计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳策略

为解决传统热电联产机组的热电耦合特性以及冬季采暖期间弃风消纳问题,提出了计及碳交易含储热热电联产机组和电锅炉联合运行的弃风消纳策略。首先将储热设备、电锅炉与热电联产机组联合运行来满足系统所需热负荷,从而提高热电联产机组电调峰能力。其次,为进一步控制碳排放量,引入阶梯式碳交易与优化电锅炉运行模式,兼顾系统运行成本、弃风消纳量以及碳排放量,构建计及碳交易的热电联产-储热-电锅炉风电消纳模型并进行求解。最后,以IEEE-30节点为例进行算例分析,结果表明所提策略能够有效促进风电消纳、减少碳排放量且有效降低系统运行成本。     

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。     

面向提高风电接纳能力的多区域热–电联合调度模型

为解决"三北"地区供热期间"风热冲突"问题,提高风电就地消纳能力,提出在风电消纳困难的电网末端加装蓄热电锅炉,利用弃风电量进行供热以增加风电并网空间,并考虑区域间的电功率交换及多种机组约束,多区域综合调度,以系统发电成本最低为目标函数,构建多区域热–电模型,给出蓄热电锅炉的运行方式。基于我国北方某省级电网数据,验证电供热系统提高风电并网能力的有效性;分别仿真分析配置普通电锅炉和蓄热电锅炉的效果,说明蓄热装置对于电供热系统及风电并网的重要性;同时比较不同调度起止时间下风电并网及蓄热电锅炉运行状态的差异,结果显示在风电大发时刻即启动蓄热电锅炉能提高装置利用率。     

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。     

计及电热混合储能的风电消纳低碳经济调度模型研究

为降低"三北"地区冬季供暖期弃风率及减少发电过程中碳排放对环境的污染,提出一种计及电热混合储能的风电消纳低碳经济调度模型。首先,提出电热混合储能系统运行策略,所提策略将弃风与电、热两种储能设备的运行状态结合起来,构建电热混合储能系统数学模型。其次,在考虑碳交易机制基础上,兼顾系统运行的经济性和低碳性以系统综合运行成本最低为目标,建立包含风电、常规火电机组、热电联产机组以及电热混合储能的热电联合系统低碳经济调度模型。最后,通过算例仿真分析不同储能方式下储能设备之间的相互影响,并进一步对4种储能方式下系统的风电消纳效果、碳排放以及经济成本进行分析。分析结果证明,在电热混合储能方式下的系统风电消纳能力最优且碳排放最低。     

考虑虚拟电厂经济运行的蓄热罐定容配置

新型热电系统中,蓄热装置可有效解耦“以热定电”约束、消纳弃风功率。针对蓄热罐容量最优配置问题,在风电-热电-蓄热罐-碳捕集虚拟电厂运行模型中,增设蓄热罐投资和维护成本,并将其折算为日折旧与日维护成本,建立了以实现虚拟电厂总投资运行成本为最低的目标函数,并考虑热电联产机组的热电耦合约束及蓄热罐、碳捕集机组爬坡运行约束等。仿真结果表明,对蓄热罐容量进行优化定容后,比传统给定蓄热罐容量更经济、蓄热作用更高效。蓄热罐最优容量不仅取决于虚拟电厂的经济性,同时还受虚拟电厂中碳捕集、风电消纳等约束影响,无碳捕集、风功率消纳比例要求越高,则蓄热罐最优容量越大。     

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。     

含附加热源和需求响应的电热联合系统运行优化

为缓解供暖期弃风高发问题,从解耦供热机组“以热定电”约束、提高电网调峰能力角度出发,文中提出考虑附加热源与需求响应的电热联合系统优化调度模型。系统中储热和电锅炉作为附加热源共同作用以降低机组热电耦合关系,并且在系统负荷侧通过需求响应增强电网调峰能力。以最低运行成本为目标综合考虑弃风惩罚成本、需求响应成本及系统内各单元约束建立电热联合系统调度模型。通过遗传算法进行求解算例,对比分析了系统在传统的热电联产、仅考虑需求响应、系统中引入附加热源、含附加热源-需求响应联合运行4种不同调度方式下的风电消纳效果。分析结果表明,所提方法的风电消纳能力最优且具有最佳经济性。     

