本發(fā)明屬于電力優(yōu)化領(lǐng)域，具體涉及一種用于儲熱消納棄風(fēng)的電力分配方法。

背景技術(shù)：

冬季我國“三北”地區(qū)為滿足居民、工業(yè)供暖需求，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組一般以“以熱定電”模式運(yùn)行，系統(tǒng)調(diào)峰能力顯著降低。在負(fù)荷低谷時段，系統(tǒng)為了保證供熱，不得不大量棄風(fēng)。2012年全國棄風(fēng)電量約200億千瓦時，棄風(fēng)率約為20％。2013年遼寧，風(fēng)電上網(wǎng)電量100.3億千瓦時，棄風(fēng)電量10.4億千瓦時，其中冬季供熱期棄風(fēng)占棄風(fēng)總量的68％，采用儲熱消納棄風(fēng)已引起各國的關(guān)注。文獻(xiàn)《考慮風(fēng)電不確定性的熱電廠蓄熱罐運(yùn)行策略》分析了熱電廠通過配置電鍋爐來解耦“以熱定電”的約束，進(jìn)而降低強(qiáng)迫出力，提高風(fēng)電吸納率的方案。文獻(xiàn)《電供熱價格機(jī)制研究及經(jīng)濟(jì)性分析》對風(fēng)電供熱的經(jīng)濟(jì)性以及風(fēng)電供熱的價格機(jī)制進(jìn)行了研究，具有一定實(shí)踐意義。

我國東北嘗試用固體相變儲熱裝置消納棄風(fēng)，即電網(wǎng)有大量棄風(fēng)時，儲熱裝置利用棄風(fēng)電存儲熱量，用于持續(xù)向熱用戶供熱。固體相變儲熱消納棄風(fēng)的方案減排效益明顯，對環(huán)境友好，但該方案的大規(guī)模推廣需要解決風(fēng)電場和儲熱企業(yè)的分配問題。儲熱消納棄風(fēng)電力與傳統(tǒng)電力有很大區(qū)別：(1)棄風(fēng)運(yùn)行成本接近零，棄風(fēng)量隨機(jī)且不可控，基本無價格彈性；(2)儲熱企業(yè)需求價格彈性大，可控，屬于在時間軸上可移動的負(fù)荷；(3)傳統(tǒng)電力市場的發(fā)電出力在一定范圍內(nèi)可調(diào)度，但需求側(cè)彈性小。因此需要針對其特點(diǎn)提供一種電力分配優(yōu)化方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種用于儲熱消納棄風(fēng)的電力分配方法。

用于儲熱消納棄風(fēng)的電力分配方法，包括如下步驟：

第一步：首先進(jìn)行日前棄風(fēng)預(yù)評估：風(fēng)電場控制終端向電網(wǎng)調(diào)度中心發(fā)送風(fēng)電預(yù)測出力，電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)電預(yù)測出力和負(fù)荷數(shù)據(jù)，計算日前客觀棄風(fēng)序列數(shù)據(jù)；

第二步：通過電網(wǎng)調(diào)度中心向棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端下發(fā)日前客觀棄風(fēng)序列數(shù)據(jù)，棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端向電網(wǎng)調(diào)度中心反饋本企業(yè)的電采暖用電計劃曲線數(shù)據(jù)；

第三步：電網(wǎng)調(diào)度中心進(jìn)行日內(nèi)棄風(fēng)評估，根據(jù)日內(nèi)常規(guī)機(jī)組實(shí)際計劃出力以及風(fēng)電超短期功率預(yù)測出力，計算當(dāng)前時刻的客觀棄風(fēng)量，并依據(jù)棄風(fēng)排序確定每個風(fēng)電場當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量，并向棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端和風(fēng)電場控制終端發(fā)送當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量；

第四步：棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端和風(fēng)電場控制終端收到當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量后，向電網(wǎng)調(diào)度中心反饋報價數(shù)據(jù)，電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)報價數(shù)據(jù)和當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量進(jìn)行匹配，再分配各個棄風(fēng)儲熱企業(yè)獲得的棄風(fēng)量，并將棄風(fēng)量信息發(fā)送至棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端。

電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)報價數(shù)據(jù)和當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量進(jìn)行匹配方法如下：

第i個風(fēng)電場控制終端和第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端報價分別采用線性報價模型B_i和H_j：

