一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法

摘要

本发明公开了一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法。内容包括：采集日前预测风电受阻信息；依据采集信息，利用模糊隶属度函数划分风电受阻时段；确定分时电价信息即各时段电价信息；根据生成的分时电价信息计算引导的蓄热电锅炉响应功率；分别计算分时电价引导后与未利用分时电价的风电受阻电量和蓄热电锅炉购电成本，验证方法的合理性。本发明提供一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法，充分利用蓄热电锅炉负荷响应能力的灵活性与电力市场需求侧响应机制的契合性，进一步解决风电大规模接入电网送出受阻问题。

说明书

技术领域

本发明属于大规模风电并网控制技术领域，尤其涉及一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法。

背景技术

随着风光电并网容量日益增大,风电出力随机波动对其接入电网后送出能力的影响也水涨船高，风电受阻与调峰压力直接导致严重的弃风问题与电网安全问题，电力供需矛盾愈演愈烈，因此受阻风电消纳问题的解决也愈发紧迫。

目前针对风电场/群接入电网引起系统风电消纳受阻问题，传统的控制方法多从电力供应侧入手，风电受阻时段不得不通过弃风减少发电量来解决缺额问题，或者通过外送风电跨区电力互济消纳调峰。对负荷侧可调节负荷与常规机组采取直接控制的办法一方面削减了负荷响应的积极性，一方面造成风电资源损失。

综上所述,现有的控制方法没有充分利用负荷侧响应潜力与电力市场机制的灵活性。因此,我们在以上研究的基础上,提出一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法,利用电力市场需求侧响应机制对蓄热电锅炉负荷的运行状态进行优化，满足蓄热电锅炉负荷收益增大的同时，亦可缓解电力系统因风电集群接入带来的风电送出受阻压力。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法，用于解决风电大规模接入电网送出受阻问题,为电网调度提供参考。为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法，其特征是所述方法包括：

1.一种蓄热电锅炉负荷响应电网调峰的短时间尺度控制方法，其特征在于, 所述控制方法在一个调度时段内包括以下步骤:

S1:采集日前预测风电受阻信息、负荷预测等信息；

S2:依据采集信息，利用模糊隶属度函数划分风电受阻时段；

S3:确定分时电价信息即各时段电价信息；

S4:根据生成的分时电价信息计算引导的蓄热电锅炉响应功率；

S5:分别计算分时电价引导后与未利用分时电价的风电受阻电量和蓄热电锅炉购电成本，验证方法的合理性。

2.所述S1包括以下步骤：

S101:获取风电典型日前预测出力P

S102:依据采集信息计算电网等效负荷P

S103:定义风电受阻额P

3.所述S2包括以下步骤：

S201:根据风电受阻信息确定模糊隶属度函数；

S202:利用获得的隶属度结果划分风电受阻电价时段T

4.所述S3包括以下步骤:

S301:依据市场出清价格(MCP)制定单一制电价e

S302:根据各时段的风电受阻量，确定风电受阻电价浮动系数α、β、…、γ；

S303:依据得到信息制定风电受阻时段电价e

5.所述S4包括以下步骤:

S401:采集蓄热电锅炉负荷参数与状态信息，包括蓄热电锅炉负荷总数N，电热转换系数

S402:采集电力用户历史电价e

S403:依据采集用户历史用电信息确定用户用电需求价格弹性系数E，包括自弹性系数E(t,t)与交叉弹性系数E(t,s)；

S404:依据得到信息确定分时电价引导的蓄热电锅炉各时段最佳响应功率

6.所述S5包括以下步骤:

S501:根据S4的分配结果计算分时电价响应后的风电受阻电量W′

S502:根据S4的分配结果计算分时电价响应后的蓄热电锅炉负荷购电成本C

S503:根据S4的分配结果生成各个蓄热电锅炉负荷日前运行计划P′

本发明提供了一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法。包括:采集日前预测风电受阻信息；依据采集信息，利用模糊隶属度函数划分负荷风电受阻时段；确定分时电价信息即各时段电价信息；根据生成的分时电价信息计算引导的蓄热电锅炉响应功率；分别计算分时电价引导后与未利用分时电价的风电受阻电量和蓄热电锅炉购电成本，验证方法的合理性。充分利用蓄热电锅炉负荷的响应能力的灵活性与电力市场需求侧响应机制的契合性，进一步解决风电大规模接入电网风电受阻问题，对改善电网消纳风电水平具有积极作用。

附图说明

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1是本发明提供的一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法流程图；

图2蓄热电锅炉响应前后等效负荷曲线；

具体实施方式

为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的典型实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

图1是基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法的流程图。图1中，本发明提供的一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法流程图包括：

S1:采集日前预测风电受阻信息、负荷预测信息；

S2:依据采集信息，利用模糊隶属度函数划分风电受阻时段；

S3:确定分时电价信息即各时段电价信息；

S4:根据生成的分时电价信息计算引导的蓄热电锅炉响应功率；

S5:分别计算分时电价引导后与未利用分时电价的风电受阻电量和蓄热电锅炉购电成本，验证方法的合理性。

根据权利要求1所述的一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法,其特征在于,所述S1包括以下步骤:

