【摘要】：規(guī)模化風電和高比例熱電聯(lián)產(chǎn)并存的我國“三北”地區(qū),供熱期熱電聯(lián)產(chǎn)機組通常運行在“以熱定電”模式,形成的強耦合運行約束限制了其調(diào)峰能力,導致系統(tǒng)靈活性不足,造成嚴重棄風。相比于已有提升系統(tǒng)靈活性的措施,如引入儲能和電熱轉(zhuǎn)換裝置等,利用業(yè)已存在于城鎮(zhèn)集中供熱基礎(chǔ)設(shè)施中的管網(wǎng)與建筑物的熱動態(tài)特性,可以在無需較大額外投資并保證用戶供熱質(zhì)量和熱舒適度的條件下,通過熱電聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制打破強耦合運行約束,進而提高系統(tǒng)風電消納水平。本文對此展開研究,具體如下:通過對集中供熱系統(tǒng)的基本構(gòu)成和各關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要特性的分析,結(jié)合熱力學相關(guān)原理和電力優(yōu)化調(diào)度理論,建立了各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)數(shù)學模型,可分別刻畫熱源熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電熱運行特性、供熱管網(wǎng)的熱力水力和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)特性、熱負荷建筑物的室內(nèi)熱力動態(tài)平衡特性,以及熱源-管網(wǎng)-熱負荷之間的熱傳遞關(guān)系特性,為后續(xù)系統(tǒng)性研究奠定模型基礎(chǔ)。通過對傳統(tǒng)“以熱定電”運行模式與考慮管網(wǎng)與建筑物熱動態(tài)特性的電熱協(xié)調(diào)運行模式的對比剖析,明確了所提模式的內(nèi)涵和拓展熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行區(qū)間的機理,基于上述詳細模型,考慮電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)相關(guān)約束,以包含棄風懲罰成本在內(nèi)的系統(tǒng)總運行成本最小為目標,構(gòu)建了綜合考慮二者以及僅考慮其一熱動態(tài)特性的熱電聯(lián)合調(diào)度模型,與不考慮二者熱動態(tài)特性的傳統(tǒng)調(diào)度模型相比,能夠顯著增加風電消納水平并有效降低系統(tǒng)總運行成本。面向大規(guī)模區(qū)域中的實際應用,在表征集中供熱系統(tǒng)熱動態(tài)特性的詳細模型基礎(chǔ)上,建立了基于儲熱裝置等效和基于自回歸分布滯后時間序列的兩種集中參數(shù)簡化模型,針對電力集中控制而熱力分散控制的特點,提出了分層熱電聯(lián)合調(diào)度模式,與基于詳細模型的熱電聯(lián)合調(diào)度模式相比,調(diào)度模型的變量數(shù)量和計算時間有效減少,可減輕電力調(diào)度控制中心設(shè)備層面的計算難度和通信壓力以及人員層面的認知負擔。以我國東北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場專項改革試點為背景,研究了利用集中供熱系統(tǒng)熱動態(tài)特性促進風電消納的方案對市場各主體的電、熱出力和實時深度調(diào)峰輔助服務(wù)費用所產(chǎn)生的影響,通過對各主體個體效益和系統(tǒng)整體效益的闡述,明確了實施所提方案能夠從個體層面激勵熱電聯(lián)產(chǎn)機組利用管網(wǎng)與建筑物熱動態(tài)特性主動參與調(diào)峰,并進一步從整體層面實現(xiàn)系統(tǒng)稀缺調(diào)峰資源的優(yōu)化配置。
【圖文】：

嚴峻的挑戰(zhàn)。風電具有很強的隨機性、間歇性和波動性，其出力往往具有一定程度的反逡逑調(diào)峰特性，導致實際負荷減去風電出力之后的等效負荷曲線波動更加劇烈，造成等效負逡逑荷曲線某些時段的爬坡更陡、峰谷差更大、低谷更嚴重，如圖１．２所示。風電接入前或逡逑者并網(wǎng)容量較小的情況下，系統(tǒng)原始負荷曲線波動較小，始終處在由系統(tǒng)最大和最小出逡逑力構(gòu)成的靈活性調(diào)整區(qū)間內(nèi)部，一般不存在棄風；規(guī)模化風電接入的情況下，系統(tǒng)等效逡逑負荷曲線波動范圍超出系統(tǒng)靈活性調(diào)整區(qū)間，系統(tǒng)向下調(diào)峰容量不足，導致大量棄風。逡逑為此電力系統(tǒng)必須具備足夠的靈活性以應對等效負荷曲線的劇烈波動，這對于提高系統(tǒng)逡逑風電消納水平至關(guān)重要。逡逑系統(tǒng)最大出力逡逑一？：邐靈活性調(diào)整岡間逡逑＾邐邐—ＪＳ７７逡逑原始Ｗｊ１邐＇＇Ｖ逡逑吾系統(tǒng)最小出力—邐—逡逑邐嶺抒笮邐逡逑Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋■邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋Ｉ邋＾逡逑９邋１１邋１３邋１５邋１７邋１９邋２１邋２３邋１邋３邋５邋７逡逑時間／邋ｈ逡逑圖１．２規(guī)�；L電接入對系統(tǒng)靈活性的影響逡逑Ｆｉｇ．邋１，２邋Ｉｍｐａｃｔ邋ｏｆ邋ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ逡逑導致電力系統(tǒng)靈活性不足，使得電力系統(tǒng)調(diào)峰困難，進而造成大量棄風是一個多主逡逑體、多要素、多時空共同構(gòu)成的復雜問題，主要涉及技術(shù)和經(jīng)濟兩個層面的原因，其中逡逑技術(shù)層面的原因是直接原因

分別為６４．０％和２０．２％［９］；在局部地區(qū)層面，，以吉林電網(wǎng)為例，根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，逡逑總裝機容量為２０５１萬ｋＷ，其中火電和水電所占比重分別為７０．５％和０．３％。全國整體逡逑和局部地區(qū)主要電源裝機容量及所占比例如圖１．３所示，水電等靈活性電源裝機容量所逡逑占比重呈現(xiàn)整體偏低、局部加重的局面。逡逑單位：萬ｋＷ邋３３６４邋７７４２邋丨４８６４邐單位：萬ｋＷ邐９４．３逡逑＾邋Ｍ邐灥６％逡逑■核電■光伏■風電■水電．１火電邐■光伏■風電■水電：３火電逡逑⑶全國整體邐（ｂ）局部地區(qū)逡逑圖１．３全國整體和局部地區(qū)電源裝機結(jié)構(gòu)及比例［９］逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｏｕｒｃｅｓ逡逑ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｗｈｏｌｅ邋ｃｏｕｎｔｒｙ邋ａｎｄ邋ｓｏｍｅ邋ｌｏｃａｌ邋ａｒｅａ［９］逡逑燃煤機組具有一定的調(diào)峰能力，但受運行經(jīng)濟性和安全性的制約，其最小出力通常逡逑被限制在額定功率的４５％？５０％，若繼續(xù)降低出力而工作在深度調(diào)峰狀態(tài)，偏離了設(shè)計逡逑工況，會大幅X椉踴槊漢暮頭縵鍘⑹倜鶚У瘸殺競說緇槌鲇詘踩熬瞇藻義峽悸牽ǔ４陜β試誦校靜瘓弒傅鞣迥芰�；水导嫝扔孁机组航y(tǒng)樗钅艿繒懼義希矗義

本文編號：2625133