B_i＝α_i+β_iP_i

其中：α_i、β_i為第i個風(fēng)電場控制終端的決策變量；P_i為第i個風(fēng)電場控制終端的棄風(fēng)上網(wǎng)電量；為第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端的最大儲熱需求；D_j為第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端最終獲得的棄風(fēng)量；λ_j為第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端的決策變量；

電網(wǎng)調(diào)度中心對出清模型進(jìn)行求解，得到風(fēng)電場的出力曲線，下發(fā)給風(fēng)電場控制終端；同時電網(wǎng)調(diào)度中心也向各棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端下達(dá)最終獲得的棄風(fēng)量；所述的出清模型為：

其中：M為風(fēng)電場控制終端數(shù)量，為第i個風(fēng)電場的最大棄風(fēng)量，N為棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端數(shù)量。

根據(jù)日前常規(guī)機(jī)組的開機(jī)計劃出力，考慮常規(guī)機(jī)組的最小技術(shù)出力，使用電網(wǎng)的預(yù)測負(fù)荷出力減常規(guī)電源最小技術(shù)出力，得到風(fēng)電接納空間預(yù)測風(fēng)電出力為則前客觀棄風(fēng)序列為：

所述的電采暖用電計劃曲線數(shù)據(jù)由棄風(fēng)供熱企業(yè)控制終端根據(jù)日前客觀棄風(fēng)序列數(shù)據(jù)制定。

本發(fā)明提出了一種用于儲熱消納棄風(fēng)的電力分配方法，該方法基于日前客觀棄風(fēng)預(yù)評估和日內(nèi)客觀棄風(fēng)評估，允許存在棄風(fēng)的風(fēng)電場和棄風(fēng)供熱企業(yè)通過控制終端共同使用線性供給函數(shù)模型參與電力分配過程。該方案具有以下特點(diǎn)：進(jìn)行日前客觀棄風(fēng)預(yù)評估和日內(nèi)客觀棄風(fēng)評估，明確電網(wǎng)實(shí)際存在的棄風(fēng)量；采用競價數(shù)據(jù)的交互設(shè)計，允許風(fēng)電場和棄風(fēng)供熱企業(yè)通過控制終端共同參與電力分配過程，進(jìn)一步優(yōu)化分配過程。

附圖說明

圖1是儲熱消納棄風(fēng)市場的棄風(fēng)出清量；

圖2是儲熱消納棄風(fēng)市場的出清價格。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說明。

第一步：首先進(jìn)行日前棄風(fēng)預(yù)評估：風(fēng)電場控制終端向電網(wǎng)調(diào)度中心發(fā)送風(fēng)電預(yù)測出力，電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)電預(yù)測出力和負(fù)荷數(shù)據(jù)，計算日前客觀棄風(fēng)序列數(shù)據(jù)。具體可以根據(jù)日前火電、水電等常規(guī)機(jī)組的開機(jī)計劃出力，考慮常規(guī)機(jī)組的最小技術(shù)出力，使用電網(wǎng)的預(yù)測負(fù)荷出力減常規(guī)電源最小技術(shù)出力，得到風(fēng)電接納空間預(yù)測風(fēng)電出力為則前客觀棄風(fēng)序列為：

第二步：通過電網(wǎng)調(diào)度中心向棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端下發(fā)日前客觀棄風(fēng)序列數(shù)據(jù)，棄風(fēng)供熱企業(yè)控制終端根據(jù)日前客觀棄風(fēng)序列數(shù)據(jù)制定電采暖用電計劃曲線數(shù)據(jù)，然后棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端向電網(wǎng)調(diào)度中心反饋本企業(yè)的電采暖用電計劃曲線數(shù)據(jù)；

第三步：電網(wǎng)調(diào)度中心進(jìn)行日內(nèi)棄風(fēng)評估，根據(jù)日內(nèi)常規(guī)機(jī)組實(shí)際計劃出力以及風(fēng)電超短期功率預(yù)測出力，計算當(dāng)前時刻的客觀棄風(fēng)量，并依據(jù)棄風(fēng)排序確定每個風(fēng)電場當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量，并向棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端和風(fēng)電場控制終端發(fā)送當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量；

