基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃方法，還涉及一種基 于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃方法系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)風(fēng)電發(fā)展迅速，裝機(jī)容量持續(xù)增加，但風(fēng)電消納問(wèn)題突出， 棄風(fēng)情況嚴(yán)重，已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的首要瓶頸。根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，2013年全國(guó)風(fēng)電 棄風(fēng)電量約為162億千瓦時(shí)。
[0003] 北方地區(qū)的棄風(fēng)主要發(fā)生在冬季供暖期，在風(fēng)電大量棄風(fēng)的同時(shí)，大量采用燃煤 鍋爐等形式的供暖系統(tǒng)大量消耗化石能源并排放污染物。風(fēng)電出力具有間歇性和不確定 性，其和電力負(fù)荷需求之間不匹配，利用風(fēng)電供暖一方面可以增加系統(tǒng)負(fù)荷，減小棄風(fēng)，另 一方面加入儲(chǔ)熱裝置可以在風(fēng)電出力大的時(shí)段將多余的能量存儲(chǔ)起來(lái)，在風(fēng)電出力小的時(shí) 段釋放能量保證供暖需求。采用風(fēng)電供暖，可以減少棄風(fēng)并實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，效益巨大，目前 發(fā)展迅速。因此，需要根據(jù)熱量需求制定日前發(fā)電計(jì)劃，這是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)綜合效益、 實(shí)現(xiàn)安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的重要內(nèi)容，也是建設(shè)風(fēng)能發(fā)電智能全景優(yōu)化控制系統(tǒng)必不可 少的環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃方法，該方法法根據(jù) 需求熱量和耗電量的關(guān)系獲得次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，并根據(jù)該次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù) 荷進(jìn)行日前發(fā)電，可以保證電網(wǎng)調(diào)度的安全性和經(jīng)濟(jì)性，且變量少，可方便將風(fēng)電供暖系統(tǒng) 加入電網(wǎng)日前發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)中。
[0005] 本發(fā)明還提供一種基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃系統(tǒng)。
[0006] -種基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃方法，包括以下步驟：
[0007] 獲取所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的次日初始儲(chǔ)熱量、次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷和最大 用電負(fù)荷；
[0008] 根據(jù)所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)全天產(chǎn)生的熱能和全天消耗的電能之間能量守恒的原則 建立所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷、所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的漏熱損失率和所述次日各采 樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的能量平衡模型；
[0009] 根據(jù)所述次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷和所述最大用電負(fù)荷的約束條件建立所述最 大用電負(fù)荷和次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的電功率模型；
[0010] 根據(jù)所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)次日各采樣點(diǎn)的儲(chǔ)熱量和所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的最大儲(chǔ)熱 容量的約束條件建立所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷、漏熱損失率、次日初始儲(chǔ)熱量和 次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的儲(chǔ)熱量模型；和
[0011] 根據(jù)所述能量平衡模型、電功率模型和儲(chǔ)熱量模型從電網(wǎng)日前發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)中獲 得所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)次日采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，并根據(jù)所述次日采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷進(jìn)行日前 發(fā)電。
[0012] 優(yōu)選的，所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷由供暖負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)獲得。
[0013] 所述能量平衡模型可為
[0014]
[0015] 其中，Hlc]SS=klcissS_/24,klc]SS為所述漏熱損失率，Smx為最大儲(chǔ)熱容量，i為次日 各采樣點(diǎn)的序數(shù)，N為次日一天的采樣點(diǎn)數(shù)，PiS次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，C&為風(fēng)電供 暖系統(tǒng)的電熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，私為次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷。
