本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，是一種提升風(fēng)電消納的柔性負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

中國(guó)東北、華北和西北地區(qū)，即“三北”地區(qū)風(fēng)能資源豐富，風(fēng)電裝機(jī)容量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，截止2016年底，風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量1.49億千瓦，約占發(fā)電裝機(jī)容量的9％。風(fēng)電快速發(fā)展的同時(shí)，棄風(fēng)問(wèn)題日益突出，中國(guó)風(fēng)能資源豐富的“三北”地區(qū)由于系統(tǒng)調(diào)峰不足等原因，導(dǎo)致電網(wǎng)棄風(fēng)嚴(yán)重，成為制約風(fēng)電發(fā)展的主要瓶頸。研究表明：供熱期負(fù)荷低谷時(shí)段，熱電機(jī)組調(diào)峰裕度為額定容量的20％，嚴(yán)重?cái)D壓風(fēng)電上網(wǎng)空間，導(dǎo)致大量棄風(fēng)；供熱期棄風(fēng)電量約占全年棄風(fēng)電量93％，且風(fēng)電滲透率與熱負(fù)荷水平較高、電負(fù)荷水平較低是目前影響風(fēng)電消納的主要因素。

根據(jù)當(dāng)前中國(guó)“三北”地區(qū)嚴(yán)重棄風(fēng)問(wèn)題，通過(guò)引入柔性負(fù)荷來(lái)提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，提高風(fēng)電消納。因此，提出一種提升風(fēng)電消納的柔性負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法，可為制定有效風(fēng)電消納措施提供理論指導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，效果佳，能夠有效提升風(fēng)電消納的柔性負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法。

解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種提升風(fēng)電消納的柔性負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法，其特征是，在電-熱能源綜合調(diào)度的基礎(chǔ)上，分析柔性負(fù)荷消納風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成及控制策略；在考慮電-熱能源綜合調(diào)度約束條件和柔性負(fù)荷運(yùn)行約束條件下，建立包含柔性負(fù)荷的電網(wǎng)調(diào)度模型，分析不同作用方式下風(fēng)電接納情況，具體包括的內(nèi)容是：

1)柔性負(fù)荷消納風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成與控制策略

(a)柔性負(fù)荷消納風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成

柔性負(fù)荷主要是指用電量可在指定區(qū)間內(nèi)變化或在不同時(shí)間段轉(zhuǎn)移的負(fù)荷，其中，儲(chǔ)熱式電鍋爐通過(guò)配置儲(chǔ)熱裝置，棄風(fēng)時(shí)段電鍋爐滿足供熱的同時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)熱，非棄風(fēng)時(shí)段儲(chǔ)熱放熱，實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間上的轉(zhuǎn)移；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)利用其響應(yīng)速度快、能量雙向流動(dòng)，能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令進(jìn)行充放電；通過(guò)負(fù)荷側(cè)引入儲(chǔ)熱式電鍋爐和電池儲(chǔ)能作為柔性負(fù)荷用于提高風(fēng)電接納；

(b)柔性負(fù)荷消納風(fēng)電控制策略

由于儲(chǔ)熱式電鍋爐存在供熱約束，因此，將其作為風(fēng)電消納主體，電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)動(dòng)作；電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)儲(chǔ)熱式電鍋爐的分時(shí)段運(yùn)行控制策略為：以22時(shí)至次日22時(shí)作為一個(gè)調(diào)度周期，起始調(diào)度時(shí)間為負(fù)荷低谷時(shí)段；初始低谷時(shí)段，電鍋爐動(dòng)作供熱同時(shí)儲(chǔ)熱，儲(chǔ)熱量滿足峰平時(shí)段熱負(fù)荷需求，棄風(fēng)不足則消納火電電量；低谷時(shí)段系統(tǒng)中還存在棄風(fēng)時(shí)，電池儲(chǔ)能動(dòng)作進(jìn)行充電消納棄風(fēng)；峰平時(shí)段儲(chǔ)熱動(dòng)作滿足熱負(fù)荷需求，電池儲(chǔ)能為增加峰谷價(jià)差收益，其主要在尖峰時(shí)段放電至初始荷電狀態(tài)，且電池儲(chǔ)能峰平時(shí)段不充電；

