基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法

1.本发明针对不同时刻系统各装置出力特点及大小不同，提出一种基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法。


背景技术：

2.高比例新能源并网背景下，新能源并网需求的大量增加对区域综合能源系统灵活运行能力提出了新的要求，准确的量化微网日前调度阶段由新能源、负荷出力的不确定性产生的灵活性需求，合理安排日前调度阶段各装置出力，可保证系统各时刻灵活性充足，提高系统安全性，避免因系统灵活性不足而造成人员伤亡或经济损失。
3.目前，对于灵活性供给计算的研究主要集中于单个装置的灵活性计算并叠加，未能建立准确考虑各装置耦合关系的灵活性供给模型，一方面，由于无法准确衡量系统各时刻的灵活性供给，会导致系统灵活性供给和灵活性需求不平衡，无法保证系统可靠性，另一方面，在日前调度优化阶段，按照不准确的灵活性供给优化各装置往往导致日内需要额外调度，增加了调度复杂性。


技术实现要素：

4.本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法，以期能准确计算电热微网各时刻的灵活性供给，从而能提升电热微网的安全性和调度的便捷性。
5.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
6.本发明一种基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法的特点在于，是按如下步骤进行：
7.步骤一、建立基于电热运行区域及爬坡功率限制的热电联产机组灵活性供给模型，计算不同时刻热电联产机组可提供的向上或向下电灵活性供给：
8.步骤1.1、利用式(1)得到t时刻热电联产机组的向上电灵活性供给
[0009][0010]
式(1)中，f
max
为热电联产机组的最大燃料投入量，p
chp,t
为t时刻热电联产机组的供电功率，q
chp,t
为t时刻热电联产机组的供热功率，βh和βe分别为每单位发电和供热功率的燃料消耗量；k
chp,ramp
为热电联产机组的爬坡率，δt为热电联产机组的单位调度时长；
[0011]
步骤1.2、利用式(2)得到t时刻热电联产机组的向下电灵活性供给
[0012]
[0013]
式(2)中，f
min
为热电联产机组的最小燃料投入量，r为热电联产机组背压运行时的电热比率，q
max
为热电联产机组的最大供热功率；
[0014]
步骤二、建立基于储热体综合热交换过程的固体储热灵活性供给模型，计算不同时刻固体储热可提供的向上或向下电灵活性供给：
[0015]
步骤2.1、利用式(3)得到t时刻固体储热的向上电灵活性供给
[0016][0017]
式(3)中，为固体储热电热丝的最大加热功率，为t时刻固体储热的电热丝加热功率，t
h,t
为t时刻固体储热的储热体温度，t
max
为固体储热储热体的最高温度，m为储热体质量，ch为储热体的比热容；
[0018]
步骤2.1、利用式(4)得到t时刻固体储热的向下电灵活性供给
[0019][0020]
式(4)中，为t时刻固体储热电热丝的最小加热功率，t
min
为固体储热储热体的最低温度；
[0021]
步骤三、建立基于热容量存余及充放热功率限制的储热罐灵活性供给模型，计算不同时刻储热罐可提供的向上或向下热能灵活性供给：
[0022]
步骤3.1、利用式(5)得到t时刻储热罐的向上热能灵活性供给
[0023][0024]
式(5)中，为储热罐的最大放热功率，q
hs,t
为t时刻储热罐的放热功率，s
hs,t
为t时刻储热罐的剩余热量；
[0025]
步骤3.2、利用式(6)得到t时刻储热罐的向下热能灵活性供给
[0026][0027]
式(6)中，为储热罐的最小放热功率，为储热罐的最大热容量；
[0028]
步骤四、建立基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算模型，比较固体储热与热电联产机组转换系数大小，合理分配储热罐的热能灵活性供给，并计算电热微网的向上或向下电灵活性供给：
[0029]
步骤4.1、利用式(7)得到t时刻热电联产机组的电热转换系数tr
chp,t
：
[0030][0031]
式(7)中，δfe
chp,t
为t时刻热电联产机组的电灵活性变化量，δfh
chp,t
为t时刻热电联产机组的热灵活性变化量；
[0032]
步骤4.2、利用式(8)得到t时刻固体储热的电热转换系数tr
cr,t
：
[0033][0034]
式(8)中，δfe
cr,t
为t时刻固体储热的电灵活性变化量，δfh
cr,t
为t时刻固体储热的热灵活性变化量；
[0035]
步骤4.3、利用式(9)得到t时刻的电热微网灵活性向上供给
