本發(fā)明涉及屬于電力系統(tǒng)調度自動化技術領域，更具體地，涉及一種考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的實時發(fā)電計劃優(yōu)化方法。

背景技術：

近年來,從傳統(tǒng)工業(yè)的自備熱電廠到區(qū)域性的集中供熱熱電廠，熱電聯(lián)產(chǎn)機組也從原來集中在50mw以下的小機組向更大容量的燃煤、燃氣機組發(fā)展。大型電站熱電聯(lián)產(chǎn)化將是未來大型火電站發(fā)展的一種趨勢，大型電站熱電聯(lián)產(chǎn)化在保持蒸汽與發(fā)電的高效與大容量的基礎上，能提供滿足工業(yè)鍋爐負荷的需求，取代工業(yè)鍋爐，并可以保持熱力供應的高效性。熱電聯(lián)產(chǎn)實施集中供熱，有利于提高能源綜合利用率、節(jié)能減排以及改善環(huán)境，也有利于完善區(qū)域電網(wǎng)結構、增強區(qū)域電網(wǎng)供電的可靠性和安全性，有著良好的經(jīng)濟社會效益。

“以熱定電”是熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行原則，熱電廠根據(jù)熱負荷的需要，確定最佳運行方案，并以滿足熱負荷的需要為主要目標。電力調度部門在制定熱電廠電力調度曲線時，須充分考慮供熱負荷曲線和節(jié)能因素，要求不能以電量指標限制熱電廠對外供熱?，F(xiàn)有熱電聯(lián)產(chǎn)調控方式一般為調度部門在日前發(fā)電計劃曲線的基礎上根據(jù)實時供熱情況進行人工調整以滿足實時供熱要求，日前發(fā)電計劃編制階段，根據(jù)供熱電廠報送的日前供熱流量預測曲線，結合實測供熱工況圖判斷供熱所需開機臺數(shù)、發(fā)電出力要求，確定廠內開機臺數(shù)、供熱機組是否供熱、是否為強制成交機組安排發(fā)電計劃曲線。

隨著越來越多的燃煤、燃氣機組改造為熱電聯(lián)產(chǎn)機組投入運行后，現(xiàn)有以人工干預為主、粗放型的熱電聯(lián)產(chǎn)機組實時調控方式已無法滿足大電網(wǎng)安全經(jīng)濟一體化運行要求。因此，如何根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行特性、供熱需求以及電網(wǎng)安全經(jīng)濟一體化的運行要求實現(xiàn)對熱電聯(lián)產(chǎn)機組發(fā)電計劃曲線實時自動滾動修編和閉環(huán)控制值得深入研究。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有熱電聯(lián)產(chǎn)調控方式存在的不足，本發(fā)明提供了一種考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的實時發(fā)電計劃優(yōu)化方法，在自動采集供熱流量等量測、熱-電負荷轉換基礎上引入熱電聯(lián)產(chǎn)運行約束的數(shù)學模型，在現(xiàn)有的實時發(fā)電計劃自動滾動編制時同時考慮熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱要求以及電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行要求，實現(xiàn)對熱電聯(lián)產(chǎn)機組發(fā)電計劃曲線自動滾動修編和閉環(huán)控制的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的實時發(fā)電計劃優(yōu)化方法，包括如下步驟：

01)定義并維護熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱類型，供熱類型包含強制成交和自由成交兩種，強制成交機組發(fā)電計劃曲線即為實時采集轉換的熱電負荷下限，自由成交機組發(fā)電計劃曲線必須滿足實時采集轉換的熱電負荷上限和熱電負荷下限區(qū)間約束；

02)新增熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱電負荷對應表及熱電映射關系解析功能，熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱電負荷對應表儲存熱電聯(lián)產(chǎn)電廠提供的熱-電負荷映射關系，字段屬性包含序號、電廠名稱、機組名稱、熱電負荷上限、熱電負荷下限、供熱流量、壓力和溫度。通過序號、電廠名稱、機組名稱唯一確定供熱流量、壓力、溫度和熱電負荷限值的映射關系。熱電映射關系解析功能負責將熱電聯(lián)產(chǎn)電廠上送的機組熱-電負荷映射文件進行解析并存儲到熱電負荷對應表；

03)在現(xiàn)有電力調控系統(tǒng)前置應用定義熱電聯(lián)產(chǎn)機組采集量測點名稱后，通過現(xiàn)有的104網(wǎng)絡規(guī)約實時采集供熱流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，轉發(fā)給scada應用；

04)新增熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱-電數(shù)據(jù)轉換處理功能，負責將實時采集的熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，通過前述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱電負荷對應表轉換為熱電負荷上限和熱電負荷下限，并對機組當前實際出力和未來若干小時發(fā)電計劃曲線與熱電負荷限值比較，發(fā)送越限告警；

05)通過現(xiàn)有的實時發(fā)電計劃應用獲取滾動編制未來若干小時發(fā)電計劃所需的物理模型、運行方式以及各類運行數(shù)據(jù)，啟動靈敏度計算，得到調度中心所轄全網(wǎng)監(jiān)視元件對機組的靈敏度信息；

