水电之家讯：东北电力大学崔杨等：解决“三北地区”风电消纳难题的电热联合协调调度方法
基于含储热热电联产机组与电锅炉的弃风消纳协调调度模型
崔杨，陈志，严干贵，唐耀华
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.152406
1项目背景
我国“三北地区”（华北、东北和西北）的风电消纳状况较不理想，弃风严重，其总弃风电量一度占据全国总弃风量的90%以上。造成该问题的主要原因有三点：电能生产和消费的不对称性、电网传输通道限制以及热电联产机组(Combined heat and power，CHP)“以热定电”的生产方式。
在目前大规模风电接入以及热电联产机组高占比的场景下，利用储热装置解耦电热耦合约束，并利用电锅炉增加区域用电负荷是增加风电入网规模、解决热电耦合关系与新能源并网矛盾的有效途径，有着广泛的应用前景。随着储热和电锅炉等装置在电热综合系统中的逐渐应用，促使电热联合系统形成新的能源调度管理机制以适应系统的运行。
2论文所解决的问题及意义
本文以解耦热电耦合约束、提升电力系统调节能力为切入点，解决风电消纳问题。在分析含储热热电联产机组工作原理的基础上，提出极限消纳弃风电量的电锅炉供热量计算方法，对比传统供热方式与协调供热方式的经济性和风电消纳效果，同时达到保证最佳经济性与弃风电量最小化的目的，可为电网调度部门制定日前调度计划提供依据。
3论文重点内容
论文首先分析传统热电联产机组加装储热装置后电热运行特性的变化，并根据含储热热电联产机组与电锅炉的电热综合系统的结构，建立电热综合系统的弃风消纳空间数学模型：
其中，Pw.h.t为传统系统（不含储热装置和电锅炉）供热时的弃风功率；Pw0.t为传统系统不供热时的弃风功率；Pw.h.t为传统系统供热产生的弃风消纳空间(可能为负值)；ΔPw.ech为含储热热电联产机组与电锅炉协调供热时的弃风消纳空间；ΔPw.ch为含储热热电联产机组产生的弃风消纳空间；ΔPEB为电锅炉产生的弃风消纳空间。
为取得最佳经济性并使弃风量最小化，令Pw.h.t =ΔPw.ech，得到极限消纳弃风的电锅炉供热功率计算方法：
其中，Cv为固定进汽量下抽取单位蒸汽量时电功率的减值；Phe2.max为机组最小进汽量下工作于背压工况时的供热功率；β为电锅炉电热转换效率，取0.99。据此得出在一定的总供热范围内，完全消纳弃风的电锅炉供热量只与电网及设备的固有参数有关，与系统总供热负荷大小无关。此原理可用于电锅炉项目的规划，在分析电网风力资源特性和负荷特性的基础上，根据电网结构安排最合适的电锅炉容量。
在此基础上，建立包含弃风成本的日前调度计划目标函数，综合考虑电力系统约束和热力系统约束，增加储热装置运行的相关约束，形成协调供热的弃风消纳调度模型。
采用改进遗传算法求解该经济调度问题，并引入精英保留策略，以保证全局收敛性。模型求解的逻辑关系和流程图分别如图1和图2所示。
图1 模型求解的逻辑关系图
图2 采用含精英策略遗传算法的电热联合经济调度流程图
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