[0036][0037]
式(9)中，为t时刻的热联产机组、固体储热与储热罐耦合运行的向上灵活性供给，并由式(10)得到；
[0038][0039]
式(10)中，为t时刻热电联产机组的最大向下热能灵活性供给，并由式(11)得到；为t时刻热电联产机组的最大向上热能灵活性供给，并由式(12)得到；为t时刻固体储热的最大向下热能灵活性供给，并由式(13)得到；
[0040][0041][0042][0043]
式(13)中，为储热灵活性分点，并由式(14)得到；fe
cr,start，1
为第1固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，2
为第2固体储热灵活性辅助变量，并由式(15)得到；
[0044][0045][0046]
步骤4.4、利用式(16)得到t时刻的电热微网灵活性向下供给
[0047][0048]
式(16)中，为热联产机组、固体储热与储热罐耦合运行的向下灵活性供给，并由式(17)得到；
[0049]
[0050]
式(17)中，为热电联产机组的灵活性分点，并由式(18)得到，为固体储热的最大向上热能灵活性供给，并由式(19)得到；
[0051][0052][0053]
式(19)中，fe
cr,start,3
为第3固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，4
为第4固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，5
为第5固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，6
为第6固体储热灵活性辅助变量，并有：
[0054][0055]
本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述含固体储热电热微网灵活性供给计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
[0056]
本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述含固体储热电热微网灵活性供给计算方法的步骤。
[0057]
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0058]
1、本发明首先建立了热电联产机组、固体储热、储热罐的灵活性供给模型，准确衡量各装置单独运行时所提供的灵活性供给，有助于灵活性资源合理规划，提高系统可靠性；
[0059]
2、本发明在上述模型基础上，进一步建立了准确考虑各装置耦合关系的综合灵活性供给模型，实现了电热微网各时刻灵活性供给的准确计算，为电热微网日前调度优化提供参考，有助于电热微网调度便捷性和安全性的提升。
附图说明
[0060]
图1为本发明基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法流程示意图。
具体实施方式
[0061]
本实施例中，如图1所示，一种基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法是按如下步骤进行：
[0062]
步骤一、建立基于电热运行区域及爬坡功率限制的热电联产机组灵活性供给模型，计算不同时刻热电联产机组可提供的向上或向下电灵活性供给：
[0063]
步骤1.1、利用式(21)得到t时刻热电联产机组的向上电灵活性供给
[0064][0065]
式(21)中，f
max
为热电联产机组的最大燃料投入量，p
chp,t
为t时刻热电联产机组的供电功率，q
chp,t
为t时刻热电联产机组的供热功率，βh和βe分别为每单位发电和供热功率的燃料消耗量，具体数值取决于装置本身特性，此处分别设为0.31和2.4，k
chp,ramp
为热电联产机组的爬坡率，δt为热电联产机组的单位调度时长；
[0066]
步骤1.2、利用式(22)得到t时刻热电联产机组的向下电灵活性供给
[0067][0068]
式(22)中，f
min
为热电联产机组的最小燃料投入量，r为热电联产机组背压运行时的电热比率，机组背压运行状态下热电联产机组的供电功率和供热功率成正比，q
max
为热电联产机组的最大供热功率；
[0069]
步骤二、建立基于储热体综合热交换过程的固体储热灵活性供给模型，计算不同时刻固体储热可提供的向上或向下电灵活性供给，储热体充电功率不仅受当前时刻储热体温度及放热功率影响，还要满足不超过设计的最大充电功率：
[0070]
步骤2.1、利用式(23)得到t时刻固体储热的向上电灵活性供给
[0071][0072]
式(23)中，为固体储热电热丝的最大加热功率，为t时刻固体储热的电热丝加热功率，t
h,t
为t时刻固体储热的储热体温度，t
