基于二级热网电锅炉调峰的热电联合调度方法研究

我国“三北”地区电网以煤电为主,缺乏水电、燃气、燃油等灵活调节的调峰电源,且由于供暖需求,热电机组又在燃煤机组中占了很大比重。因而,在冬季夜间热负荷高峰、电负荷低谷以及风力大发时段,因热电机组“以热定电”功率过高,系统调峰异常困难,弃风现象特别严重。为了消纳弃风,本文提出了二级热网(换热站)增设调峰电锅炉方案。并以此供热系统为基础,对调峰电锅炉启停控制、热网热平衡、全系统电热联合调度以及方案的经济性等问题进行了全面、系统研究。首先,论文在分析“三北”地区产生弃风现象机理的基础上,提出了在二级热网增设调峰电锅炉的消纳弃风方案。并以此供热系统为基础,研究了热网调峰电锅炉的启停控制策略,在分析热电机组供热特性的基础上,建立了一级热网、二级热网的供热平衡方程。其次,论文在热力系统供热平衡的基础上,以煤耗量为目标函数,构建了一种电负荷由全网机组平衡、热负荷由各热电厂与调峰电锅炉就地平衡、计及热电机组电功率上下限与抽汽量之间的函数关系、且对风电弃风进行惩罚的热电联合优化调度模型,并针对热电联合优化调度模型中等式约束多、不等式约束上下限变化的特点,在基本粒子群算法的基础上引入罚函数和约束自调节加以改进,利用改进粒子群算法求解热电联合优化调度模型。然后,论文在算例分析的基础上阐述了二级热网增设调峰电锅炉方案的消纳弃风机理,并研究了热网电锅炉调峰方案、电锅炉容量对全系统煤耗量、弃风量的影响。最后,论文从经济性方面研究了二级热网增设调峰电锅炉方案的可行性。以上网电费、供热收入为收益,电锅炉折旧、运行费用、电费以及机组燃煤消耗为成本,建立了整个热电联合系统的利润计算模型,计算了本文方案的临界电价,同时分析了需求侧分时电价和上网侧分时电价对本文方案利润的影响。研究及算例分析表明,二级热网增设调峰电锅炉方案能优化系统供电、热电机组供热曲线,在减少热电机组供热峰值、“以热定电”功率的同时增加电网负荷谷值,从而为风电提供更大上网空间,提升风电消纳率。