[0016] 所述電功率模型可為
[0017] 0<P</i"x,Vl</<.V
[0018]其中，i為次日各采樣點(diǎn)的序數(shù)，Pi為次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，Ρ_為所述最大 用電負(fù)荷，Ν為次日一天的采樣點(diǎn)數(shù)。
[0019] 所述儲(chǔ)熱量模型可為
[0020]
[0021]其中，Hlc]SS=klcissS_/24,匕_為風(fēng)電供暖系統(tǒng)的漏熱損失率，S_為所述最大儲(chǔ) 熱容量，(；h為風(fēng)電供暖系統(tǒng)的電熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，i為次日各采樣點(diǎn)的序數(shù)，K為大于等于1小 于等于N的正整數(shù)，私為次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷，Si為所述次日初始儲(chǔ)熱量，△t= 24/N，N為次日一天的采樣點(diǎn)數(shù)，Pi為次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，S_為所述最大儲(chǔ)熱容量。
[0022] -種基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃系統(tǒng)，包括：
[0023] 獲取單元，獲取所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的次日初始儲(chǔ)熱量、次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖 負(fù)荷和最大用電負(fù)荷；
[0024] 能量平衡模型建立單元，根據(jù)所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)全天產(chǎn)生的熱能和全天消耗的電 能之間能量守恒的原則建立所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷、所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的漏熱 損失率和所述次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的能量平衡模型；
[0025] 電功率模型建立單元，根據(jù)所述次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷和所述最大用電負(fù)荷的 約束條件建立所述最大用電負(fù)荷和次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的電功率模型；
[0026] 儲(chǔ)熱量模型建立單元，根據(jù)所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)次日各采樣點(diǎn)的儲(chǔ)熱量和所述風(fēng)電 供暖系統(tǒng)的最大儲(chǔ)熱容量的約束條件建立所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷、漏熱損失 率、次日初始儲(chǔ)熱量和次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的儲(chǔ)熱量模型；和
[0027] 日前發(fā)電計(jì)劃單元，根據(jù)所述能量平衡模型、電功率模型和儲(chǔ)熱量模型從電網(wǎng)日 前發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)中獲得所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)次日采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，并根據(jù)所述次日采樣點(diǎn) 的用電負(fù)荷進(jìn)行日前發(fā)電。
[0028] 優(yōu)選的，所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷由供暖負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)獲得。
[0029] 所述能量平衡模型可為
[0030]
[0031] 其中，Hlc]SS=klcissS_/24,klc]SS為所述漏熱損失率，Smx為最大儲(chǔ)熱容量，i為次日 各采樣點(diǎn)的序數(shù)，N為次日一天的采樣點(diǎn)數(shù)，PiS次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，C&為風(fēng)電供暖 系統(tǒng)的電熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，嘸為次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷。
[0032] 所述電功率模型可為
[0033] 0<^<Fw,Vl</</V
[0034]其中，i為次日各采樣點(diǎn)的序數(shù)，Pi為次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，P_為所述最大 用電負(fù)荷，N為次日一天的采樣點(diǎn)數(shù)。
[0035] 所述儲(chǔ)熱量模型可為
[0036]
[0037]其中，Hlc]SS=klcissS_/24,匕_為風(fēng)電供暖系統(tǒng)的漏熱損失率，S_為所述最大儲(chǔ) 熱容量，(；h為風(fēng)電供暖系統(tǒng)的電熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，i為次日各采樣點(diǎn)的序數(shù)，K為大于等于1小 于等于N的正整數(shù)，私為次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷，Si為所述次日初始儲(chǔ)熱量，△t= 24/N，N為次日一天的采樣點(diǎn)數(shù)，Pi為次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，S_為所述最大儲(chǔ)熱容量。