2)包含柔性負(fù)荷的電網(wǎng)調(diào)度模型

(a)調(diào)度模型目標(biāo)函數(shù)

含風(fēng)電電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度以系統(tǒng)發(fā)電成本最小為調(diào)度目標(biāo)，但棄風(fēng)嚴(yán)重；因此，為提高風(fēng)電消納水平，目標(biāo)函數(shù)中增加考慮棄風(fēng)成本及常規(guī)機(jī)組污染排放的懲罰函數(shù)；該目標(biāo)函數(shù)在增加風(fēng)電消納的同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)意義重大，柔性負(fù)荷調(diào)峰補(bǔ)償成本由系統(tǒng)內(nèi)部常規(guī)火電、熱電機(jī)組與風(fēng)電場(chǎng)分?jǐn)?，所以，目?biāo)函數(shù)中不計(jì)及補(bǔ)償費(fèi)用，因此，目標(biāo)函數(shù)為(1)式：

式中，s目標(biāo)函數(shù)；sc(i,t)火電機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)；se(k,t)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)；m、n各類機(jī)組臺(tái)數(shù)；λ棄風(fēng)成本懲罰系數(shù)；pw,qf(t)為t時(shí)刻棄風(fēng)功率；β污染排放懲罰系數(shù)；sp(t)污染排放懲罰函數(shù)；t調(diào)度時(shí)間；

①常規(guī)火電機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)

對(duì)于純凝式火電機(jī)組，發(fā)電成本函數(shù)sc(i,t)為式(2)：

其中，f1火電機(jī)組運(yùn)行成本函數(shù)；f2火電機(jī)組啟停成本函數(shù)；火電機(jī)組運(yùn)行成本與啟停成本主要是其煤耗成本，因此，火電機(jī)組運(yùn)行成本函數(shù)與煤耗量函數(shù)相似，均為發(fā)電出力的二次形式，如式(3)：

式中，ai、bi、ci機(jī)組i發(fā)電成本系數(shù)；機(jī)組i在t時(shí)刻啟停狀態(tài)；si機(jī)組i啟動(dòng)成本；

②熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)

假設(shè)系統(tǒng)中熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組均為抽汽式熱電機(jī)組，發(fā)電成本函數(shù)se(k,t)為：

式中，ak、bk、ck熱電機(jī)組k發(fā)電成本系數(shù)；熱電機(jī)組k熱出力；熱電機(jī)組k電出力；

③懲罰函數(shù)

懲罰函數(shù)主要包括棄風(fēng)成本和常規(guī)機(jī)組污染排放治理成本，通過(guò)增加目標(biāo)函數(shù)的懲罰項(xiàng)來(lái)提高風(fēng)電消納水平，如下式(5)所示：

式中，污染排放懲罰函數(shù)主要與機(jī)組發(fā)電量與供熱量有關(guān)；

(b)運(yùn)行約束條件

電力系統(tǒng)約束：

①電力電量平衡約束

式中，為t時(shí)刻火電機(jī)組與熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力總和，為t時(shí)刻并網(wǎng)風(fēng)電功率；為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率；為t時(shí)刻電鍋爐功率；為t時(shí)刻電負(fù)荷需求；為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充電功率；

②機(jī)組出力約束

抽汽式機(jī)組k約束：

式中，pe,min,k抽汽式機(jī)組k在凝汽工況下最小電出力，pe,max,k抽汽式機(jī)組k在凝汽工況下最大電出力；cm,k、cv,k、kk機(jī)組參數(shù)；

純凝式機(jī)組i出力約束：

式中，pe,min,i·純凝式機(jī)組i最小電出力，pe,max,i純凝式機(jī)組i最大電出力；

③機(jī)組爬坡約束

式中，pup,i純凝式機(jī)組i向上爬坡速率，pdown,i純凝式機(jī)組i向下爬坡速率，熱電機(jī)組出力變化通過(guò)改變鍋爐狀態(tài)實(shí)現(xiàn)，故其電、熱出力爬坡速率約束折算為純凝工況下的電功率約束；