06)發(fā)電計劃優(yōu)化模型通過優(yōu)化數(shù)據(jù)接口讀取超短期系統(tǒng)負荷預測、機組運行數(shù)據(jù)、約束條件、所述步驟01)熱電聯(lián)產(chǎn)機組類型、所述步驟04)熱電負荷限值和所述步驟05)計算得到的靈敏度結果信息；

07)根據(jù)所述步驟06)獲取得到的所有輸入數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有實時發(fā)電計劃優(yōu)化模型基礎上，引入熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行約束，進行安全經(jīng)濟一體化計劃優(yōu)化求解時考慮不同類型熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱電負荷限值約束，即滿足：a)無網(wǎng)絡越限條件下，對于強制成交機組，若日前發(fā)電計劃偏離熱電負荷下限則調整到熱電負荷下限；對于自由成交機組，若日前發(fā)電計劃高于熱電負荷上限則調整到熱電負荷上限，若日前發(fā)電計劃低于熱電負荷下限則調整到熱電負荷下限，若日前發(fā)電計劃曲線在熱電負荷上下限之間則不調整。b)存在網(wǎng)絡越限條件下，對于強制成交機組，若日前發(fā)電計劃偏離熱電負荷下限則調整到熱電負荷下限；對于自由成交機組允許在熱電負荷上下限之間根據(jù)消除網(wǎng)絡越限需要進行最優(yōu)化調整。

08)將所述步驟07)的優(yōu)化計算結果即機組發(fā)電計劃曲線發(fā)送scada計劃值表，現(xiàn)有agc應用的熱電聯(lián)產(chǎn)機組讀取對應計劃值后下發(fā)指令給電廠執(zhí)行。

步驟06)中，所述的發(fā)電計劃優(yōu)化模型為安全約束經(jīng)濟調度優(yōu)化模型。

步驟07)中，熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行約束的建模方法如下：

由于強制供熱機組無論是否存在網(wǎng)絡越限，均需要滿足熱電負荷下限，因此約束條件描述為：

pi,t^qplanset＝pi,h-min^qplanset(i,t)∈qplanset

式中：pi,t^qplanset為強制成交機組計劃集合qplanset中機組i在t時的計劃出力等于機組i的熱電負荷下限pi,h-min^qplanset；

由于自由成交機組首先必須滿足熱電負荷上下限運行要求，因此約束條件描述為：

pi,h-minui,t^zplanset≤pi,t^zplanset≤pi,h-maxui,t^zplanset(i,t)∈zplanset

式中：pi,h-min^zplanset與pi,h-max^zplanset分別為自由成交機組i的熱電負荷下限與熱電負荷上限，ui,t為機組i在t時段的開停狀態(tài)，pi,t^zplanset為自由成交機組計劃集合zplanset中機組i在t時段的計劃出力；

但由于自由成交機組在網(wǎng)絡存在越限和網(wǎng)絡不存在越限兩種情況下在步驟07)中所述的調整原則不一樣，為了實現(xiàn)自由成交機組在滿足熱電負荷上下限約束條件后再根據(jù)網(wǎng)絡約束情況的機組出力靈活優(yōu)化決策，在現(xiàn)有優(yōu)化目標中增加熱電聯(lián)產(chǎn)機組計劃偏離日前發(fā)電計劃的偏差懲罰成本分量：

式中：為自由成交機組i在t時的初始日前發(fā)電計劃，pi,t為自由成交機組i在t時的計劃出力，nt為實時發(fā)電計劃計算周期所含時段數(shù)；ni為系統(tǒng)中自由成交機組數(shù)；為自由成交機組i在t時段的偏差懲罰成本，懲罰越重，松弛的優(yōu)先級越低，越不易被突破，反之懲罰越小，松弛的優(yōu)先級越高，越容易被突破，結合優(yōu)化模型的成本函數(shù)，只要選擇的自由成交機組偏差懲罰系數(shù)低于網(wǎng)絡越限松弛懲罰成本而高于其他約束懲罰成本，就可以實現(xiàn)對自由成交機組的實際運行要求。

本發(fā)明在現(xiàn)有實時發(fā)電計劃滾動編制的基礎上，通過自動采集供熱流量等量測數(shù)據(jù)、熱-電負荷轉換以及引入熱電聯(lián)產(chǎn)運行約束的數(shù)學模型，充分考慮熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱要求以及電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行要求，實現(xiàn)對熱電聯(lián)產(chǎn)機組從實時供熱量數(shù)據(jù)自動采集、熱-電負荷轉換、實時發(fā)電計劃滾動修編到agc的全過程閉環(huán)控制，減輕了調度運行壓力，提升了電網(wǎng)安全經(jīng)濟一體化運行水平。本發(fā)明適合在具有熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行控制需求的各級調度機構推廣應用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的實時發(fā)電計劃優(yōu)化方法的實現(xiàn)流程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明擺了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

一種考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的實時發(fā)電計劃優(yōu)化方法，包括如下步驟：

01)定義并維護熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱類型；

02)新增熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱電負荷對應表及熱電映射關系解析功能，將熱電聯(lián)產(chǎn)電廠上送的機組熱-電負荷映射文件進行解析并存儲到熱電負荷對應表；

