考虑风电消纳的风电-电储能-蓄热式电锅炉联合系统能量优化

为解耦传统的"以热定电"约束,提高风电消纳能力,针对一种风电-电储能-蓄热式电锅炉的联合系统,充分地考虑了电储能装置对功率和能量的时间迁移能力以及电、热系统互补的物理特性。分别研究火电机组、热电联产机组、电储能系统和蓄热式电锅炉的数学模型,引入弃风成本参数,建立以实现最低运行成本为目标的综合调度方法。结合能量平衡约束、常规机组运行约束、电储能约束以及蓄热式电锅炉运行约束,通过粒子群算法实现能量调度最优解的求取。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真实验模型,对系统在传统的热电联产、热电机组融合蓄热式电锅炉和风电-电储能-蓄热式电锅炉联合运行3种不同调度方式下对风电消纳效果进行对比,验证了能量优化方法的有效性。     

基于大规模储能融合蓄热式电锅炉的风电消纳多目标优化控制

我国"三北"地区存在源荷供需矛盾凸出、电网灵活性差的问题。风电场弃风现象严重问题的一个重要原因是热电机组在冬季以"以热定电"的方式运行,导致其调峰能力下降。利用蓄热式电锅炉供热,将电能转化为热能,能够提高风电就地消纳的能力。但采用电极加热的蓄热式电锅炉,其功率调节受电极机械部件限制,频繁调节将严重影响蓄热式电锅炉的使用寿命。将具有快速、灵活功率调节能力的电化学储能引入蓄热式电锅炉消纳风电的系统中,以风电消纳最大和蓄热式电锅炉电极调节次数最小为目标,提出了一种基于储能融合蓄热式电锅炉的风电消纳多目标优化控制方法。仿真结果表明:所提方法能够兼顾蓄热式电锅炉系统的弃风消纳与锅炉电极的调节次数,有效地解决了蓄热式电锅炉功率调节能力与风功率变化不匹配的问题。     

风电、蓄热式电锅炉联合供暖调度鲁棒优化模型

为缓解风电不确定对系统消纳风电的影响,提高风电利用效率,引入鲁棒随机优化理论,以风电、蓄热式电锅炉组成供热系统,建立了考虑风电不确定性的风电供暖调度优化模型。首先,分别构建了风电出力功率模型和蓄热式电锅炉负荷需求模型;然后,应用鲁棒随机优化理论刻画风电出力不确定性,并分别构建了风电出力确定性和随机性条件下风电、蓄热式电锅炉供暖调度优化模型。最后,以我国北方某城市风电供暖项目进行实例分析,结果表明：鲁棒随机优化理论能够有效刻画风电出力不确定性,为不同风险态度决策者提供了决策工具;风电、蓄热式电锅炉组成的供热系统能够实现供暖负荷灵活参与电力系统调度,有助于增加系统风电消纳能力,降低弃风电量,具有显著的经济和环境效益。     

基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的经济性评估

针对蓄热式电锅炉消纳风电过程中无法匹配快速波动的风电功率等问题,本文提出了基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的方案,并对该方案的经济性进行了评估。从"风电-电网-电锅炉-储能"联合运行系统的成本与收益出发,以蓄热供暖日收益最大为目标函数,在充分考虑分时电价、风电上网电价、弃风电量以及蓄热式电锅炉功率调节次数等约束条件的基础上,建立了"源-网-荷-储"联合运行系统风电消纳经济性评估模型,利用粒子群算法对模型求解。采用某电锅炉消纳风电示范工程实际运行数据进行测试,验证了该模型的有效性。测试结果表明,储能系统的加入可以有效减少电锅炉功率调节次数,可为储能协调蓄热式电锅炉蓄热供暖消纳风电提供理论依据。     