max
为固体储热储热体的最高温度，m为储热体质量，ch为储热体的比热容；
[0073]
步骤2.1、利用式(24)得到t时刻固体储热的向下电灵活性供给fecdor,w
t
n：
[0074][0075]
式(24)中，为t时刻固体储热电热丝的最小加热功率，t
min
为固体储热储热体的最低温度；
[0076]
步骤三、建立基于热容量存余及充放热功率限制的储热罐灵活性供给模型，计算不同时刻储热罐可提供的向上或向下热能灵活性供给：
[0077]
步骤3.1、利用式(25)得到t时刻储热罐的向上热能灵活性供给
[0078][0079]
式(25)中，为储热罐的最大放热功率，q
hs,t
为t时刻储热罐的放热功率，s
hs,t
为t时刻储热罐的剩余热量；
[0080]
步骤3.2、利用式(26)得到t时刻储热罐的向下热能灵活性供给
[0081][0082]
式(26)中，为储热罐的最小放热功率，为储热罐的最大热容量；
[0083]
步骤四、建立基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算模型，装置热出力不同时电热转换系数不同，比较固体储热与热电联产机组转换系数大小，合理分配储热罐的热能灵活性供给，并计算电热微网的向上或向下电灵活性供给，此处仅考虑热电联产机组供热功率大于热电联产机组的灵活性分点的情况：
[0084]
步骤4.1、利用式(27)得到t时刻热电联产机组的电热转换系数tr
chp,t
：
[0085][0086]
式(27)中,δfe
chp,t
为t时刻热电联产机组的电灵活性变化量，δfh
chp,t
为t时刻热电联产机组的热灵活性变化量；
[0087]
步骤4.2、利用式(28)得到t时刻固体储热的电热转换系数tr
cr,t
：
[0088][0089]
式(28)中，δfe
cr,t
为t时刻固体储热的电灵活性变化量，δfh
cr,t
为t时刻固体储热的热灵活性变化量；
[0090]
步骤4.3、利用式(29)得到t时刻的电热微网灵活性向上供给
[0091][0092]
式(29)中，为t时刻的热联产机组、固体储热与储热罐耦合运行的向上灵活性供给，并由式(30)得到；
[0093][0094]
式(30)中，为t时刻热电联产机组的最大向下热能灵活性供给，并由式(31)得到；
[0095][0096]
式(30)中，为t时刻热电联产机组的最大向上热能灵活性供给，并由式(32)得到；
[0097][0098]
式(30)中，为t时刻固体储热的最大向下热能灵活性供给，并由式(33)得到；
[0099][0100]
式(33)中，为储热灵活性分点，由固体储热实时出力状态决定，并由式(34)得到；
[0101][0102]
式(33)中，fe
cr,start，1
为第1固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，2
为第2固体储热灵活性辅助变量并由式(35)得到；
[0103][0104]
步骤4.4、利用式(36)得到t时刻的电热微网灵活性向下供给
[0105][0106]
式(36)中，热联产机组、固体储热与储热罐耦合运行的向下灵活性供给，并由式(37)得到；
[0107][0108]
式(37)中，为热电联产机组的灵活性分点，由热电联产机组实时出力状态决定，并由式(38)得到；
[0109][0110]
式(37)中，为固体储热的最大向上热能灵活性供给，并由式(39)得到；
[0111][0112]
式(39)中，fe
cr,start,3
为第3固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，4
为第4固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，5
为第5固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，6
为第6固体储热灵活性辅助变量，并由式(40)得到；
[0113][0114]
综上所述，本发明所提出的基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法，首先计算热电联产机组、固体储热、储热罐单独运行时所能提供的灵活性供给，然后
比较固体储热与热电联产机组转换系数大小，合理分配储热罐的热能灵活性供给，计算三者同时运行时的电热微网灵活性供给。
[0115]
本实施例中，一种电子设备，包括存储器以及处理器，该存储器用于存储支持处理器执行上述方法的程序，该处理器被配置为用于执行该存储器中存储的程序。
[0116]
本实施例中，一种计算机可读存储介质，是在计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。