03)在現(xiàn)有電力調控系統(tǒng)前置應用定義熱電聯(lián)產(chǎn)機組采集量測點名稱，并通過現(xiàn)有的104網(wǎng)絡規(guī)約實時采集供熱流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，轉發(fā)給scada應用；

04)新增熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱-電數(shù)據(jù)轉換處理功能，將實時采集的熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)轉換為熱電負荷上限和熱電負荷下限，并對機組當前實際出力和未來2個小時發(fā)電計劃曲線進行越限狀態(tài)識別并發(fā)送告警；

05)通過現(xiàn)有的實時發(fā)電計劃應用獲取滾動編制未來2小時發(fā)電計劃所需的物理模型、運行方式以及各類運行數(shù)據(jù)，啟動靈敏度計算，得到調度中心所轄全網(wǎng)監(jiān)視元件對機組的靈敏度信息；

06)發(fā)電計劃優(yōu)化模型通過優(yōu)化數(shù)據(jù)接口讀取超短期系統(tǒng)負荷預測、機組運行數(shù)據(jù)、約束條件、所述步驟01)熱電聯(lián)產(chǎn)機組類型、所述步驟04)熱電負荷限值和所述步驟05)計算得到的靈敏度結果信息；

07)根據(jù)所述步驟06)獲取得到的所有輸入數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有實時發(fā)電計劃優(yōu)化模型基礎上，引入熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行約束，進行安全經(jīng)濟一體化計劃優(yōu)化求解時考慮不同類型熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱電負荷限值約束和動態(tài)調整需求；

08)將所述步驟07)的優(yōu)化計算結果即機組發(fā)電計劃曲線發(fā)送scada計劃值表，現(xiàn)有agc應用的熱電聯(lián)產(chǎn)機組讀取對應計劃值后下發(fā)指令給電廠執(zhí)行。

步驟07)中，熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行約束的建模方法如下：

由于強制供熱機組無論是否存在網(wǎng)絡越限，均需要滿足熱電負荷下限，因此約束條件描述為：

pi,t^qplanset＝pi,h-min^qplanset(i,t)∈qplanset

式中：pi,t^qplanset為強制成交機組計劃集合qplanset中機組i在t時的計劃出力等于機組i的熱電負荷下限pi,h-min^qplanset；

由于自由成交機組首先必須滿足熱電負荷上下限運行要求，因此約束條件描述為：

pi,h-minui,t^zplanset≤pi,t^zplanset≤pi,h-maxui,t^zplanset(i,t)∈zplanset

式中：pi,h-min^zplanset與pi,h-max^zplanset分別為自由成交機組i的熱電負荷下限與熱電負荷上限，ui,t為機組i在t時段的開停狀態(tài)，pi,t^zplanset為自由成交機組計劃集合zplanset中機組i在t時段的計劃出力；

但由于自由成交機組在網(wǎng)絡存在越限和網(wǎng)絡不存在越限兩種情況下在步驟07)中所述的調整原則不一樣，為了實現(xiàn)自由成交機組在滿足熱電負荷上下限約束條件后再根據(jù)網(wǎng)絡約束情況的機組出力靈活優(yōu)化決策，在現(xiàn)有優(yōu)化目標中增加熱電聯(lián)產(chǎn)機組計劃偏離日前發(fā)電計劃的偏差懲罰成本分量：

式中：為自由成交機組i在t時的初始日前發(fā)電計劃，pi,t為自由成交機組i在t時的計劃出力，nt為實時發(fā)電計劃計算周期所含時段數(shù)；ni為系統(tǒng)中自由成交機組數(shù)；為自由成交機組i在t時段的偏差懲罰成本，懲罰越重，松弛的優(yōu)先級越低，越不易被突破，反之懲罰越小，松弛的優(yōu)先級越高，越容易被突破，結合優(yōu)化模型的成本函數(shù)，只要選擇的自由成交機組偏差懲罰系數(shù)低于網(wǎng)絡越限松弛懲罰成本而高于其他約束懲罰成本，就可以實現(xiàn)對自由成交機組的實際運行要求。

本發(fā)明在現(xiàn)有實時發(fā)電計劃滾動編制的基礎上，通過自動采集供熱流量等量測數(shù)據(jù)、熱-電負荷轉換以及引入熱電聯(lián)產(chǎn)運行約束的數(shù)學模型，充分考慮熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱要求以及電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行要求，實現(xiàn)對熱電聯(lián)產(chǎn)機組從供熱量數(shù)據(jù)實時自動采集、熱-電負荷轉換、實時發(fā)電計劃滾動修編到agc的全過程閉環(huán)控制。

本發(fā)明在某省級電網(wǎng)得到應用，應用效果符合預期。實際應用表明，本發(fā)明能夠根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行特性，實現(xiàn)考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的實時發(fā)電計劃以及agc全過程閉環(huán)控制，減輕了調度運行壓力，提升了電網(wǎng)安全經(jīng)濟一體化運行水平。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或者等效流程變換，或者直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。