计及风电不确定性的电-热系统优化调度研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yueyemingchan
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含风力发电的电-热系统是综合能源系统最重要的形式之一,在能源领域备受关注。风电短期内具有随机性,长期内具有波动性,具有较强的不确定性。由不确定性引发的风电爬坡事件和风电预测误差给电-热系统的安全、稳定和经济运行带来挑战。热负荷弹性和鲁棒调度策略可以降低系统的运行风险,但常规热负荷调节策略灵活性较差。当风电爬坡功率较大时,电锅炉可以提供一定的电热转换空间,然而在常规调度模型下电锅炉调节能力有限,缺乏有效应对风电爬坡事件的方法。此外,风电预测误差变化速度较快而热网响应缓慢,协调热网进行短时间尺度的误差补偿易增加供热不平衡度。因此,如何建立合理的调度模型以应对风电不确定性、平抑爬坡功率并补偿预测误差,成为此领域研究的热点问题。基于此,本文研究内容如下:(1)为降低风电波动导致的电-热系统运行风险,提出一种考虑风电不确定性的电-热系统日前鲁棒调度方法。根据风电的出力特性,建立了两阶段鲁棒调度模型,提升调度方案的可靠性。将热负荷弹性范围与风电出力波动时段相匹配,制定了基于风电出力最恶劣场景的热负荷弹性调节策略,从而提升恶劣场景时段热负荷的调节裕度,降低电储能设备的使用率。算例分析验证了热负荷弹性调节策略的有效性和鲁棒调度模型的可靠性。(2)为降低风电爬坡事件引发的弃风和切负荷,提出一种考虑风电爬坡事件的电-热系统协调调度方法。根据一级电锅炉供热的延迟性和二级电锅炉供热的实时性,建立了基于两级电锅炉协调控制的电-热系统爬坡调度模型。通过协调两级电锅炉的电热转换功率,在风电上爬坡时段内开启二级电锅炉以补偿风电上爬坡功率,并提前降低一级电锅炉出力以满足供热平衡;在风电下爬坡时段内降低一级电锅炉出力以补偿风电下爬坡功率,并滞后开启二级电锅炉以补偿供热缺失,从而降低风电爬坡事件给电-热系统带来的冲击。算例分析验证了调度模型应对风电爬坡事件的有效性。(3)为降低风电预测误差给电-热系统平衡带来的冲击,提出一种电-热系统混合时间尺度调度方法。日内调度阶段,采用混合时间尺度策略将指令周期分为长时间尺度和短时间尺度,分别确定热电联产(Combind Heat and Power,CHP)机组和常规机组的基本出力。实时调度阶段,建立了预测误差双层补偿模型,首先协调CHP机组和储热设备补偿风电预测误差,再利用电储能设备进一步补偿剩余误差,从而促进风电消纳,提升系统的经济性,降低短时间尺度调节对热网的不利影响。算例分析验证了混合时间尺度调度策略和误差补偿模型的有效性。该论文有图37幅,表12个,参考文献82篇。
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