熱力系統(tǒng)約束：

①熱力熱量平衡約束

式中，供熱機(jī)組供熱總功率；ηeh電鍋爐效率，取0.98；儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱功率；儲(chǔ)熱裝置放熱功率；熱負(fù)荷總需求；

②機(jī)組熱出力約束

式中，熱電機(jī)組最大供熱出力；

儲(chǔ)熱式電鍋爐系統(tǒng)約束：

①電鍋爐運(yùn)行功率約束

式中，pgl,max電鍋爐運(yùn)行功率最大值；

②儲(chǔ)熱裝置運(yùn)行約束

式中，分別為儲(chǔ)熱裝置最大儲(chǔ)放熱功率；

③儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱狀態(tài)約束

式中，為t時(shí)刻儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱狀態(tài)；sh,max為儲(chǔ)熱裝置最大儲(chǔ)熱量；為t-1時(shí)刻儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱狀態(tài)；ηtes,in為儲(chǔ)熱儲(chǔ)熱效率，取0.92；ηtes,out儲(chǔ)熱放熱效率，取0.92；由于蓄熱罐日內(nèi)總熱損失不超過(guò)1％，因此，不考慮儲(chǔ)熱裝置熱損失；

④儲(chǔ)熱始末狀態(tài)約束

式中，儲(chǔ)熱裝置調(diào)度周期始狀態(tài)、儲(chǔ)熱裝置調(diào)度周期末狀態(tài)；

儲(chǔ)能系統(tǒng)約束：

①儲(chǔ)能運(yùn)行功率約束

式中，pess,in,max、pess,out,max為儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率；

②儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)

式中，為t時(shí)刻儲(chǔ)能荷電狀態(tài)；儲(chǔ)能初始時(shí)刻荷電狀態(tài)；xt、yt為儲(chǔ)能充放電狀態(tài)，其值為0、1；ηess,cha儲(chǔ)能充電效率，取0.9；ηess,dis儲(chǔ)能放電效率，取0.9；eb儲(chǔ)能系統(tǒng)額定容量；

③儲(chǔ)能充放電狀態(tài)約束

xt×yt＝0(18)

(18)式表明儲(chǔ)能不能同時(shí)處于充電和放電狀態(tài)；

④儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)約束

式中，socess,max儲(chǔ)能荷電狀態(tài)上限值，socess,min儲(chǔ)能荷電狀態(tài)下限值；

⑤儲(chǔ)能始末荷電狀態(tài)約束

式中，儲(chǔ)能調(diào)度周期始荷電狀態(tài)，儲(chǔ)能調(diào)度周期末荷電狀態(tài)。

本發(fā)明的一種提升風(fēng)電消納的柔性負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法，在電-熱能源綜合調(diào)度的基礎(chǔ)上，分析柔性負(fù)荷消納風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)營(yíng)規(guī)則；在考慮電-熱能源綜合調(diào)度約束條件和柔性負(fù)荷運(yùn)行約束條件下，建立包含柔性負(fù)荷的電網(wǎng)調(diào)度模型，分析不同作用方式下風(fēng)電接納情況，具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，效果佳等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為新增用電負(fù)荷情況下風(fēng)電接納情況圖；

圖3為電能替代情況下風(fēng)電接納情況圖；

圖4為新增用電負(fù)荷情況下熱電機(jī)組出力圖；

圖5為新增用電負(fù)荷情況下熱電機(jī)組出力圖；

圖6為不同運(yùn)行方式下柔性負(fù)荷調(diào)峰效果圖。

具體實(shí)施方式

下面利用附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的一種提升風(fēng)電消納的柔性負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法，在電-熱能源綜合調(diào)度的基礎(chǔ)上，分析柔性負(fù)荷消納風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)營(yíng)規(guī)則；在考慮電-熱能源綜合調(diào)度約束條件和柔性負(fù)荷運(yùn)行約束條件下，建立包含柔性負(fù)荷的電網(wǎng)調(diào)度模型，分析不同作用方式下風(fēng)電接納情況，具體包括的內(nèi)容是：