[0038] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的方法根據(jù)需求熱量和耗電量的關(guān)系獲得次日各采 樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，并根據(jù)該次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷進(jìn)行日前發(fā)電，可以保證電網(wǎng)調(diào)度的 安全性和經(jīng)濟(jì)性，且本發(fā)明的方法只有次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷這一個(gè)待確定變量，因此 能夠方便的將風(fēng)電供暖系統(tǒng)加入電網(wǎng)日前發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)中。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃方法 的流程圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃系統(tǒng) 的原理框圖。
[0041] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0042] 獲取單元1能量平衡模型建立單元2電功率模型建立單元3儲(chǔ)熱量模型建立單 元4日前發(fā)電計(jì)劃單元5
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0044] 圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃 方法的流程圖。
[0045] 如圖1所示，一種基于含儲(chǔ)熱的風(fēng)電供暖系統(tǒng)的日前發(fā)電計(jì)劃方法，包括以下步 驟：
[0046]S1、獲取所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的次日初始儲(chǔ)熱量、次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷和 最大用電負(fù)荷；
[0047]S2、根據(jù)所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)全天產(chǎn)生的熱能和全天消耗的電能之間能量守恒的原 則建立所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷、所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的漏熱損失率和所述次日各 采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的能量平衡模型；
[0048] S3、根據(jù)所述次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷和所述最大用電負(fù)荷的約束條件建立所述 最大用電負(fù)荷和次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的電功率模型；
[0049] S4、根據(jù)所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)次日各采樣點(diǎn)的儲(chǔ)熱量和所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)的最大儲(chǔ) 熱容量的約束條件建立所述次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷、漏熱損失率、次日初始儲(chǔ)熱量 和次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷之間的儲(chǔ)熱量模型；和
[0050] S5、根據(jù)所述能量平衡模型、電功率模型和儲(chǔ)熱量模型從電網(wǎng)日前發(fā)電調(diào)度系統(tǒng) 中獲得所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)次日采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，并根據(jù)所述次日采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷進(jìn)行 日前發(fā)電。
[0051] 步驟S5中的電網(wǎng)日前發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)為已知系統(tǒng)，方法為已知方法。
[0052] 所述風(fēng)電供暖系統(tǒng)中包括電制熱裝置、儲(chǔ)熱裝置，電制熱裝置用于將電能轉(zhuǎn)化成 熱能，儲(chǔ)能裝置用于儲(chǔ)存熱能。則，所述漏熱損失率為儲(chǔ)熱裝置的漏熱損失率，漏熱損失率 =儲(chǔ)熱裝置全天的熱損失/儲(chǔ)熱裝置全天產(chǎn)生的總熱量；次日初始儲(chǔ)熱量為前一天最后一 個(gè)采樣點(diǎn)后剩余的儲(chǔ)熱量，可測(cè)量得到。次日各采樣點(diǎn)的預(yù)測(cè)供暖負(fù)荷可從已知的供暖負(fù) 荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)中獲得。最大用電負(fù)荷指電制熱裝置全部運(yùn)行時(shí)的用電負(fù)荷，對(duì)于既定的風(fēng)電 供暖系統(tǒng)，最大用電負(fù)荷是唯一已知的。所述最大儲(chǔ)熱容量為儲(chǔ)熱裝置的最大儲(chǔ)熱容量。
[0053] 本發(fā)明的方法根據(jù)需求熱量和耗電量的關(guān)系獲得次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，并根 據(jù)該次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷進(jìn)行日前發(fā)電，可以保證電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性， 且本發(fā)明的方法只有次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷這一個(gè)待確定變量，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中 含有多個(gè)待確定變量的模型，本發(fā)明能夠方便的將風(fēng)電供暖系統(tǒng)加入電網(wǎng)日前發(fā)電調(diào)度系 統(tǒng)中。
[0054] 步驟S2是因?yàn)閮?chǔ)熱裝置運(yùn)行一天后要回到初始狀態(tài)，其一天的總熱量全部來(lái)自 電制熱裝置一天消耗的總電量。
[0055] 步驟S2中除了要考慮供暖所需的熱量外，還要考慮儲(chǔ)熱裝置的漏熱損失，所以所 述能量平衡模型為
[0056]
[0057] 其中，Hlc]SS=klcissS_/24,klc]SS為所述漏熱損失率，Smx為最大儲(chǔ)熱容量，i為次日 各采樣點(diǎn)的序數(shù)，N為次日一天的采樣點(diǎn)數(shù)，PiS次日各采樣點(diǎn)的用電負(fù)荷，C&為風(fēng)電供暖