用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法和系统

1.一种用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法，其特征在于，所述方法包括：建立储热罐容量优化配置模型，包括储热罐容量优化配置目标函数及其对应的约束条件；采用分支定界法求解储热罐容量优化配置模型，完成储热罐容量优化配置；所述储热罐容量优化配置目标函数包括：以储热罐年度总经济费用最小为目标构建如下储热罐容量优化配置目标函数：其中， 表示储热罐容量优化配置目标函数，n表示节点索引，N表示节点总数，hb表示储热罐索引，t表示仿真时间步长，T表示调度时间的总长度，ΔT表示仿真时间间隔，ΔT的单位为h； 均为优化变量， 表示节点n下储热罐换热器装机容量，其单位为MW； 表示储热罐总容量，其单位为MWh； 表示t时刻节点n下储热罐输出到热网的热功率，其单位为MW； 表示t时刻节点n下储热罐的储热功率，其单位为MW； 表示t时刻节点n下储热罐的散热功率，其单位为MW； 表示储热罐换热器单位投资建设费用，其单位为元/MWh； 表示储热装置罐体单位投资建设费用，其单位为元/MWh； 表示储热罐全生命周期，其单位为年； 表示储热罐年度维护成本占总建设成本比率； 表示售热热价，其单位为元/MWh。 2.根据权利要求1所述的用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法，其特征在于，所述储热罐容量优化配置目标函数对应的约束条件包括热力系统约束和电力系统约束；所述热力系统约束包括热平衡约束、热电联产机组热功率约束、热负荷约束、热网约束和储热罐储放热特性约束；所述电力系统约束包括火电机组爬坡约束、火电机组最小启停机时间约束、火电机组出力约束、负荷平衡约束、线路传输容量约束、旋转备用约束和弃风率指标约束。 3.根据权利要求2所述的用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法，其特征在于，所述火电机组包括热电联产机组和非热电联产机组；所述热电联产机组包括背压机组和抽汽机组；所述非热电联产机组包括纯凝机组。 4.根据权利要求3所述的用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法，其特征在于，所述热力系统约束中，有：(1)热平衡约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下所有热源发出的热功率总和， 表示t时刻节点n下所有背压机组发出的热功率总和， 表示t时刻节点n下所有抽汽机组所发出的热功率总和， 表示t时刻节点n下储热罐输出到热网的热功率总和， 表示t时刻节点n下所有储热罐散热功率总和， 的单位均为MW；(2)热电联产机组热功率约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下背压机组的热功率上限， 表示t时刻节点n下抽汽机组的热功率上限；(3)热负荷约束表示为：其中， 表示t时刻节点n的热负荷，K 1 表示建筑物散热系数，K 2 表示建筑物储热系数，K 3 表示建筑物内空气储热系数，β表示建筑物内空气和建筑物墙壁温度的耦合系数； 表示t时刻节点n的室外温度， 表示t时刻节点n的建筑物墙壁温度， 表示t-1时刻节点n的建筑物墙壁温度；(4)热网约束表示为：其中，Δt表示热网管道传送延迟时间，其单位为h；ε表示热网管道损耗系数； 表示t-Δt时刻节点n下所有热源发出的热功率总和，其单位为MW；(5)储热罐储放热特性约束包括储热罐储热功率约束、储热罐放热功率约束、储热罐储热量上下限约束、储热罐储热量约束和储热罐散热约束；具体有：5-1)储热罐储热功率约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下储热罐的储热功率， 表示节点n下储热罐换热器的功率上限， 和 的单位均为MW；5-2)储热罐放热功率约束表示为：5-3)储热罐储热量上下限约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下储热罐的储热量，其单位为MWh； 和 分别表示节点n下储热罐的储热量上限和下限，两者的单位均为MWh；5-4)储热罐储热量约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下储热罐的散热功率， 表示t-1时刻节点n下储热罐的储热量， 的单位为MW； 的单位为MWh；5-5)储热罐散热约束表示为：其中，k l 表示储热罐散热系数。 5.