1)柔性負(fù)荷消納風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成與控制策略

(a)柔性負(fù)荷消納風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成

柔性負(fù)荷主要是指用電量可在指定區(qū)間內(nèi)變化或在不同時(shí)間段轉(zhuǎn)移的負(fù)荷，其中，儲(chǔ)熱式電鍋爐通過(guò)配置儲(chǔ)熱裝置，棄風(fēng)時(shí)段電鍋爐滿足供熱的同時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)熱，非棄風(fēng)時(shí)段儲(chǔ)熱放熱，實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間上的轉(zhuǎn)移；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)利用其響應(yīng)速度快、能量可雙向流動(dòng)的特點(diǎn)，可實(shí)時(shí)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令進(jìn)行充放電；通過(guò)負(fù)荷側(cè)引入儲(chǔ)熱式電鍋爐和電池儲(chǔ)能作為柔性負(fù)荷協(xié)調(diào)作用增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，可有效提高風(fēng)電接納；

(b)柔性負(fù)荷消納風(fēng)電控制策略

由于儲(chǔ)熱式電鍋爐存在供熱約束，因此，這里將其作為風(fēng)電消納主體，電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)動(dòng)作；為發(fā)揮儲(chǔ)熱式電鍋爐與電池儲(chǔ)能各自優(yōu)勢(shì)，電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)儲(chǔ)熱式電鍋爐的分時(shí)段運(yùn)行控制策略為：以22時(shí)-次日22時(shí)作為一個(gè)調(diào)度周期，起始調(diào)度時(shí)間為負(fù)荷低谷時(shí)段；初始低谷時(shí)段，電鍋爐動(dòng)作供熱同時(shí)儲(chǔ)熱，儲(chǔ)熱量滿足峰平時(shí)段熱負(fù)荷需求，棄風(fēng)不足則消納火電電量；低谷時(shí)段系統(tǒng)中還存在棄風(fēng)時(shí)，電池儲(chǔ)能動(dòng)作進(jìn)行充電消納棄風(fēng)；峰平時(shí)段儲(chǔ)熱動(dòng)作滿足熱負(fù)荷需求，電池儲(chǔ)能為增加峰谷價(jià)差收益，其主要在尖峰時(shí)段放電至初始荷電狀態(tài)，且電池儲(chǔ)能峰平時(shí)段不充電；

2)包含柔性負(fù)荷的電網(wǎng)調(diào)度模型

(a)調(diào)度模型目標(biāo)函數(shù)

含風(fēng)電電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度以系統(tǒng)發(fā)電成本最小為調(diào)度目標(biāo)，但棄風(fēng)嚴(yán)重；因此，為提高風(fēng)電消納水平，目標(biāo)函數(shù)中增加考慮棄風(fēng)成本及常規(guī)機(jī)組污染排放的懲罰函數(shù)；該目標(biāo)函數(shù)在增加風(fēng)電消納的同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)意義重大。柔性負(fù)荷調(diào)峰補(bǔ)償成本由系統(tǒng)內(nèi)部其余機(jī)組或風(fēng)電場(chǎng)分?jǐn)?，所以，目?biāo)函數(shù)中不計(jì)及補(bǔ)償費(fèi)用，因此，目標(biāo)函數(shù)為(1)式：

式中，s目標(biāo)函數(shù)；sc(i,t)火電機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)；se(k,t)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)；m、n各類機(jī)組臺(tái)數(shù)；λ棄風(fēng)成本懲罰系數(shù)；pw,qf(t)為t時(shí)刻棄風(fēng)功率；β污染排放懲罰系數(shù)；sp(t)污染排放懲罰函數(shù)；t調(diào)度時(shí)間；

①常規(guī)火電機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)

對(duì)于純凝式火電機(jī)組，發(fā)電成本函數(shù)sc(i,t)為式(2)：

其中，f1火電機(jī)組運(yùn)行成本函數(shù)；f2火電機(jī)組啟停成本函數(shù)；火電機(jī)組運(yùn)行成本與啟停成本主要是其煤耗成本，因此，火電機(jī)組運(yùn)行成本函數(shù)與煤耗量函數(shù)相似，均為發(fā)電出力的二次形式，如式(3)：

