温度，表示t时刻在第k个热负荷区域的室外温度，和分别表示最低平均室内温度和最高平均室内温度，θCH表示单位调度时间内的平均室内温度最大变化率，Γ表示调度时刻集合，K代表热负荷供热区集合;(2)冷风渗透热损耗在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷风通过门窗空气、窗户等渗入室内，被加热后逸出，这把冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，成为冷风热损耗：式中，为冷风管道热耗，0.278表示单位转化，Num表示V的换气次数，k表示第k个热负荷区域的总室内体积，cp表示冷空气的定比热容，表示t时刻的室外空气密度；(3)冷风侵略热损耗在冬季受风压和压的作用下，冷空气又开启的外门玩具室内，部分冷加热到室内温度所消耗的热热的地球这冷风热耗空气把：式中，pi,t为热电联产发电机发电，(4)可建筑温度的一般室内温度的计算为了简化计算，可能会有以下结果：室内的空气温度是合适的，且可以使用描述；宇宙的热质发布是均匀的，它们将在热质的表面热扩散过程中达到远超对温度的流延；整个时间长度的全部都可以被热化统一表示；基于以上真实，模拟室内温度的计算公式(21)表示：表示储热罐w的最大放热功率，W表示储热罐编号的组合；式(31)表示储热罐在一天的充放热各自是相同的。步骤四：根据热源建立网络、风电机组、热电联产机、电汤锅和储热罐热时间的联合优化调度模型。建立网络模型和区域热用户模型的最终目的是消纳风电并减小最终燃料燃料的点燃。(1)热电联产机模型pi,t为热电联产发电机发电，为热电联产设备发电设备，

p

i热电联产设备生产设备，热电联产机的热电连接特性，hi,t显示热电联产机的热功率，表示最大供热功率，ICHP表示热电联产机的编号集合；(2)电锅模型BHu,t表示电锅在t时刻的供热功率，BPu,t表示电锅的消耗的电功率，η表示电锅的热效率，表示带锅的最大供热功率，U表示电大的集合，Γ表示调度时间集合；(3)根据储热罐在一天的充放热清单是相同的储热罐模型表示储热罐w的最大储热能力，表示储热罐的最大蓄热功率，表示储热罐w的最大放热功率，W表示储热罐编号的组合；式(31)表示储热罐在一天的充放热各自是相同的。(4)电功率平衡ICG、IWP和ILoad分别代表大量编号、风声编号、电负载节点的编号，LDn,t表示接在n号母线上的t时刻的负载功率；示储热罐在一天的充放热各自是相同的。(4)电功率平衡ICG、IWP和ILoad分别代表大量编号、风声编号、电负载节点的编号，LDn,t表示接在n号母线上的t时刻的负载功率；(5)热功率约束(8)系统监督约束(6)有爬坡速度约束rupi和rdowni分别表示了最大的向上爬坡速度和爬坡速度，Δt为调度时间间隔；(7)系统旋转禁止约束SRup和SRdown分别表示系统的最大向上旋转约束和提出要求；(8)系统监督约束式中，SFl,n表示从母线n到线路l的转移因子，Fl表示线路的最大传输能力，ILine表示线路编号的集合，为每个人的需要集合，为热电联产机器的集合，为风电机组的索引集合。建模过程中的参数均可以通过现有技术获得。综上所述，由多个子模型共同构建了一个电动联合优化调度模型，其本质是一个混合喷射规划热模型。实施示例的供系统部分采用供东北地区某些城市的区域系统，以便供电和供热热能力相匹配，电力系统部分提取该省的部分机和部分实际运行的电网数据。了全部参加通话的信息​，包括有1个、该等设备2个、热电联产1个、热电联产和2个设备的信息。表格展示了算例所的二基础基础。程序全部由Yalmip语言在MatlabR2014b平台上写完成，并使用Cplex求解器求解该程序构建的混合投影