一种热电联供型微网经济协调优化调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微网优化调度技术领域，尤其设及一种热电联供型微网经济协调优化 调度方法。
【背景技术】
[0002] 利用发电装置废热供给热负荷，能够通过能源的梯级利用提升系统综合能源利用 率并降低生产成本。同时，微网不仅能消纳大量可再生能源（如太阳能、风能等），还能在保 证电能质量的前提下满足本地负荷需求。当上游配电网发生故障情况下，微网可切换至孤 岛运行，保障对局部区域关键负荷的可靠供能，有效提高系统运行的可靠性。因此，将热电 联供系统与微网相结合构建为热电联供型微网系统具有提升能源利用效率、消纳间歇性可 再生能源、改善供电质量W及提高供电可靠性等多方面的优势。微网系统内冷热电负荷具 有不匹配性和随机特性，微网热能和电能供应具有禪合关系，机组运行在不同的热电生产 状态下生产成本最小为目标/W协调成本最小为目标）所需热电协调成本不同，因此， 热电联供型微网经济协调优化调度方法是决定微网经济、高效运行的关键技术问题；
【发明内容】
[0003] 本发明实施例的目的在于提供一种热电联供型微网经济协调优化调度方法，旨在 解决热电联供型微网热和电之间的禪合作用及其协调成本较高、局限性比较明显的问题。
[0004] 本发明实施例是该样实现的，一种热电联供型微网经济协调优化调度方法，该热 电联供型微网经济协调优化调度方法包括热电联供型微网系统生产成本和热电联供型微 网系统热电协调成本；
[0005] 热电联供型微网系统生产成本包括：从上游配电网购电的费用、燃气锅炉、微型燃 气轮机的天然气使用费用、风电机组、光伏电池、微型燃气轮机、燃气锅炉、热交换器、蓄电 池设备的维护费用；
[0006] 热电联供型微网系统热电协调成本：针对微网系统内冷热电负荷的不匹配性和随 机特性，结合分时电价，构建热电联供型微网系统热电协调成本函数；
[0007] 热电协调成本函数表达式如下所示；
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【主权项】
1. 一种热电联供型微网经济协调优化调度方法，其特征在于，该热电联供型微网经济 协调优化调度方法包括热电联供型微网系统生产成本和热电联供型微网系统热电协调成 本； 热电联供型微网系统生产成本包括：从上游配电网购电的费用、燃气锅炉、微型燃气轮 机的天然气使用费用、风电机组、光伏电池、微型燃气轮机、燃气锅炉、热交换器、蓄电池设 备的维护费用； 热电联供型微网系统热电协调成本：针对微网系统内冷热电负荷的不匹配性和随机特 性，结合分时电价，构建热电联供型微网系统热电协调成本函数； 热电协调成本函数表达式如下所示；
式中，cph; i为第i时段的购电价格；Csm为第i时段向电网的售电价格；Kki*别为第 i时段的热电比和热电负荷比。
2. 如权利要求1所述的热电联供型微网经济协调优化调度方法，其特征在于，热电联 供型微网系统生产成本计算公式：
式中，Cl为热电联供型微网系统总生产成本；Prau为第i时段与电网的交换功率，购 电为正，售电为负；PMT;i为第i时段微型燃气轮机的输出功率；P gM为第i时段燃气锅炉的 输出功率;Pbt i为第i时段电池储能系统的充/放电功率，放电为正，充电为负；P WT i为第i 时段风电机组的功率；PPV;i为第i时段光伏电池的功率；C Ai为第i时段的购电价格；Csm 为第i时段的售电价格；Cgas为天然气的价格；Cmt_m、C he_m、Cgb__、Cbt_M、C WT_?、Cpv mi分别为 微型燃气轮机、热交换器、燃气锅炉、蓄电池、风电机组以及光伏电池的设备维护价格；nMT、 Ugb、tUe分别为微型燃气轮机、燃气锅炉和热交换器的效率；Y MT为微型燃气轮机的热电 比。