式中，ai、bi、ci機(jī)組i發(fā)電成本系數(shù)；機(jī)組i在t時(shí)刻啟停狀態(tài)；si機(jī)組i啟動(dòng)成本；

②熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電成本函數(shù)

假設(shè)系統(tǒng)中熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組均為抽汽式熱電機(jī)組，發(fā)電成本函數(shù)se(k,t)為：

式中，ak、bk、ck熱電機(jī)組k發(fā)電成本系數(shù)；熱電機(jī)組k熱出力；熱電機(jī)組k電出力；

③懲罰函數(shù)

懲罰函數(shù)主要包括棄風(fēng)成本和常規(guī)機(jī)組污染排放治理成本，通過(guò)增加目標(biāo)函數(shù)的懲罰項(xiàng)來(lái)提高風(fēng)電消納水平，如下式(5)所示：

式中，污染排放懲罰函數(shù)主要與機(jī)組發(fā)電量與供熱量有關(guān)；

(b)運(yùn)行約束條件

電力系統(tǒng)約束：

①電力電量平衡約束

式中，為t時(shí)刻火電機(jī)組與熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力總和，為t時(shí)刻并網(wǎng)風(fēng)電功率；為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率；為t時(shí)刻電鍋爐功率；為t時(shí)刻電負(fù)荷需求；為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充電功率；

②機(jī)組出力約束

抽汽式機(jī)組k約束：

式中，pe,min,k抽汽式機(jī)組k在凝汽工況下最小電出力，pe,max,k抽汽式機(jī)組k在凝汽工況下最大電出力；cm,k、cv,k、kk機(jī)組參數(shù)；

純凝式機(jī)組i出力約束：

式中，pe,min,i·純凝式機(jī)組i最小電出力，pe,max,i純凝式機(jī)組i最大電出力；

③機(jī)組爬坡約束

式中，pup,i純凝式機(jī)組i向上爬坡速率，pdown,i純凝式機(jī)組i向下爬坡速率，熱電機(jī)組出力變化通過(guò)改變鍋爐狀態(tài)實(shí)現(xiàn)，故其電、熱出力爬坡速率約束折算為純凝工況下的電功率約束；

熱力系統(tǒng)約束：

①熱力熱量平衡約束

式中，供熱機(jī)組供熱總功率；ηeh電鍋爐效率，取0.98；儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱功率；儲(chǔ)熱裝置放熱功率；熱負(fù)荷總需求；

②機(jī)組熱出力約束

式中，熱電機(jī)組最大供熱出力；

儲(chǔ)熱式電鍋爐系統(tǒng)約束：

①電鍋爐運(yùn)行功率約束

式中，pgl,max電鍋爐運(yùn)行功率最大值；

②儲(chǔ)熱裝置運(yùn)行約束

式中，分別為儲(chǔ)熱裝置最大儲(chǔ)放熱功率；

③儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱狀態(tài)約束

式中，為t時(shí)刻儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱狀態(tài)；sh,max為儲(chǔ)熱裝置最大儲(chǔ)熱量；為t-1時(shí)刻儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱狀態(tài)；ηtes,in為儲(chǔ)熱儲(chǔ)熱效率，取0.92；ηtes,out儲(chǔ)熱放熱效率，取0.92；由于蓄熱罐日內(nèi)總熱損失不超過(guò)1％，因此，不考慮儲(chǔ)熱裝置熱損失；

④儲(chǔ)熱始末狀態(tài)約束

式中，儲(chǔ)熱裝置調(diào)度周期始狀態(tài)、儲(chǔ)熱裝置調(diào)度周期末狀態(tài)；

儲(chǔ)能系統(tǒng)約束：

①儲(chǔ)能運(yùn)行功率約束

式中，pess,in,max、pess,out,max為儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電功率；

②儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)

式中，為t時(shí)刻儲(chǔ)能荷電狀態(tài)；儲(chǔ)能初始時(shí)刻荷電狀態(tài)；xt、yt為儲(chǔ)能充放電狀態(tài)，其值為0、1；ηess,cha儲(chǔ)能充電效率，取0.9；ηess,dis儲(chǔ)能放電效率，取0.9；eb儲(chǔ)能系統(tǒng)額定容量；

