我国“三北”地区能源结构以煤电为主,包含了国家规划的多个大型风电基地,严重缺乏调节性能好的调峰电源,煤电机组中又存在大量热电联产(Combined Heat and Power,CHP)机组工作在“以热定电”的热电耦合运行模式,造成了电力系统调峰能力不足,难以应对大规模风力发电并网带来的随机性、波动性、间歇性问题,电力系统运行平稳性与安全性受到严重冲击,电网存在大量弃风情况及安全隐患。为了促进“三北”地区可再生能源的安全高效利用,本文从电力系统与热力系统联合协调调度的角度出发,开展了含风电并网的热电联合优化调度研究。首先,本文介绍了CHP机组的特性,以系统总煤耗最小为优化目标,构建了含风电并网的热电联合优化调度模型,综合考虑了热电联合系统的多种运行约束。提出了基于热电厂运行特性的网厂协调优化调度方案,并通过遗传算法进行求解。仿真结果表明,所提出的方案可以有效地解决多区域热电联合优化调度问题,充分发掘了CHP机组的调峰能力,为开展热电解耦的研究奠定了基础。其次,目前国家鼓励推行使用风电供热技术实现热电解耦来促进消纳弃风,本文以系统总煤耗最小为优化目标,构建了某地区包含风电供热的热电联合优化调度模型,通过网厂协调优化调度方案进行求解。基于调度结果计算了风电供热的综合效益及各利益体效益,实现了风电供热容量的优化配置。仿真结果表明,风电供热可以提高风电消纳率,降低电力系统运行成本与煤炭消耗,验证了风电供热最优容量选择方法的有效性与合理性。但是在当前集中调度、独立核算的电力体制下,风电供热的实施需要借助各项政策与补助的激励,难以得到大规模应用。最后,针对能有效消纳弃风的风电供热难以大规模推广应用的问题,本文引入了虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)概念,提出了将一定供热区域内的大型热电厂、可再生能源聚合成VPP参与大电网运行,并加入风电供热作为热负荷侧可调度资源。以VPP日运行效益最大化为优化目标,构建了含风电供热的VPP热电负荷优化调度模型,通过自适应免疫遗传算法进行求解。仿真结果表明,使用风电供热实现VPP内的热电解耦,可以有效减少VPP的出力偏差和环保代价,提高经济效益,同时相对于单独核算各利益体效益来说,VPP作为一个利益整体具有经济性优势,有利于促进风电供热的实施及新能源的并网消纳。