3. 如权利要求1所述的热电联供型微网经济协调优化调度方法，其特征在于，热电联 供型微网系统热电协调成本的热电比、热电负荷比定义及计算方法： 热电比，是指热电联产机组发电量和供热量的比值，即供能期间电力与热力的比值，表 达式如下所示；
式中，H、P分别为微型燃气轮机的供热量、发电量； 热电负荷比，是指用户在不同的时刻热量需求与电量需求的比值，表达式如下所示； Ki=HlliA^i = 1，2,3，···，24 式中，HDi、PDi分别为第i时段用户的热量需求和电量需求。
4. 如权利要求1所述的热电联供型微网经济协调优化调度方法，其特征在于，热电联 供型微网热电协调成本给出热电联供型微网系统经济协调的多目标优化调度方法，多目标 优化模型： 热电联供型微网系统经济协调的多目标优化调度模型的目标函数如下所示； f = min (Cl, C2) 式中，CU C2分别为热电联供型微网系统在一天内的生产成本和热电协调成本。
5. 如权利要求4所述的热电联供型微网经济协调优化调度方法，其特征在于，多目标 优化模型的约束条件： 功率平衡约束：
式中，PDi为时间段i内的电负荷；η MT为微型燃气轮机的效率；η ndis为蓄电池的 充、放电效率； 热量平衡约束： Pu, i T MT HE+Pgb, i_HDi - O 式中，HDi为时间段i内的热负荷； 与电网交换功率约束： Pex，min彡 式中，min、_分别为在时间段i内热电联供型微网系统和上游配电网之间传输功 率的最小值和最大值； 系统运行约束：
式中，pΜΤ;_为时间段i内微型燃气轮机输出功率的最小值或最大值；Pgbimil^ Pgbimax为时间段i内燃气锅炉的输出功率的最小值或最大值；P 1^_或Pbt;_为时间段i内 蓄电池的最小或最大充、放电功率;11^_或w bt，_为蓄电池的最小或最大存储容量；系统运 行约束公式中最后一个约束条件是为了保证电池储能初始值和终值相等。
6. 如权利要求1所述的热电联供型微网经济协调优化调度方法，其特征在于，热电联 供型微网系统包括： 该热电联供型微网系统由电能部分和热能部分两部分组成： 电能部分包括：用户的用电负荷由风电机组、光伏电池、电池储能以及微型燃气轮机供 给，风电机组、光伏电池利用可再生能源为用户供电；蓄电池的充电状态根据热电联供型微 网系统的运行状态进行实时调整；电能部分和上游配电网进行双向电功率交换；当发电量 大于电负荷量时可向上游配电网反供电，当发电量小于电负荷量时可从电网购电； 热能部分包括：用户的热负荷由系统内微型燃气轮机和燃气锅炉供给；微型燃气轮机 和燃气锅炉利用一次能源天然气作为其动力来源。
7.如权利要求6所述的热电联供型微网经济协调优化调度方法，其特征在于，风电机 组和光伏电池连接逆变器，逆变器连接蓄电池，逆变器和蓄电池连接电负荷，微燃机连接蓄 电池和热交换器，热交换器和燃气锅炉连接热负荷。
【专利摘要】本发明公开了一种热电联供型微网经济协调优化调度方法，构建了包含风电机组、光伏电池、微型燃气轮机、燃气锅炉、蓄电池以及热电负荷在内的热电联供型微网系统；随后，在预测未来一天(24小时)风电、光伏功率以及热电负荷的基础上，构建了可综合考虑热电联供型微网系统运行成本和热电协调成本的热电联供型微网经济协调的多目标优化调度模型，并通过步长控制原对偶内点法进行求解。本发明所提热电联供型微网经济协调优化调度方法可提高热电联供型微网系统运行的综合经济性，对含可再生能源的热电联供型微网的能量管理具有一定的指导意义。
【IPC分类】G06Q50-06, G06Q10-04
【公开号】CN104537443
【申请号】CN201510008383
【发明人】戚艳, 时燕新, 李国栋, 王旭东, 刘涛
【申请人】国家电网公司, 国网天津市电力公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月8日