第四步：棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端和風(fēng)電場控制終端收到當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量后，向電網(wǎng)調(diào)度中心反饋報價數(shù)據(jù)，電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)報價數(shù)據(jù)和當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量進(jìn)行匹配，再分配各個棄風(fēng)儲熱企業(yè)獲得的棄風(fēng)量，并將棄風(fēng)量信息發(fā)送至棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端。

第五步：電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)報價數(shù)據(jù)和當(dāng)前時刻的棄風(fēng)量進(jìn)行匹配方法如下：第i個風(fēng)電場控制終端和第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端報價分別采用線性報價模型B_i和H_j：

B_i＝α_i+β_iP_i

其中：α_i、β_i為第i個風(fēng)電場控制終端的決策變量；P_i為第i個風(fēng)電場控制終端的棄風(fēng)上網(wǎng)電量；為第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端的最大儲熱需求；D_j為第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端最終獲得的棄風(fēng)量；λ_j為第j個棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端的決策變量；

電網(wǎng)調(diào)度中心對出清模型進(jìn)行求解，得到風(fēng)電場的出力曲線，下發(fā)給風(fēng)電場控制終端；同時電網(wǎng)調(diào)度中心也向各棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端下達(dá)最終獲得的棄風(fēng)量；所述的出清模型為：

其中：M為風(fēng)電場控制終端數(shù)量，為第i個風(fēng)電場的最大棄風(fēng)量，N為棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端數(shù)量。

第六步：確認(rèn)棄風(fēng)電力交易，風(fēng)電場t上網(wǎng)電量分為兩部分：正常上網(wǎng)電量和在儲熱消納棄風(fēng)市場消納的棄風(fēng)量假設(shè)C_w為正常風(fēng)電上網(wǎng)電價，為儲熱消納棄風(fēng)市場電力出清價格，則風(fēng)電場t時刻的收益R_W為

對于棄風(fēng)供熱企業(yè)，其消耗的電量分為正常上網(wǎng)電荷和在儲熱消納棄風(fēng)市場認(rèn)購的電量假設(shè)正常網(wǎng)電價格為C_grid，則棄風(fēng)供熱企業(yè)需要支出的費(fèi)用R_H為

本發(fā)明中電網(wǎng)調(diào)度中心、棄風(fēng)儲熱企業(yè)控制終端和風(fēng)電場控制終端均可以采用現(xiàn)有的PC機(jī)、服務(wù)器等形式實(shí)現(xiàn)。

以下結(jié)合附圖，以實(shí)施例作詳細(xì)說明。測試算例根據(jù)上述方法實(shí)現(xiàn)，具體數(shù)據(jù)和結(jié)果如下：包含10個風(fēng)電場和5個棄風(fēng)供熱企業(yè)，總共15個競爭主體。10個風(fēng)電場的棄風(fēng)數(shù)據(jù)由2013年遼寧省某風(fēng)電場類比得到。每個儲熱消納棄風(fēng)的交易時段為15分鐘。

首先進(jìn)行日前客觀棄風(fēng)預(yù)評估，得到10個風(fēng)電場的日前客觀棄風(fēng)序列。該客觀棄風(fēng)序列可用于熱電供熱企業(yè)未來24小時內(nèi)儲熱計劃的實(shí)施。然后，在日內(nèi)，電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)當(dāng)前的日內(nèi)火電、水電等常規(guī)機(jī)組實(shí)際計劃出力、風(fēng)電超短期功率預(yù)測出力以及負(fù)荷數(shù)據(jù)，計算前15分鐘的客觀棄風(fēng)序列，并發(fā)布在聯(lián)合調(diào)度平臺。風(fēng)電場與棄風(fēng)供熱企業(yè)根據(jù)聯(lián)合調(diào)度中心的棄風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行報價決策，最后的棄風(fēng)量出清結(jié)果如圖1所示，出清價格如圖2所示。

對比圖1和2，可以發(fā)現(xiàn)在棄風(fēng)較多時，風(fēng)電場就會報比較低的價格，保證己方的棄風(fēng)盡可能多的上網(wǎng)。而棄風(fēng)較多時，市場出清價格一般較低，此時儲熱企業(yè)會愿意接受更多的棄風(fēng)?？梢?，儲熱消納棄風(fēng)的市場出清價格隨著市場供給充裕度的變化會有較大變化。故本發(fā)明采用供給函數(shù)模型能很好地調(diào)節(jié)電力市場的分配。