计及含储热光热电站与电锅炉联合运行的供热期弃风消纳策略

为解决西北地区冬季供热期热电联产机组以热定电运行模式下系统风电消纳能力不足的问题,提出了计及含储热光热电站与电锅炉联合运行的供热期弃风消纳策略。该策略通过考虑电锅炉与光热电站联合运行,在利用光热电站的储热系统实现热能的存储与时移利用的同时,由光热电站与电锅炉、热电联产机组一同提供系统热负荷,以此提高热电联产机组的调峰能力,进而促进系统风电消纳。基于IEEE-30节点系统以及甘肃河西电网的算例仿真对所提策略进行来的验证,结果表明:所提弃风消纳策略能够在促进系统风电消纳的同时,提高光热电站对太阳能热的利用率,并降低系统总成本。研究结果可为西北地区冬季供热期热电联合调度提供参考。     

基于储热热电机组和电锅炉的风电消纳调度模型

为解决中国北方地区严重弃风问题,考虑通过储热装置解耦热电机组"以热定电"特性,通过电锅炉增大负荷侧用电负荷来提高风电消纳能力。以系统总经济成本最小和弃风量最少为目标函数,建立了含热电机组、火电机组、风电机组、储热装置以及电锅炉在内的多目标风电消纳协调调度模型。算例分析表明:所提模型有效,储热装置和电锅炉的联合调度,使得弃风时刻机组电出力明显减小,弃风状况得到改善,进一步验证了储热装置和电锅炉对于风电消纳的促进作用。     

基于热电联合调度的弃风电储热供热技术方案

我国"三北"地区大风期与冬季供热期高度重合,冬季火电供热机组运行方式大,电网调峰能力不足,风电消纳问题极为突出。为缓解"三北"地区风电消纳矛盾,提高清洁能源利用率,拟提出在省级电网调度机构建立热电联合调度平台,利用互联网络与电储热供热用户进行信息交互,通过对电源与电储热供热联合优化调度,实现在电网弃风时段内启动电储热设备,实现弃风电储热供热。建立兼顾多方经济性的弃风电储热交易策略,保证风电企业和供热企业的经济效益,提高风电消纳水平,推动弃风电供热的可持续发展。     

调峰补偿热电机组及风电消纳能力的优化模型

热电机组"以热定电"运行模式限制了其调峰能力。为了提高调峰能力,电网及风电场将共同提供经济补偿以激励热电厂配置电锅炉进行调峰。本文分析了配置电锅炉后热电机组供热供电运行特性和其对风电消纳空间及系统调峰能力的影响,建立电热平衡约束及热电机组运行约束方程,构造了以最大化消纳风电和热电厂经济效益最优为目标的多目标优化模型并采用非线性规划方法进行求解,实现了兼顾二者的节能调度。仿真结果表明调峰补偿能有效增加热电机组参与调峰的积极性;合适的补偿价格既减少弃风,又提高热电厂经济性和减少碳排放量。     

分时电价引导电解铝负荷参与百色区域电网调峰研究

随着并网风电装机容量越来越大,现有的调度模式难以应对风电出力的随机性,为提高区域电网调峰和消纳风电的能力,提出利用分时电价引导电解铝负荷参与火力发电机组调峰的联合优化调度模型,模型以系统总的发电成本最小为目标,以区域电网运行数据为算例进行仿真验证,结果表明所提模型能够提高系统运行经济性和风电消纳能力。     

基于可控负荷提升风电接纳能力的优化调度

针对我国“三北”地区冬季供暖期的高热负荷、低电负荷问题,在构建多区域热电厂侧配置蓄热式电锅炉作为可控负荷的热电联合调度模型的基础上,利用改进的粒子群优化算法迭代寻优,对弃风电量供热、风电就地接纳、风电并网水平等问题进行探究。建立计及弃风因素与可控负荷影响的电网优化调度的双层优化模型:上层优化是可控负荷的负荷优化问题,通过优化调度可控负荷的方式,以可控负荷购电成本最小化为目标;下层优化是电网的发电优化问题,通过电网调度的方式,以全网发电成本最小化为目标,为上层优化提供电网实时电价。对所建模型进行算例仿真,通过KKT条件将双层优化模型转换为具有均衡约束的单层优化模型后使用MATLAB软件优化求解。结果表明:在负荷低谷的弃风时段蓄热及区域间协调送电供热能够高效利用蓄热罐的蓄放热能力,提升风电接纳与优化机组成本。     