根据权利要求3所述的用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法，其特征在于，所述电力系统约束中，有：(1)火电机组爬坡约束表示为：其中，g为火电机组索引； 表示t时刻节点n下第g台火电机组的有功出力， 表示t-1时刻节点n下第g台火电机组的有功出力，两者单位均为MW； 和 分别表示火电机组向上爬坡率和向下爬坡率，两者单位均为MW；(2)火电机组最小启停机时间约束表示为：其中， 分别表示t时刻、t-1时刻节点n下第g台火电机组的状态， 为1时表示运行状态， 为0时表示停机状态；k表示仿真时间步长，K on 和K off 分别表示火电机组最小启机时间和最小停机时间； 分别表示t时刻、t+k时刻节点n下第g台火电机组是否发出启机指令， 为1时表示发出启机指令， 为0时表示未发出启机指令； 分别表示t时刻、t+k时刻节点n下第g台火电机组是否发出停机指令， 为1时表示发出停机指令， 为0时表示未发出停机指令；(3)火电机组出力约束表示为：其中，c为纯凝机组索引，P c t,n 表示t时刻节点n下第c台纯凝机组的有功出力， 和 分别表示节点n下第c台纯凝机组的出力上限和下限，P c t,n 、 和 的单位均为MW； 和 分别表示t时刻节点n下第b台背压机组的电功率和热功率，单位均为MW； 表示节点n下第b台背压机组的电-热耦合系数； 和 分别表示t时刻节点n下第e台抽汽机组的电功率和热功率，单位均为MW； 表示节点n下第e台抽汽机组的电-热耦合系数； 和 分别表示节点n下第e台抽汽机组的电功率上限和下限，单位均为MW；N c 、N b 、N e 分别表示节点n下纯凝机组、背压机组、抽汽机组的总台数；N G 表示火电机组总台数； 表示t时刻节点n下第b台 背压 机组的电功率下限；(4)负荷平衡约束表示为：其中，w表示风电场索引，N w 表示风电场总个数，m表示节点索引，L为负荷索引，N L 表示总负荷数，L t,n,m 表示t时刻节点n和节点m之间的传输功率，其单位为MW； 表示t时刻节点n下第w个风电场的发电功率， 表示t时刻节点n下第L个负荷的负荷值；(5)线路传输容量约束表示为：其中， 表示线路传输断面限额，其单位为MW；(6)旋转备用约束表示为：其中，R P 和R N 分别表示正旋转备用容量和负旋转备用，单位均为MW；(7)弃风率指标约束表示为：其中，α表示弃风率， 表示t时刻节点n下第w个风电场的理论功率。 6.根据权利要求1所述的用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法，其特征在于，所述采用分支定界法求解储热罐容量优化配置模型，完成储热罐容量优化配置包括：通过CPLEX软件求解储热罐容量优化配置模型，完成储热罐容量优化配置。 7.一种采用如权利要求1-6任一项所述用于提升风电消纳能力的储热罐容量优化配置方法的优化配置系统，其特征在于，所述系统包括：用于建立储热罐容量优化配置模型的装置；以及用于采用分支定界法求解储热罐容量优化配置模型，完成储热罐容量优化配置的装置。 8.根据权利要求7所述的优化配置系统，其特征在于，所述用于建立储热罐容量优化配置模型的装置包括用于构建储热罐容量优化配置目标函数的装置以及用于确定储热罐容量优化配置目标函数对应的约束条件的装置。 9.根据权利要求8所述的优化配置系统，其特征在于，所述用于确定储热罐容量优化配置目标函数的装置以储热罐年度总经济费用最小为目标构建如下储热罐容量优化配置目标函数：其中， 表示储热罐容量优化配置目标函数，n表示节点索引，N表示节点总数，hb表示储热罐索引，t表示仿真时间步长，T表示调度时间的总长度，ΔT表示仿真时间间隔，ΔT的单位为h； 均为优化变量， 表示节点n下储热罐换热器装机容量，其单位为MW； 表示储热罐总容量，其单位为MWh； 表示t时刻节点n下储热罐输出到热网的热功率，其单位为MW； 表示t时刻节点n下储热罐的储热功率，其单位为MW； 表示t时刻节点n下储热罐的散热功率，其单位为MW； 表示储热罐换热器单位投资建设费用，其单位为元/MWh； 表示储热装置罐体单位投资建设费用，其单位为元/MWh； 表示储热罐全生命周期，其单位为年； 表示储热罐年度维护成本占总建设成本比率； 表示售热热价，其单位为元/MWh。 10.根据权利要求8所述的优化配置系统，其特征在于，所述用于确定储热罐容量优化配置目标函数对应的约束条件的装置确定的储热罐容量优化配置目标函数对应的约束条件包括热力系统约束和电力系统约束；所述热力系统约束包括热平衡约束、热电联产机组热功率约束、热负荷约束、热网约束和储热罐储放热特性约束；所述电力系统约束包括火电机组爬坡约束、火电机组最小启停机时间约束、火电机组出力约束、负荷平衡约束、线路传输容量约束、旋转备用约束和弃风率指标约束。 11.根据权利要求10所述的优化配置系统，其特征在于，所述火电机组包括热电联产机组和非热电联产机组；所述热电联产机组包括背压机组和抽汽机组；所述非热电联产机组包括纯凝机组。 