③儲(chǔ)能充放電狀態(tài)約束

xt×yt＝0(38)

(18)式表明儲(chǔ)能不能同時(shí)處于充電和放電狀態(tài)；

④儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)約束

式中，socess,max儲(chǔ)能荷電狀態(tài)上限值，socess,min儲(chǔ)能荷電狀態(tài)下限值；

⑤儲(chǔ)能始末荷電狀態(tài)約束

式中，儲(chǔ)能調(diào)度周期始荷電狀態(tài)，儲(chǔ)能調(diào)度周期末荷電狀態(tài)。

下面以中國(guó)東北地區(qū)的某區(qū)域電網(wǎng)為例，簡(jiǎn)化電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)，基于上述柔性負(fù)荷調(diào)度方法，分析風(fēng)電接納情況。

表1不同機(jī)組裝機(jī)容量

假設(shè)該區(qū)域熱負(fù)荷基本不變?yōu)?150mw，其中，熱電廠1向a地區(qū)500mw熱負(fù)荷供熱，熱電廠2向b地區(qū)850mw熱負(fù)荷供熱，熱電廠3向c地區(qū)800mw熱負(fù)荷供熱；電廠4為火電廠；電負(fù)荷數(shù)據(jù)為該區(qū)域電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷需求，風(fēng)電出力則由歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)求得，假設(shè)該區(qū)域電網(wǎng)與外電網(wǎng)沒(méi)有能量交換。假設(shè)，儲(chǔ)熱式電鍋爐配置200mw/1000mwh，調(diào)度周期始末儲(chǔ)熱狀態(tài)均為零；電池儲(chǔ)能配置100mw/300mwh，且soc為0.1-0.9之間。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

算例分別采用如下不同運(yùn)行方式提高風(fēng)電消納：

方式1：儲(chǔ)熱式電鍋爐與儲(chǔ)能均不參與電網(wǎng)調(diào)度。此時(shí)，風(fēng)電接納空間受熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”運(yùn)行方式的影響，棄風(fēng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

方式2：儲(chǔ)熱式電鍋爐參與電網(wǎng)調(diào)度。電網(wǎng)中電負(fù)荷水平增加，且電鍋爐配置儲(chǔ)熱后，其運(yùn)行控制靈活，在滿足供熱的前提下，盡量消納棄風(fēng)電量進(jìn)行供熱。

方式3：儲(chǔ)熱式電鍋爐與儲(chǔ)能均參與電網(wǎng)調(diào)度。通過(guò)配置儲(chǔ)能來(lái)增強(qiáng)負(fù)荷側(cè)系統(tǒng)靈活性，減小負(fù)荷峰谷差。

為分析電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)儲(chǔ)熱式電采暖與電池儲(chǔ)能單獨(dú)作用不同效果，將單獨(dú)配置電池儲(chǔ)能與混合柔性負(fù)荷進(jìn)行對(duì)比。綜合考慮電池儲(chǔ)能運(yùn)行特性及價(jià)格因素，當(dāng)電池儲(chǔ)能與儲(chǔ)熱式電鍋爐作用效果相同時(shí)，電池儲(chǔ)能功率與容量配置為儲(chǔ)熱式電鍋一半的水平。所以，電池儲(chǔ)能配置為200mw/800mwh。

算例分析柔性負(fù)荷不同作用效果如下：

作用效果1：新增用電負(fù)荷。系統(tǒng)中增加儲(chǔ)熱式電鍋爐用電負(fù)荷增加風(fēng)電消納。通過(guò)對(duì)燃煤供暖用戶進(jìn)行改造，以儲(chǔ)熱式電鍋爐進(jìn)行供暖；對(duì)于新建建筑，直接采用電供暖。假設(shè)，系統(tǒng)新增熱負(fù)荷需求功率恒為60mw。

作用效果2：考慮電能替代。一方面，增加用電負(fù)荷，消納更多棄風(fēng)；另一方面，解耦熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱出力，增加熱電機(jī)組調(diào)峰裕度，接納更多風(fēng)電。假設(shè)，儲(chǔ)熱式電鍋爐替代各供熱區(qū)域20mw的熱電機(jī)組供熱負(fù)荷，減少熱電機(jī)組熱負(fù)荷水平。