考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调经济调度

针对冷热电联供(combined cooling,heating and power,CCHP)"以热定电"导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调优化调度方法。首先,在源侧引入地源热泵利用风电供热,解耦CCHP"以热定电"运行约束;其次,在荷侧分析电、热需求资源可调度价值,采用电价和激励两类需求响应(demand response,DR)共同协助风电并网消纳;最后,考虑源荷协调建立区域综合能源系统双层优化调度模型,上层采用电价需求响应引导用户响应风电出力变化,下层计及供热舒适度模糊性与地源热泵作用,以调度周期内系统总成本最小为目标决策各机组最优出力,采用商业优化软件CPLEX对双层模型求解。仿真算例表明:该方法有效提高了系统风电消纳能力,降低了系统运行成本,具有良好的社会经济效益。     

基于需求侧响应的区域综合能源系统的低碳经济调度

利用区域综合能源系统具有多能源互补及耦合的优势,能综合提升多种能源消纳的优化配置。提出一种区域综合能源系统的多目标低碳经济调度模型,充分挖掘区域能源系统内的储热装置、电锅炉和电储能促进风电并网消纳的优势。此外,综合考虑电价弹性变化、温度变化的影响,建立了负荷弹性需求响应机制,降低了系统负荷的峰谷差水平,进一步提升风电的上网空间。最后,利用改进精英策略下的NSGA-Ⅱ算法对所提调度模型进行优化求解。通过仿真结果说明了考虑峰–谷分时电价及储热、储能和电锅炉装置均能提升风电进一步并网消纳的空间,有利于优化区域综合能源系统内的低碳调度指标。最后结合IEEE-39标准节点电力系统和一个7节点的热力系统验证了所提模型的合理性。     

基于蓄热水箱温度可行域模糊确定的电锅炉优化调度方法

电锅炉作为高比例可再生能源电力系统中重要的负荷侧调节资源,其蓄热水箱温度可行域的确定不仅影响系统安全性,而且与风电消纳密切相关,然而两者之间缺乏精确的计算模型。提出一种采用模糊控制算法根据蓄热水箱初始温度及风电情况对蓄热水箱温度可行域进行模糊确定,进而进行电锅炉系统优化调度的方法。首先,建立了电锅炉系统中不同运行工况下蓄热水箱、热网以及建筑的特性模型。其次利用模糊控制算法,结合蓄热水箱初始温度及风电功率大于电负荷的时长,计算每日的蓄热水箱温度上限,进而建立电锅炉系统优化调度模型。最后以长春市某教育局微站所用电锅炉系统构建仿真算例,验证所提方法的有效性。算例结果表明,所提方法能够调动建筑负荷侧资源参与风电消纳,降低电锅炉系统结垢风险,减小系统运行成本。     

基于改进粒子群的风电-火电-蓄热电锅炉联合优化调度

蓄热式电锅炉是增加风电-火电系统弃风消纳的重要手段,但是当前风电成本仍高于火电成本,风电消纳和降低蓄热式电锅炉用能成本存在矛盾,考虑多方效益,合理优化风电、火电机组及蓄热式电锅炉的出力,对于降低用能成本、提高风电消纳具有重要意义。文章建立了考虑多目标的含风电、火电机组和蓄热式电锅炉的优化调度数学模型,通过采用偏小型隶属函数将以风电、火电机组运行成本最低和弃风量最小的多目标函数转化为单目标函数,在满足各部分约束条件下求取隶属度最佳的风电、火电机组出力。进一步,提出一种改进的粒子群算法,对上述模型求解。该算法可以跳出局部最优解,具有较快的收敛速度和较高的计算精度。最后,基于某电网的实际数据进行仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

