利用建筑物与热网热动态特性提高热电联产机组调峰能力

提出了综合考虑建筑物与集中供热管网热动态特性的热电联合运行模式,解决了因传统"以热定电"运行模式而导致的热电联产机组调峰能力不足的问题。详细介绍了基于建筑物与热网热动态特性的热电联合系统的构成方案;着重对比分析了考虑建筑物与热网热动态特性前后的热电联产机组运行点的变化情况,在此基础上明确了其能够提高机组调峰能力的机理;给出了综合考虑建筑物与热网热动态特性的热电联合调度模型。算例结果表明,所述综合模型可以显著提高机组的上调节和下调节容量,其效果优于仅考虑建筑物或者热网单一环节热动态特性的模型。进一步,将系统源侧"热电耦合"特性扩展到荷侧,利用系统"源荷协调控制"实现了机组"热电解耦"。     

计及热网储热和供热区域热惯性的热电联合调度策略

传统的热电联合调度中电、热负荷时刻平衡,限制了热负荷高峰期系统调峰能力,导致弃风现象高发。鉴于此,考虑了热电联合系统的实际物理模型,利用热网储放热特性和供热区域热惯性消纳弃风,提出改进的热电联合调度策略。以系统煤耗量最小为目标函数,考虑系统常规约束和热力系统模型约束,将传统热负荷实时平衡约束条件替换为把室内温度维持在期望范围内,并增加散热器的散热量作为优化控制变量,基于改进调度策略进行日前调度。算例分析结果表明,计及热网储热和供热区域热惯性的改进调度策略可以提高系统的经济性和消纳弃风能力。     

考虑热网动态特性与碳交易的电-热综合能源系统优化调度

为充分发挥多能源系统的用能经济性、灵活性和低碳性,提出了考虑热网动态特性与碳交易的电-热综合能源系统优化调度方法.在考虑热网动态特性的基础上,通过热电联产机组、热泵、燃气轮机等能源耦合设备,构建了电-热综合能源系统优化调度模型.首先,针对供热管道和采暖建筑的热动态特性进行精细化建模;其次,以综合能源系统运行成本和碳交易...     

考虑热管网动态特性的热电协同优化调度

提出了一种考虑热网自身动态特性的热电协同调度策略,即发挥热管网作为天然储热装置的优势,以此增加热电耦合系统的惯性,抵御风电的随机波动,达到更好消纳风电的目的。为了刻画热管网中水介质温度传播的时变特性与空间分布,提出了描述热管网动态特性的线性差分方程,其中对水介质轴向传热和径向散热特性进行建模;通过耦合元件热电联供(CHP)机组的热电输出耦合特性,将电力系统潮流约束与热网系统水力和热力约束统一考虑在一个动态线性模型中,以向大电网购电最小为优化目标,用Cplex软件包进行求解,求得能最大化消纳风电的最优热电调度策略。     

考虑调峰辅助服务的热电联合调度方法

中国三北地区风资源丰富,但受制于热电联产机组以热定电的出力特性,在供热季节弃风严重。集中供热系统覆盖的范围大,管道容积巨大,储热能力与热惯性强,如能对集中供热系统加以合理调节,可对改善电力系统调峰、促进风电消纳起到显著效果。为了改变电网调峰能力不足的现状,中国各地陆续开展调峰辅助服务市场,以激励火电机组改造,提高灵活性,挖掘出力下限。在此背景下,针对考虑调峰辅助服务的热电联合调度方法开展研究,对供热系统进行了建模以刻画其动态特性,并在目标函数中计及了辅助服务的调用顺序。在省网规模的系统进行了仿真测试,验证了所提出模型的合理性,并计算了其在促进风电消纳方面的经济效益。     