模型求解及分析：

①風(fēng)電接納情況分析

考慮新增用電負(fù)荷情況下(作用效果1)，風(fēng)電接納情況如圖2所示，未配置柔性負(fù)荷的方式1，棄風(fēng)電量為1669mwh，棄風(fēng)率為21.67％；配置儲(chǔ)熱式電鍋爐的方式2，棄風(fēng)電量為395.5mwh，棄風(fēng)率為5.1％；配置電池儲(chǔ)能與儲(chǔ)熱式電鍋爐的方式3，棄風(fēng)電量為128.83mwh，棄風(fēng)率為1.67％；電池儲(chǔ)能單獨(dú)作用時(shí)，棄風(fēng)電量為957.88mwh，棄風(fēng)率為12.43％。由上述運(yùn)行結(jié)果可知，配置儲(chǔ)熱式電鍋爐可減少16.57％棄風(fēng)，風(fēng)電消納效果明顯；電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)儲(chǔ)熱式電鍋爐消納棄風(fēng)效果最好；單獨(dú)配置電池儲(chǔ)能減少9.24％棄風(fēng)，風(fēng)電消納能力有限。

考慮電能替代情況下(作用效果2)，風(fēng)電接納情況如圖3，配置儲(chǔ)熱式電鍋爐的方式2，棄風(fēng)電量為170.5mwh，棄風(fēng)率為2.2％；配置電池儲(chǔ)能與儲(chǔ)熱式電鍋爐的方式3，棄風(fēng)電量為0mwh。因此，考慮電能替代的風(fēng)電消納效果明顯優(yōu)于新增用電負(fù)荷的情況。

②柔性負(fù)荷調(diào)峰效果分析

考慮新增用電負(fù)荷情況下，如圖4為不同運(yùn)行方式下熱電機(jī)組出力曲線，新增用電負(fù)荷情況下，對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組解耦沒(méi)有作用，僅通過(guò)增加電負(fù)荷的形式提高風(fēng)電消納；僅當(dāng)電池儲(chǔ)能動(dòng)作時(shí)，在高峰時(shí)段可減少熱電機(jī)組出力。

考慮電能替代情況下，如圖5所示，以電能替代的方式增加儲(chǔ)熱式電鍋爐在負(fù)荷低谷時(shí)段可解耦45mw熱電機(jī)組調(diào)峰容量，電池儲(chǔ)能在峰時(shí)段最大可減小52.74mw熱電機(jī)組出力。儲(chǔ)熱式電鍋爐作用一方面增加用電負(fù)荷，另一方面解耦熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱負(fù)荷水平，負(fù)荷低谷時(shí)段可以解耦熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電運(yùn)行方式”，增強(qiáng)下調(diào)峰能力提高風(fēng)電消納；電池儲(chǔ)能低谷時(shí)段充電提高風(fēng)電消納，高峰時(shí)段放電減小供電壓力。

③柔性負(fù)荷調(diào)峰效果分析

通過(guò)上述對(duì)比結(jié)果可知，考慮電能替代情況對(duì)于風(fēng)電消納效果最好，且對(duì)于改變負(fù)荷出力特性作用較大。配置柔性負(fù)荷后，等效電負(fù)荷特性曲線如圖6所示，原始電負(fù)荷曲線最大峰谷差為695mw，配置儲(chǔ)熱電鍋爐之后可提高負(fù)荷低谷時(shí)段的電負(fù)荷水平，此時(shí)最大峰谷差為495mw；配置儲(chǔ)熱電鍋爐與電池儲(chǔ)能，最大峰谷差為424.5mw；單獨(dú)配置電池儲(chǔ)能后，最大峰谷差為536mw。因此，考慮電能替代情況下，儲(chǔ)熱式電鍋爐與電池儲(chǔ)能協(xié)調(diào)作用調(diào)峰效果最好。

本發(fā)明實(shí)施例中的計(jì)算條件、圖例、表等僅用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，并非窮舉，并不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例獲得的啟示，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)就能夠想到其它實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。