考虑建筑热动态特性的电热能源系统协调运行模型研究

For wind power consumption difficult in three northern regions because of and because of the conflict caused by wind power and combined heat and power, this work will incorporates the building heat storage into the jointly coordinated operation of power and heat system to exploits its full flexibility of the heat system coupled with power system, and improve the flexibility of power system, and promote large-scale consumption of renewable energy. The studies on the building thermal dynamic characteristics model suited for coordinated operation analysis of electric and heat systems, and the overall building heat load model of the thermal power plant, and the coordinated operation model including the building thermal dynamic characteristics would provide a theoretical reference for the promotion of large-scale renewable energy consumption.

针对我国三北地区因风热冲突而导致的风电消纳困难，本研究将建筑储热纳入到我国电热能源系统协调运行体系中，以充分发挥与电力系统耦合的热力系统的柔性，提高电力系统灵活运行能力，促进可再生能源大规模消纳。通过研究建筑热动态特性，探寻适用于电热协调运行的简化而有效的建筑热动态特性模型，建立热电厂供热区域内建筑热负荷的总体模型，研究考虑建筑热动态特性的电热协调运行模型，为促进大规模可再生能源消纳提供理论参考。

规模化风电和高比例热电联产并存的我国三北地区，供暖期负荷低谷时段因热电联产机组以热定电运行方式而导致系统调峰能力不足，进而产生严重弃风。一种有效的解决思路是，充分发挥与电力系统耦合的热力系统的柔性，协调运行电热能源系统。作为终端热负荷，建筑物具有天然的、无需额外投资的巨大储热能力。本项目即将建筑储热纳入到我国电热能源系统协调运行体系中，以更有力地促进系统经济运行和可再生能源消纳。.通过研究，取得了如下研究成果：基于热力学原理，将复杂的建筑物室内热力动态平衡特性进行抽象，建立了建筑热动态特性基础数学模型；建立了考虑建筑热动态特性的电热联合调度基础模型，在满足系统电负荷和建筑物采暖热负荷需求，同时满足电力系统和热力系统相关约束的前提下，通过协调各机组的电、热出力，实现风电消纳水平的提升和系统总运行成本的降低；建立了考虑不同建筑物热需求特性的电热联合运行模型，进一步利用公共建筑的热需求调节潜力，实现更大程度的电热协调效益；建立了考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行模型，当某区域的建筑储热能力在能够消纳自身风电的同时尚有剩余储热容量时，可通过电力联络线这一桥梁帮助其他区域消纳风电，实现更大范围的电热协调；建立了基于自回归分布滞后时间序列的集中供热系统整体热动态特性简化模型与分层热电联合调度模型，使模型的变量数量和计算时间有效减少，可减轻电力调度控制中心设备层面的计算难度和通信压力以及人员层面的认知负担，为在拥有多个集中供热系统的大规模区域中应用提供了可行手段。此外，结合调峰辅助服务市场背景，对考虑热动态特性的电热协调运行调峰辅助服务进行的效益分析，对所建立模型的应用进行了初步探索。.项目工作论证了将建筑储热纳入到电热能源系统协调运行体系中的可行性，建立了考虑建筑热动态特性的电热能源系统协调运行框架，可为促进大规模可再生能源消纳提供有益参考。