基于稳态建模的多抽汽机组热电耦合特性研究

随着集中供热的发展,我国热能工程领域对热电联产机组热电解耦的需求日益迫切。本文针对这一需求开展了热电机组特性研究。基于模块化建模方法开发了电厂热力系统稳态建模仿真软件,实现了热力系统常用设备的泛化通用型部件模块的开发,同时开发了流模块以构建实际热力系统的拓扑结构。该软件具有较强的通用性,可满足电厂的泛化建模需求。在此基础上,对多抽汽方案的热电联产机组热电耦合关系进行了研究。通过对设计工况的建模校核,基于低误差的校核结果模型,进行了机组的衍生工况建模研究。结果表明,多抽汽方案的热电联产机组在定负荷下也可通过不同的供热抽汽方案组合实现热电解耦,可减小机组为调节热电关系进行变负荷时带来的损耗。     

家用燃料电池热电联供系统的建模与仿真

家用燃料电池热电联供系统是一种清洁高效的分布式发电方式,近年来发展迅猛。开展家用热电联供系统建模与仿真,对于构建热电联供实际系统具有一定指导意义。在Matlab/Simulink平台上搭建了千瓦级燃料电池热电联供系统(包括电模型和热模型),电模型包含氢氧供应子系统、质子交换膜燃料电池模型以及功率控制模型;热模型包括热管理子系统和辅助热水器等模型。基于此热电联供模型,进行了燃料电池发电系统动态特性分析,然后采用电跟随策略,通过参考模拟工况下的电负荷与热负荷曲线研究了可变负载下系统的动态行为。仿真结果表明,该系统在热负荷与电负荷上都有较短的响应时间和较高的控制精度。     

考虑供用热特性的虚拟电厂双阶段优化调度

目前缺少对热电联供系统热力环节进行较为全面建模,以及较少灵活和恰当利用供用热特性为优化调度创造效益.在已有研究基础上,选取虚拟电厂为背景,日前调度中全面考虑热力供应环节的传输损耗、能耗和延迟的动态特性,日内调度中利用热力使用环节的弹性调节特性参与平衡市场,并以虚拟电厂调度收益最大为目标,建立了考虑供用热特性的虚拟电厂双阶段优化调度模型.仿真结果表明,未全面考虑供热特性会高估虚拟电厂日前期望收益;利用热负荷弹性调节能力可降低日内成本,从而增加虚拟电厂效益.文章揭示了供用热特性的影响特点,可为热电联供系统调度和规划提供借鉴.     

考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度

在电—热综合能源系统中,利用电力、热力系统的互补特性可提高系统运行的灵活性,从而提升系统消纳可再生能源的能力。电力系统和热力系统通过热电联产、电制热等发生耦合,文中考虑了热力系统中供热管道传输时间延迟和热损失等热动态特性,以及用户供热需求的柔性,建立了考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度模型。算例1以IEEE 39节点电网和26节点热网耦合系统为例进行分析,结果显示所提模型可以通过能量时间平移,优化匹配电—热综合能源系统的源、网、荷,促进可再生能源高比例消纳;算例2则以海宁市尖山新区为例,分析了含高渗透率可再生能源系统中以集中供热拓展能源终端消费的效果。     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

电热联合调度模型综述

区域电热综合能源系统在能源利用方面有独特优势,为了准确把握电热联合调度的研究重点,综述了电热联合调度模型的相关研究热点问题。介绍了以区域供热为对象的电热联合系统的基本结构与特点。从电热能流差异出发,分析了联合调度模型中热力系统各元件热力特性模型、电力系统典型模型和电热耦合元件典型模型。针对目前电热联合调度模型的研究侧重点与进展,从基本调度模型、考虑能流差异性、考虑系统不确定性、考虑调度机制、考虑主体利益与电力市场的调度模型等五个方面综述了主流的电热联合调度模型,并展望了电热联合调度模型未来研究方向。     