降低硫硝排放的含储热热电联产机组与风电联合调度策略

"以热定电"是"三北"地区供暖季热电联产机组的主要运行模式,其高出力水平的同时也造成严重的环境污染问题。在传统热电联产机组上增加储热装置,能够打破热电联产机组的热电耦合约束。构建了降低硫硝排放的含储热热电联产机组与风电联合出力调度模型,既降低SO_2、NO_x等污染物的排放,同时兼顾风电的并网消纳量。该模型综合考虑常规火电机组发电成本、热电联产机组运行成本、风电运行维护成本、脱硫脱硝装置运行成本、SO_2与NO_x的排污征收费用以及热力平衡与电力平衡的相关约束等因素,并通过CPLEX对模型进行求解。最后,以IEEE-30节点系统为例验证了文中模型的有效性。     

面向风电消纳的综合能源系统多类型储能联合调度

针对三北地区供热季"以热定电"运行机制下产生的大量弃风问题,提出了一种面向风电消纳的地区综合能源系统(integrated energy system,IES)多类型储能联合调度方法。首先,设置了含电-热多类型储能装置的地区综合能源系统结构,该系统以电动汽车作为灵活储电装置,并对系统内各设备子系统进行了建模;其次,构造了以风电消纳能力最优为目标、以电热网络运行情况为约束的地区综合能源系统多类型储能优化调度模型;再次,采用量子粒子群算法,借助系统内的多类型储能装置调节热电联产机组的出力;最后,通过算例对比分析,证明了在区域内加装不同类型储能装置可以改善风电消纳能力,同时考虑区域间能量互联有提高能源利用率的作用。     

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。     

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

为解决风电消纳问题,从解耦热电耦合约束、提升电力系统调节能力角度出发,提出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。在分析含储热热电联产机组工作原理基础上,提出极限消纳弃风电量的电锅炉供热量计算方法,对比了储热装置不同工作方式以及含储热热电联产与电锅炉协调供热时的经济性。算例结果表明,电锅炉供热在极限消纳弃风时具有最佳经济性。     

电锅炉实现风电消纳的综合能源系统最优经济调度

在东北地区的供暖季,采用电锅炉协调热网和电网,对减小弃风有重要意义。本文综合考虑常规机组发电功率、风机电功率、储热热功率、热电联产机组电热功率和电锅炉电热功率等多种约束条件,基于电锅炉阶段性的电热调节,以总运行成本和弃风成本最小为目标函数,建立含风电的电力系统电热最优经济调度模型。通过分析热电联产机组供热、热电联产机组+储热设备供热、热电联产机组+储热设备+电锅炉联合供热的热网平衡,分析含风电的以热定电、无电锅炉、有电锅炉三种不同场景经济调度问题,对比研究储热和电锅炉对弃风量和耗煤量的影响。最后,在6节点的热电系统算例中,采用CPLEX工具箱,验证方法的有效性,并提出最优热电联合运行方式。     

电锅炉实现风电消纳的综合能源系统最优经济调度北大核心CSCD

在东北地区的供暖季,采用电锅炉协调热网和电网,对减小弃风有重要意义。本文综合考虑常规机组发电功率、风机电功率、储热热功率、热电联产机组电热功率和电锅炉电热功率等多种约束条件,基于电锅炉阶段性的电热调节,以总运行成本和弃风成本最小为目标函数,建立含风电的电力系统电热最优经济调度模型。通过分析热电联产机组供热、热电联产机组+储热设备供热、热电联产机组+储热设备+电锅炉联合供热的热网平衡,分析含风电的以热定电、无电锅炉、有电锅炉三种不同场景经济调度问题,对比研究储热和电锅炉对弃风量和耗煤量的影响。最后,在6节点的热电系统算例中,采用CPLEX工具箱,验证方法的有效性,并提出最优热电联合运行方式。     