12.根据权利要求11所述的优化配置系统，其特征在于，所述热力系统约束中，有：(1)热平衡约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下所有热源发出的热功率总和， 表示t时刻节点n下所有背压机组发出的热功率总和， 表示t时刻节点n下所有抽汽机组所发出的热功率总和， 表示t时刻节点n下储热罐输出到热网的热功率总和， 表示t时刻节点n下所有储热罐散热功率总和， 的单位均为MW；(2)热电联产机组热功率约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下背压机组的热功率上限， 表示t时刻节点n下抽汽机组的热功率上限；(3)热负荷约束表示为：其中， 表示t时刻节点n的热负荷，K 1 表示建筑物散热系数，K 2 表示建筑物储热系数，K 3 表示建筑物内空气储热系数，β表示建筑物内空气和建筑物墙壁温度的耦合系数； 表示t时刻节点n的室外温度， 表示t时刻节点n的建筑物墙壁温度， 表示t-1时刻节点n的建筑物墙壁温度；(4)热网约束表示为：其中，Δt表示热网管道传送延迟时间，其单位为h；ε表示热网管道损耗系数； 表示t-Δt时刻节点n下所有热源发出的热功率总和，其单位为MW；(5)储热罐储放热特性约束包括储热罐储热功率约束、储热罐放热功率约束、储热罐储热量上下限约束、储热罐储热量约束和储热罐散热约束；具体有：5-1)储热罐储热功率约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下储热罐的储热功率， 表示节点n下储热罐换热器的功率上限， 和 的单位均为MW；5-2)储热罐放热功率约束表示为：5-3)储热罐储热量上下限约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下储热罐的储热量，其单位为MWh； 和 分别表示节点n下储热罐的储热量上限和下限，两者的单位均为MWh；5-4)储热罐储热量约束表示为：其中， 表示t时刻节点n下储热罐的散热功率， 表示t-1时刻节点n下储热罐的储热量， 的单位为MW， 的单位为MWh；5-5)储热罐散热约束表示为：其中，k l 表示储热罐散热系数。 13.根据权利要求11所述的优化配置系统，其特征在于，所述电力系统约束中，有：(1)火电机组爬坡约束表示为：其中，g为火电机组索引； 表示t时刻节点n下第g台火电机组的有功出力， 表示t-1时刻节点n下第g台火电机组的有功出力，两者单位均为MW； 和 分别表示火电机组向上爬坡率和向下爬坡率，两者单位均为MW；(2)火电机组最小启停机时间约束表示为：其中， 分别表示t时刻、t-1时刻节点n下第g台火电机组的状态， 为1时表示运行状态， 为0时表示停机状态；K表示仿真时间步长，K on 和K off 分别表示火电机组最小启机时间和最小停机时间； 分别表示t时刻、t+k时刻节点n下第g台火电机组是否发出启机指令， 为1时表示发出启机指令， 为0时表示未发出启机指令； 分别表示t时刻、t+k时刻节点n下第g台火电机组是否发出停机指令， 为1时表示发出停机指令， 为0时表示未发出停机指令；(3)火电机组出力约束表示为：其中，c为纯凝机组索引，P c t,n 表示t时刻节点n下第c台纯凝机组的有功出力， 和 分别表示节点n下第c台纯凝机组的出力上限和下限， 和 的单位均为MW； 和 分别表示t时刻节点n下第b台背压机组的电功率和热功率，单位均为MW； 表示节点n下第b台背压机组的电-热耦合系数； 表示t时刻节点n下第b台背压机组的电功率下限； 和 分别表示t时刻节点n下第e台抽汽机组的电功率和热功率，单位均为MW； 表示节点n下第e台抽汽机组的电-热耦合系数； 和 分别表示节点n下第e台抽汽机组的电功率上限和下限，单位均为MW；N c 、N b 、N e 分别表示节点n下纯凝机组、背压机组、抽汽机组的总台数；N G 表示火电机组总台数；(4)负荷平衡约束表示为：其中，w表示风电场索引，N w 表示风电场总个数，m表示节点索引，L为负荷索引，N L 表示总负荷数，L t,n,m 表示t时刻节点n和节点m之间的传输功率，其单位为MW； 表示t时刻节点n下第w个风电场的发电功率， 表示t时刻节点n下第L个负荷的负荷值；(5)线路传输容量约束表示为：其中， 表示线路传输断面限额，其单位为MW；(6)旋转备用约束表示为：其中，R P 和R N 分别表示正旋转备用容量和负旋转备用，单位均为MW；(7)弃风率指标约束表示为：其中，α表示弃风率， 表示t时刻节点n下第w个风电场的理论功率。 14.根据权利要求7所述的优化配置系统，其特征在于，所述用于采用分支定界法求解储热罐容量优化配置模型，完成储热罐容量优化配置的装置包括：用于通过CPLEX软件求解储热罐容量优化配置模型，完成储热罐容量优化配置的装置。