计及热惯性及光热电站的综合能源系统优化

传统热电联供联合调度中,燃气轮机(gas turbine, GT)机组“以热定电”的运行模式极大地限制了系统的调峰能力。提出一种光热电站(concentrating solar power, CSP)参与供热的综合能源系统优化调度方法,并在调度过程中考虑供热网络和供热区域的热惯性。首先,构建光热电站参与电热联合系统调节模型,发挥其供能潜力。其次,构建热网管道和建筑物集群的热惯性模型,挖掘其虚拟储能的特性,在满足各项约束的条件下实现两类热惯性与CSP的协同优化运行。在仿真分析中构建5种对比场景,验证了热网和供热区域的热惯性与CSP储热系统(thermal energy storage, TES)相互协调在提升系统运行经济性、风电上网率和降低系统碳排放方面的有效性。     

考虑热电联产调峰主动性的电热协调调度

挖掘热电联产机组的调峰能力可以有效改善中国“三北”地区的弃风问题。调峰补偿机制是激励热电联产主动参与,电网调峰的有效手段。在考虑调峰补偿的前提下,对热电联产机组参与电网调峰进行研究。首先,计及热力系统复杂供热约束的影响,建立热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本评价模型,可以反映热电联产调峰中的供热依赖特性和时序耦合特性。然后,基于热电联产调峰成本及调峰补偿机制,提出考虑机组调峰主动性的电热协调调度方法,相较于传统的垂直一体化电热协调调度,所提出的方法可以反映热电联产在经济手段激励下主动参与电网有偿调峰的意愿。最后,通过算例分析研究了热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本的影响因素,并验证了所提出的调度方法在调峰补偿机制下的有效性。     

量调节方式下区域热电系统的联合最优潮流

量调节是区域供热网的一种基本调节方式。首先,针对量调节方式下流量可变且处于紊流阻力平方区的特点,提出水力支路压降的二阶锥松弛方法,并引入惩罚成本项确保精确松弛。其次,针对量调节热力工况稳定的特点,提出热力支路的等效热损方法,将管道热损等效至负荷形成无损管道,实现水力与热力模型的独立分析。然后,结合配电网支路潮流模型,建立区域热电系统的联合潮流模型,进而建立具有凸凹规划形式的联合最优潮流模型。最后,将优化模型转换为二阶锥规划问题进行序贯求解。仿真算例表明,与非凸精确模型相比,所提方法保留了很高的求解精度,同时显著提高了求解速度,并能获得全局最优解。     

考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应 协同的电热联合系统优化调度

电热联合系统中电、热负荷在峰谷分布上存在互补特性,考虑电、热负荷的互补特性实施电热联合系统优化运行可以有效增强系统调峰灵活性,缓解电热强耦合造成的弃风。为此,研究了考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度问题。阐述了电、热负荷协同促进风电消纳的机理。根据电、热负荷特性分别建立采暖建筑用户热负荷弹性模型以及分时电价需求侧响应模型,并以此为基础建立电、热负荷协同响应模型。将负荷模型纳入调度模型,构建考虑负荷协同优化的电热联合系统日前调度模型。算例分析表明,采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效提升系统运行经济性并促进系统风电消纳。     

基于风电极限穿透功率的经济调度优化模型研究

风电出力的时变特性,决定了风电极限穿透功率对大规模风电并网系统的调度策略有重要的影响.在充分体现环境保护和风电特性的火电和风电的运行价格模型基础上,基于风电场极限穿透功率和风电场出力预报可信度,建立了风电并网电力系统经济优化调度模型.基于新疆乌鲁木齐电网对该调度模型进行算例仿真,并采用遗传算法(GA)实现模型求解,结果...     

基于热网互联的电力系统灵活性调度模型

为解决冬季采暖期电力系统灵活性不足的问题,基于热网互联的应用背景,综合考虑热电联产机组的热-电运行特性、热力管网的互联特性和用户建筑物的蓄能特性,建立电力系统灵活性调度模型。该模型分别以谷荷时段的向下灵活性和峰荷时段的向上灵活性最大为优化目标,在多源互联热力管网的结构下,充分利用不同热电联产机组运行特性的差异,实现对热-电输出功率的合理分配。算例分析表明,在考虑热网互联和建筑物蓄能特性的情况下,所提模型可有效提高不同调度时段电力系统的灵活性。