S101:获取风电典型日前预测出力P

S102:依据采集信息计算电网等效负荷P

P

S103:定义风电受阻额P

①当风电接入电网后出现风电受阻，即P

②当未出现风电受阻，即P

P

根据权利要求1所述的一种蓄热电锅炉负荷响应电网调峰的短时间尺度控制方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：

S201:根据风电受阻信息确定模糊隶属度函数。

利用得到的等效负荷信息P

S202:利用获得的隶属度结果划分风电受阻电价时段T

首先针对风电未受阻时段的划分，在结合获得信息基础上采用经验法对各风电受阻时段划分。

当等效负荷曲线某点d属于风电未受阻、风电受阻时段概率

当等效负荷曲线某点d属于风电未受阻、风电受阻时段概率

根据权利要求1所述的一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法,其特征在于,所述S3包括以下步骤:

S301:依据典型日市场出清价格(MCP)制定单一制电价e

S302:根据各时段的风电受阻量，确定风电受阻电价浮动系数α、β、…、γ；

依据得到的风电受阻时段划分结果，利用不同时段用电量所占比例确定电价浮动系数α、β、…、γ。

式中，t

S303:依据得到信息制定风电受阻时段电价e

根据权利要求1所述的一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：

S401:采集蓄热电锅炉负荷参数与状态信息，包括蓄热电锅炉负荷总数N，额定运行功率

S402:采集电力用户历史电价e

S403:依据采集用户历史用电信息确定用户用电需求价格弹性系数E，包括自弹性系数E(t,t)与交叉弹性系数E(t,s)，自弹性系数反映了t时刻的电价变化对t时刻用电需求的影响，交叉弹性系数反映的是t时刻的电价变化对s时刻用电需求的影响；

式中，e

S404:依据得到信息确定分时电价引导的蓄热电锅炉各时段最佳响应功率

若依据分时电价引导的蓄热电锅炉响应功率在其出力范围内

式中，

②若依据分时电价引导的蓄热电锅炉响应功率不在其出力范围内即

③若依据分时电价引导的蓄热电锅炉响应功率不在其出力范围内即

根据权利要求1所述的一种基于分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的响应控制方法，其特征在于，所述S5包括以下步骤：

S501:根据S4的分配结果计算分时电价响应后的风电受阻电量W′

S502:根据S4的分配结果计算分时电价响应后的蓄热电锅炉负荷购电成本C

S503:根据S4的分配结果生成各个蓄热电锅炉负荷日前运行计划

实施例2：

西北某城市拟建设4×12MW的蓄热式电锅炉给某住宅小区供暖，电热转换系数为0.98，蓄热容量为120MWh。该地区建有单机容量为2MW、总装机容量为70MW 的风电场；共有3台火电机组，在风力不足时提供辅助调节，总装机容量为400MW，相关运行参数如表1所示。

表1常规电源机组运行参数表

采集某典型日风电出力和负荷运行功率日前预测信息，如下表所示：

表2负荷功率与风电出力的日前时间尺度预测值

以此为例，本发明提供的一种蓄热电锅炉负荷响应电网调峰的短时间尺度控制方法包括：

S1：采集日前预测风电出力受阻信息，计算电网风电受阻信息。得到日前风电受阻信息如表3。

表3风电受阻信息

S2：依据采集信息，利用模糊隶属度函数划分风电受阻时段；

在典型日的基础上依据所述方法对负荷峰谷时段进行划分，结合负荷以及风电出力历史信息，最后得到风电受阻时段信息。

S3：确定分时电价信息即各时段电价信息；

结合负荷信息计算可作为引导负荷运行的电价信息，得到风电受阻时段电价结果如表4所示。

表4风电受阻时段电价计算结果

S4：根据生成的分时电价信息计算引导的蓄热电锅炉负荷响应功率；

基于S2和S3的计算结果与获取的蓄热电锅炉运行信息，根据式(10)可确定各时刻下所得分时电价引导的蓄热电锅炉负荷响应功率。

表5日前尺度下分时电价引导蓄热电锅炉负荷消纳受阻风电的运行计划

S5：分别计算分时电价引导后与未利用分时电价的风电受阻电量和蓄热电锅炉购电成本，验证方法的合理性。

各蓄热电锅炉负荷响应调节控制前后，电网的等效负荷运行功率变化情况如图2所示，蓄热电锅炉响应后风电受阻电量如表6所示。

表6风电受阻电量变化情况

从图2可以看出，在蓄热电锅炉响应后负荷曲线峰谷差明显缩小，由表6可知风电受阻时段受阻电量显著减小，有效解决的电网接入风电送出受阻问题。

根据S4的分配结果计算分时电价响应前后的日前时间尺度下蓄热电锅炉负荷购电成本，所得结果如表7所示。经过对比验证可知，利用分时电价机制，在保证蓄热电锅炉负荷成本降低的基础上，有效地减小了风电受阻问题。

表7日前尺度下蓄热电锅炉负荷响应前后购电成本最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。