基于虚拟电厂“热电解耦”的负荷优化调度及经济效益分析

发布时间：2019-09-04 06:59

【摘要】：我国北方冬季供暖期,大量热电联产机组工作在"以热定电"运行模式下,造成了系统调峰能力不足,弃风形势严峻。能有效减少弃风的风电供热由于经济效益问题和调度平台尚未完善,难以大规模推广应用。针对上述问题,该文将一定供热区域内的热电厂、风电场、光伏电站组成虚拟电厂,形成利益整体,并加入风电供热设备实现热电联产机组的"热电解耦"。首先描述了虚拟电厂的组成结构和运行方式,其次建立了虚拟电厂热电负荷优化调度模型,对比了不同的虚拟电厂运行策略,并采用自适应免疫遗传算法进行求解,实现了虚拟电厂内部热电负荷优化调度。通过算例分析,验证所建立模型的合理性与有效性;表明在虚拟电厂中加入风电供热设备的运行策略可以有效地减少出力偏差与环保代价,提高经济效益;风电供热容量在一定范围内越高或风光预测精度越高,虚拟电厂经济效益越好,同时体现了虚拟电厂作为一个利益整体的经济性优势。
【图文】：

曲线,热负荷,实际值,预测值

25]。3.2风光出力预测及热负荷需求《风电场功率预测预报管理暂行办法》要求风电场出力日预测最大误差不超过25%，风电日预测MAE一般在10%~15%之间，单个光伏电站日预测MAE在5%~8%之间。本文风电预测平均绝对误差为10.06%，光伏预测平均绝对误差为6.16%[17]。次日热负荷需求值一般由供热公司结合次日天气预测情况给出，由于用户对于供热舒适度的感知处于一个范围之内，并且气温预测较为准确，故本文中次日热负荷需求预测值与实际需求值保持一致。不可控电源出力预测曲线、实际出力曲线以及热负荷需求值曲线见图3。3.3优化算法本文采用了自适应免疫遗传算法进行寻优。自适应免疫遗传算法的原理及实现参见文献[26]，算法参数为：种群规模M=100；遗传代数G=200；t/(15min)光电站出力风M/W05015030602000100负荷需求热M/W26030028090风电(预测)风电(实际)光伏(预测)光伏(实际)图3热负荷需求值、风光出力实际值及预测值Fig.3Thepredictivevalueandactualvalueofwindandphotovoltaicpowerandheatloaddemand自适应交叉、变异概率为Pc1=0.9，Pc2=0.5，Pm1=0.1，Pm2=0.01；疫苗阈值为αv=0.8，βv=0.2，接种系数为cv=0.3。3.4仿真结果分析3.4.1不同运行策略对VPP的影响分析热电厂中的抽凝CHP机组在运行于“以热定电”模式时，其电出力已经不能降低，即不具备向下调峰能力，但是由图2所示的热电运行区域可知，这类型机组具有一定的向上调峰能力，为了分析抽凝CHP机组的调峰能力对VPP经济效益的影响，以及加入风电供热对VPP的影响，本小节对比了3种不同热电厂运行策略下的VPP经济效益及出力偏差，其中策略3中的风电供热容量上限为10MW。表1给出了对比?

策略,环保,热电厂

为0时的等效弃风弃光总量。对比策略1和策略2可以看出，由于策略2只能实现CHP机组向上调峰，来应对风光出力不足的情况，并不能对于消纳弃风弃光起到作用。而策略3的等效弃电量只有14MWh，这说明加入风电供热实现CHP机组的向下调峰，可以为风光多发情况下的并网提供更多空间，等效提高了可再生能源的消纳率。表1中同时列出了三种不同热电厂运行策略下的VPP环保代价，相对于策略1，策略2与策略3在经济效益提高的同时，环保代价也在提高，并且策略2的环保代价明显高于策略1和策略3。为了详尽分析造成此种情况的原因，，图4给出了各个运行时段，策略1和策略2的VPP中热电厂电出力情况及VPP环保代价对比，图5给出了各个运行时段，t/(15min)PVP境代价环/元1050012501450306011501350电热电出力厂M/W20030025090策略2策略1PVP力偏差出M/W50500策略2策略1策略1策略2图4策略1和策略2热电厂出力和环保代价对比Fig.4ThecomparisonofCHPoutputandVPPenvironmentalcastsforstartegy1andstartegy2t/(15min)PVP境代价环/元1050012501450306011501350电厂电热力出M/W20030025090策略2策略1PVP力偏差出M/W50500策略2策略1策略1策略2图5策略1和策略3热电厂出力和环保代价对比Fig.5ThecomparisonofCHPoutputandVPPenvironmentalcastsforstartegy1andstartegy2策略1和策略3的VPP中热电厂电出力情况及VPP环保代价对比。图4中，在策略1中VPP出力偏差大于0的时段(例如时段1—2、20—34、78—90等)，策略2中的VPP出于经济利益激励，使CHP机组开始向上调峰并实现了完全补偿VPP出力偏差(出力偏差减为0)。此时虽然VPP
【作者单位】：华北电力大学控制与计算机工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(61240037)~~
【分类号】：TM73

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