风电-抽水蓄能-供热联合优化运行——以蒙西为例

风电因为其随机性和不稳定性等特点使得风电无法实现大规模的并网而产生弃风,而抽水蓄能电站具有的良好“削峰填谷”能力,能够消纳过剩的风电。本文以供热季弃风现象尤为严重的蒙西地区为例,基于蒙西电网和呼与浩特抽水蓄能电站的实际数据,建立风电-抽水蓄能-供热联合运行的优化模型。通过研究对比结果发现在风电和抽水蓄能联合的基础上再加以蓄热电锅炉对风电进行进一步的消纳,既能提高风能的利用率减少弃风,又能解决煤炭供热污染物的排放问题,缓解化石能源资源短缺问题。     

基于Benders分解法的电热综合能源系统低碳经济调度

电、热系统协调运行能够提高电力系统的灵活性,缓解我国"三北"地区供暖期间的弃风问题。提出一种综合能源系统低碳经济调度模型,并建立极限消纳风电的储热放热速率与电锅炉电功率的综合协调模型。针对电、热系统信息的隐私性问题,采用Benders分解算法对模型进行求解。算例仿真分析5种情景下系统储热和电锅炉对风电消纳的促进作用,比较电锅炉加装在热网始端、中间及末端对热网热损失的影响,最后,通过对比不同储热放热速率与电锅炉电功率协调供热的系统弃风情况,验证所提极限消纳风电的储热与电锅炉综合协调模型的正确性。     

基于蓄热电锅炉的风电消纳效益研究

针对"三北"地区电网冬季供暖期面临着大量弃风问题,提出了蓄热电锅炉的风电消纳模式,介绍蓄热电锅炉的风电消纳原理,进行了环境、经济效益分析,结果表明,采用蓄热电锅炉进行风电消纳,既能解决弃风问题,又能解决煤炭供热污染物的排放问题,使用风电替代传统煤炭供热,每年可节煤5 799.22t,减少CO210 195.78t、SO25.70t、NOx41.95t和烟尘1.92t排放量,在补贴风电场利用时间的前提下,项目资本金净利润率可达24.62%,环境、经济效益显著。     

计及储热备用效益的电热综合能源系统优化调度模型

在我国北方以热电联产为耦合点的省级电热综合能源系统中,热电厂配置蓄热罐进行热电解耦是释放供热机组发电灵活性、提升系统新能源消纳能力的有效方式。为充分利用蓄热罐,分析了蓄热罐供热备用转化为机组发电备用的机理并建立数学模型;为适应风电日间波动性、不确定性,提出蓄热罐在新能源无弃电时段尽可能蓄热而在弃电时段根据需求放热的启发式日间协调运行策略;进而建立了考虑蓄热罐备用效益和所提运行策略的电热综合能源系统优化调度模型。最后通过以实际电网数据为基础算例分析,验证了该模型的有效性及其在燃料节约、新能源消纳、容量节约等方面的效益。     

含储热的电力系统电热综合调度模型

分析了热电机组配置储热前后运行特性与调峰能力的变化情况,讨论了利用储热消纳弃风的基本运行机理,建立了含储热的电力系统电热综合调度模型。与传统模型相比,新模型增加了系统热平衡约束、热电机组的热电耦合约束、储热装置运行约束等,且模型目标扩展为供电和供热总煤耗最低。算例分析表明:所提模型是有效的;在热电厂中配置储热可有效提高电网的风电消纳水平,且消纳单位电量风电的节煤量要高于电锅炉消纳方案。     

考虑供热机组与电锅炉互动的热电协调调度方法

供热机组"以热定电"的运行要求大大降低了机组自身的调峰能力,成为风电等清洁能源消纳的重要限制因素。通过引入电锅炉,实现供热机组与电锅炉互动,是提升供热机组运行灵活性的有效措施。在深入分析了供热机组和电锅炉的运行要求,协调考虑供热要求和供电要求后,提出了考虑供热机组与电锅炉互动的热电协调优化调度方法,基于IEEE-30节点系统构造算例进一步验证了方法的有效性。