申请/专利权人：国家电网有限公司;国网湖北省电力有限公司经济技术研究院;华中科技大学

申请日：2019-11-29

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN110991735B

主分类号：G06Q10/04

分类号：G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2020.05.05#实质审查的生效;2020.04.10#公开

摘要：一种考虑AA‑CAES的热电联供系统优化调度方法，该方法先建立以燃气轮机运行能耗、柴油机运行能耗、废弃光伏等效能耗和可转移负荷等效调度能耗之和最小为目标函数的热电联供系统日前调度模型，再将获取的光伏、热负荷和电负荷的短期预测数据输入所述日前调度模型中，得到热电联供系统的日前调度结果，然后根据日前调度结果对热电联供系统进行调度。本设计不仅提高了热电联供系统的运行灵活性、稳定性和可靠性，而且改善了系统可再生能源的消纳能力、降低了系统的运行能耗。

主权项：1.一种考虑AA-CAES的热电联供系统优化调度方法，其特征在于：所述热电联供系统包括交流配电网、直流配电网、换流站、区域供热系统以及热电耦合装置，所述交流配电网包括柴油机和交流负荷，所述直流配电网包括直流负荷和光伏电站，所述区域供热系统包括热负荷，所述热电耦合装置包括AA-CAES装置、燃气轮机和电锅炉；所述方法依次包括以下步骤：步骤A、建立考虑AA-CAES的热电联供系统日前调度模型，该模型以燃气轮机运行能耗、柴油机运行能耗、废弃光伏等效能耗和可转移负荷等效调度能耗之和最小为目标函数，该目标函数的约束条件包括AA-CAES装置参与日前调度并进行热电联供的约束、燃气轮机参与日前调度运行的约束、电锅炉参与日前调度运行的约束、柴油机参与日前调度运行的约束、交直流配电网的潮流约束、光伏电站参与日前调度运行的约束、可转移负荷参与日前调度运行的约束、热能平衡约束、系统备用约束，所述AA-CAES装置参与日前调度并进行热电联供的约束包括AA-CAES一般运行约束、AA-CAES膨胀压缩换热约束、AA-CAES供热功率约束、AA-CAES剩余热量约束、AA-CAES提供旋转备用约束；所述日前调度模型的目标函数为： 上式中，T为日前调度时间段内的时刻数量，NGT、NG、NPV、NDR分别为燃气轮机、柴油机、光伏电站、可转移负荷节点的数量，bGT,i为燃气轮机i的能耗系数，HGT,t,i为t时刻燃气轮机i的产热功率，PG,t,s为t时刻柴油机s的出力值，bs为柴油机s的发电功率燃煤耗量参数，cs为柴油机s启停工况且切换的燃煤耗量参数，ut,s为t时刻柴油机s的开关状态，CDR为可转移负荷的调度等效能耗参数，分别为t时刻第j个可转移负荷节点的增、减负荷功率，cppv为废弃光伏惩罚等效能耗系数，Ppva,t,k为t时刻光伏电站k的实际弃光功率；所述AA-CAES一般运行约束为：uCAESc,t+uCAESg,t≤1 上式中，uCASEg,t为t时刻AA-CAES装置的发电状态变量，uCASEc,t为t时刻AA-CAES装置的压缩状态变量，PCASEg,t、PCASEc,t分别为t时刻AA-CAES装置的发电、压缩功率，PCAEScmax、PCAEScmin分别为AA-CAES装置的压缩功率上、下限值，PCAESgmax和PCAESgmin分别为AA-CAES装置的发电功率上、下限值，pst,t为t时刻AA-CAES装置的储气室气压，pstmax、pstmin分别为储气室的气压上、下限值，△pst,0为储气室的初始气压变化率，△pst,τ为τ时刻储气室的气压变化率，△t为一个调度时段的时长；所述AA-CAES膨胀压缩换热约束为：Hg,m,t＝mg,tcp,aTg,,m,in,t-Tg,m-1,out,t 上式中，Hg,m,t和Hg,t分别为t时刻第m级膨胀过程和AA-CAES装置的整体放热功率，cp,a为空气比热容，Tg,m,in,t和Tg,m-1,out,t分别为m级膨胀机入口温度和m-1级膨胀机出口温度，ng为AA-CAES的膨胀级数；所述AA-CAES供热功率约束为： 上式中，Hst,t、Hstout,t分别为t时刻储热器的热能损耗功率和实际对外热输出功率，Hstmax为储热器的对外供热功率限值，kst为储热器对外供热损耗系数；所述AA-CAES剩余热量约束为： 上式中，HHS,0和HHS,t分别为AA-CAES储热室的热量初值和t时刻剩余热量，Hc,τ、Hg,τ、Hst,τ分别为τ时刻AA-CAES装置的压缩放热功率、发电耗热功率和对外供热功率，HHSmax、HHsmin分别为AA-CAES装置的储热量上、下限值；所述AA-CAES提供旋转备用约束为： 上式中，RCAES,t为t时刻AA-CAES可以为系统提供的旋转备用，RCAESc,t、RCAESg,t分别为t时刻AA-CAES运行在压缩、发电工况时可以为系统提供的旋转备用，khg、khc分别为AA-CAES装置在发电、压缩过程中换热功率的功率系数，kg、kc分别为AA-CAES装置在发电、压缩过程中其储气室气压变化率的功率系数；所述燃气轮机参与日前调度运行的约束包括热电出力比例约束、热电出力上下限约束、燃料耗量上下限约束和爬坡约束；所述电锅炉参与日前调度运行的约束为： 上式中，Heb,t为t时刻电锅炉的热出力功率，Ppv,t,k和Ppvh,t,k分别为t时刻光伏电站k的总发电功率和用于电锅炉产热的电功率，ηpvh为电锅炉的电热转换效率；所述柴油机参与日前调度运行的约束包括出力上下限约束、最小开关机时间约束和爬坡速率约束；所述交直流配电网的潮流约束包括VSC换流站调度运行约束、基于DistFlow的支路潮流平衡约束和系统安全约束；所述光伏电站参与日前调度运行的约束为： 上式中，Ppva,t,k为t时刻光伏电站k的实际弃光功率，Ppve,t,k为t时刻光伏电站k用于满足电负荷需求的功率；所述可转移负荷参与日前调度运行的约束为： 上式中，和分别为可转移负荷节点j上负荷转入量的下限和上限，为可转移负荷节点j在t时刻的正向负荷调度状态变量，为可转移负荷节点j在t时刻的负向负荷调度状态变量，和分别为可转移负荷节点j上可转移负荷的负荷转出量的下限和上限，为可转移负荷节点j负荷的单日转移量上限；所述热能平衡约束为： 上式中，Hload,t为t时刻系统的热负荷；所述系统备用约束为： 上式中，PGTmax,i、PGTmax,s分别为燃气轮机i、柴油机s的出力上限值，PT,t、PTmax分别为t时刻上级电网支援功率及其上限值，RL、RPV分别为预留给负荷、光伏的备用功率；步骤B、先将获取的光伏、热负荷和电负荷的短期预测数据输入所述日前调度模型中，得到热电联供系统的日前调度结果，然后根据日前调度结果对热电联供系统进行调度，其中，所述日前调度结果包括AA-CAES装置、燃气轮机、柴油机的启停状态和运行工况，以及AA-CAES装置、燃气轮机、柴油机、电锅炉、可转移负荷的调度计划。

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