考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行研究

摘要

我国“三北”地区风能资源丰富，在国家的大力推进下，我国风电发展迅猛，风电新增装机容量和累计装机容量近年均位列全球第一。然而，受电网有限的调峰能力制约，“三北”地区长期以来都存在较为严重的弃风问题。从电热联合运行的角度看，若能充分挖掘并利用现有建筑的储热能力，开展多区域电热协调，即可为风电提供更多的上网空间，这对提升系统运行灵活性、促进风电消纳有着重要意义。 本文即对考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行开展研究。首先，对建筑这一具有良好储热能力、且无需额外投资的储热设备的热动态特性进行建模，并搭建仿真模型进行仿真分析，明确影响建筑室温变化的主要因素。然后，从热力系统就地平衡而电力系统具有广域协调性、区域间资源分布差异性、风电的时空相关性等特性出发，阐述了考虑建筑储热特性的多区域电热协调的基本思想；将建筑的热动态特性等热力运行约束，与联络线运行约束等电力运行约束一起列为约束条件，以电热联合系统的运行成本最小为目标，建立了考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行模型。最后，通过算例分析验证所建立模型的有效性。算例结果表明，不同风电装机容量下区域参与多区域电热协调的能力有所不同，当某区域尚未完全利用自身建筑的储热能力便可消纳自身风电时，该区域具备参与多区域电热协调的能力；考虑到风电的时空相关性，在各区域风电量相对差值较大的情况下进行多区域电热协调，能够充分利用多区域建筑的能力，实现更多的风电消纳。 以上工作可为利用建筑储热特性促进多区域电热系统协调运行以进一步消纳弃风提供参考。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 以电热联合运行角度促进风电消纳的技术手段

1.2.1 电热联合运行基本原理

1.2.2 考虑增设储热装置的电热联合运行

1.2.3 考虑热力系统热动态特性的电热联合运行

1.3 考虑热力系统热动态特性参与电热联合运行的研究现状

1.3.1 考虑热网热动态特性参与电热联合运行的研究现状

1.3.2 考虑建筑热动态特性参与电热联合运行的研究现状

1.3.3 考虑热力系统热动态特性的多区域电热联合运行的研究现状

1.4 本文的主要研究内容及章节安排

2 建筑储热特性的建模与仿真

2.1 建筑热动态特性模型

2.1.1 散热器模型

2.1.2 围护结构模型

2.2 仿真模型的搭建

2.2.1 热源与热网模型

2.2.2 集中供热系统仿真模型

2.3 仿真结果分析

2.3.1 供热量对建筑室温的影响

2.3.2 散热量对建筑室温的影响

2.4 本章小结

3 考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行模型

3.1 考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行基本思想

3.2 联络线传输功率等效

3.3 考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行数学模型

3.3.1 目标函数

3.3.2 热力系统相关约束

3.3.3 电力系统相关约束

3.4 本章小结

4 算例分析

4.1 基础数据

4.2 建筑储热特性对电热联合系统运行的影响

4.2.1 初始参数下的算例结果与分析

4.2.2 改变建筑储热特性参数的算例结果与分析

4.3 考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行结果与分析

4.3.1 考虑风电装机容量影响的多区域电热协调运行结果与分析

4.2.2 考虑风电时空相关性的多区域电热协调运行结果与分析

4.4 本章小结

结论

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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