基于供热网络热惯性的风电消纳能力评估

在传统的热电联产调度中，电功率和热功率之间的平衡关系时刻受到限制，导致系统调峰能力下降、弃风率过高。基于此，考虑了区域供热网络（DHN）的实际物理模型，利用DHN的热惯性进行蓄热，用于提高热电联产（CHP）机组的运行灵活性。该文构建了供热网络的热惯性模型，并引入供、回水时滞性来描述热水在网络中的传输时延，以系统运行成本及弃风量最小为目标函数，考虑了系统常规约束和热力系统模型约束，建立了包含风电机组、火电机组、热电联产机组和热惯性的电-热综合系统优化模型。结果表明，所提模型不仅可以减小系统弃风率，还可以获得热源处优化后的供水和回水温度。     

考虑源侧灵活性改造及可调节电热负荷的电热联合调度模型EI北大核心CSCD

在对电热联合系统源侧灵活性改造的基础上,协调运用电热柔性负荷以进一步增强系统风电消纳能力。建立了纯凝火电机组深度调峰运行成本、补贴及分摊模型,以蓄热罐蓄放热特性为基础建立了配置蓄热罐后的等效热电机组调节范围扩展模型,并以弃风开启的调峰电锅炉为可调节电负荷、其输出为可调节热负荷,构建了以总运行成本最小为目标、综合考虑热电机组调节范围扩展、火电机组深度调峰改造及负荷侧可控电锅炉3种弃风消纳方案的电热联合系统优化调度模型。算例分析表明,所提模型能够对3种方案的任意组合场景进行仿真,且能在利用源侧灵活性的同时挖掘负荷侧调节潜力,依次调度成本低、消纳效果好的可调度资源,实现弃风的低成本梯级消纳。     

考虑源侧灵活性改造及可调节电热负荷的电热联合调度模型

在对电热联合系统源侧灵活性改造的基础上,协调运用电热柔性负荷以进一步增强系统风电消纳能力。建立了纯凝火电机组深度调峰运行成本、补贴及分摊模型,以蓄热罐蓄放热特性为基础建立了配置蓄热罐后的等效热电机组调节范围扩展模型,并以弃风开启的调峰电锅炉为可调节电负荷、其输出为可调节热负荷,构建了以总运行成本最小为目标、综合考虑热电机组调节范围扩展、火电机组深度调峰改造及负荷侧可控电锅炉3种弃风消纳方案的电热联合系统优化调度模型。算例分析表明,所提模型能够对3种方案的任意组合场景进行仿真,且能在利用源侧灵活性的同时挖掘负荷侧调节潜力,依次调度成本低、消纳效果好的可调度资源,实现弃风的低成本梯级消纳。     

计及燃料电池热-电综合利用的能源网日前调度优化策略

为解决风电消纳的问题,从优化热电耦合、提升能源网调节能力的角度出发,提出基于氢燃料电池(hydrogen fuel cell,HFC)储能系统的能源网综合调度优化策略。首先建立精确的HFC热、电产出模型,分析其在不同氢气输入量下的热电产出特性。在此基础上,以能源网运行成本最小化为目标对网内热电联产机组、纯凝机组、HFC、风电及制氢设备进行日调度经济性优化。仿真结果表明,考虑HFC热电联产特性可制定出更为精准、灵活、经济的调度运行策略,在"变废为宝"的同时,缓解了热电联产机组"以热定电"的机组特性限制,降低了系统"弃风",提高了能源网整体的运行经济性。该文为含风电场、热电联产机组、纯凝机组、HFC的能源网的经济运行策略制定提供了一个全新的视角。     

考虑调峰权交易提高风电二次消纳能力的热电联合经济调度

"三北"地区冬季供暖期,热电机组因"以热定电"约束导致系统调峰能力不足,是造成大量弃风的主要原因之一。调峰权交易可以激励热电机组参与调峰的积极性,为风电提供上网空间。因此,首先建立了风电与热电机组调峰权交易方式,制定蓄热式电锅炉启停控制策略和风电二次消纳方式;其次,推导风电和热电机组参与调峰的可行性系数,分析可行性系数值确定单位发电权价格;然后,建立了以调度周期内收益与成本之差最大的热电联合经济调度模型;最后,采用改进粒子群对所提模型进行求解。仿真结果表明文中构建的热电联合经济调度模型能够激励风电和热电机组参与调峰的积极性、减少弃风功率和提高系统整体经济效益。