技术特征：
1.一种基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法，其特征在于，是按如下步骤进行：步骤一、建立基于电热运行区域及爬坡功率限制的热电联产机组灵活性供给模型，计算不同时刻热电联产机组可提供的向上或向下电灵活性供给：步骤1.1、利用式(1)得到t时刻热电联产机组的向上电灵活性供给步骤1.1、利用式(1)得到t时刻热电联产机组的向上电灵活性供给式(1)中，f
max
为热电联产机组的最大燃料投入量，p
chp,t
为t时刻热电联产机组的供电功率，q
chp,t
为t时刻热电联产机组的供热功率，β
h
和β
e
分别为每单位发电和供热功率的燃料消耗量；k
chp,ramp
为热电联产机组的爬坡率，δt为热电联产机组的单位调度时长；步骤1.2、利用式(2)得到t时刻热电联产机组的向下电灵活性供给步骤1.2、利用式(2)得到t时刻热电联产机组的向下电灵活性供给式(2)中，f
min
为热电联产机组的最小燃料投入量，r为热电联产机组背压运行时的电热比率，q
max
为热电联产机组的最大供热功率；步骤二、建立基于储热体综合热交换过程的固体储热灵活性供给模型，计算不同时刻固体储热可提供的向上或向下电灵活性供给：步骤2.1、利用式(3)得到t时刻固体储热的向上电灵活性供给步骤2.1、利用式(3)得到t时刻固体储热的向上电灵活性供给式(3)中，为固体储热电热丝的最大加热功率，为t时刻固体储热的电热丝加热功率，t
h,t
为t时刻固体储热的储热体温度，t
max
为固体储热储热体的最高温度，m为储热体质量，c
h
为储热体的比热容；步骤2.1、利用式(4)得到t时刻固体储热的向下电灵活性供给步骤2.1、利用式(4)得到t时刻固体储热的向下电灵活性供给式(4)中，为t时刻固体储热电热丝的最小加热功率，t
min
为固体储热储热体的最低温度；步骤三、建立基于热容量存余及充放热功率限制的储热罐灵活性供给模型，计算不同时刻储热罐可提供的向上或向下热能灵活性供给：步骤3.1、利用式(5)得到t时刻储热罐的向上热能灵活性供给步骤3.1、利用式(5)得到t时刻储热罐的向上热能灵活性供给
式(5)中，为储热罐的最大放热功率，q
hs,t
为t时刻储热罐的放热功率，s
hs,t
为t时刻储热罐的剩余热量；步骤3.2、利用式(6)得到t时刻储热罐的向下热能灵活性供给步骤3.2、利用式(6)得到t时刻储热罐的向下热能灵活性供给式(6)中，为储热罐的最小放热功率，为储热罐的最大热容量；步骤四、建立基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算模型，比较固体储热与热电联产机组转换系数大小，合理分配储热罐的热能灵活性供给，并计算电热微网的向上或向下电灵活性供给：步骤4.1、利用式(7)得到t时刻热电联产机组的电热转换系数tr
chp,t
：式(7)中，δfe
chp,t
为t时刻热电联产机组的电灵活性变化量，δfh
chp,t
为t时刻热电联产机组的热灵活性变化量；步骤4.2、利用式(8)得到t时刻固体储热的电热转换系数tr
cr,t
：式(8)中，δfe
cr,t
为t时刻固体储热的电灵活性变化量，δfh
cr,t
为t时刻固体储热的热灵活性变化量；步骤4.3、利用式(9)得到t时刻的电热微网灵活性向上供给步骤4.3、利用式(9)得到t时刻的电热微网灵活性向上供给式(9)中，为t时刻的热联产机组、固体储热与储热罐耦合运行的向上灵活性供给，并由式(10)得到；式(10)中，为t时刻热电联产机组的最大向下热能灵活性供给，并由式(11)得到；为t时刻热电联产机组的最大向上热能灵活性供给，并由式(12)得到；为t时刻固体储热的最大向下热能灵活性供给，并由式(13)得到；固体储热的最大向下热能灵活性供给，并由式(13)得到；
式(13)中，为储热灵活性分点，并由式(14)得到；fe
cr,start，1
为第1固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，2
为第2固体储热灵活性辅助变量，并由式(15)得到；为第2固体储热灵活性辅助变量，并由式(15)得到；步骤4.4、利用式(16)得到t时刻的电热微网灵活性向下供给步骤4.4、利用式(16)得到t时刻的电热微网灵活性向下供给式(16)中，为热联产机组、固体储热与储热罐耦合运行的向下灵活性供给，并由式(17)得到；式(17)中，为热电联产机组的灵活性分点，并由式(18)得到，为固体储热的最大向上热能灵活性供给，并由式(19)得到；大向上热能灵活性供给，并由式(19)得到；式(19)中，fe
cr,start,3
为第3固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，4
为第4固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，5
为第5固体储热灵活性辅助变量，fe
cr,start，6
为第6固体储热灵活性辅助变量，并有：2.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1所述含固体储热电热微网灵活性供给计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。3.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1所述含固体储热电热微网灵活性供给计算
方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算方法，包括：1建立基于电热运行区域及爬坡功率限制的热电联产机组灵活性供给模型，计算不同时刻热电联产机组可提供的向上或下电灵活性供给；2建立基于储热体综合热交换过程的固体储热灵活性供给模型，计算不同时刻固体储热可提供的向上或下电灵活性供给；3建立基于热容量存余及充放热功率限制的储热罐灵活性供给模型，计算不同时刻储热罐可提供的向上或下热能灵活性供给；4建立基于转换系数的含固体储热电热微网灵活性供给计算模型，分配储热罐的热能灵活性供给，并计算电热微网的向上或下电灵活性供给。本发明能合理调节各装置出力，从而能实现电热微网安全可靠运行。微网安全可靠运行。微网安全可靠运行。


技术研发人员：马英浩 王帅 杨贺钧 童金炳 张大波
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/9