【技术实现步骤摘要】
本申请属于电气工程相关，更具体地，涉及一种考虑碳捕集电厂电热耦合及其运行灵活性提升的电力系统优化调度方法。
技术介绍
1、火电在保障以新能源为主体的新型电力系统安全稳定运行方面发挥着不可替代的作用，传统火电的转型是兼顾能源安全与低碳发展的最佳策略。碳捕集与封存技术是实现火电转型的关键一环，燃烧后碳捕集因技术成熟、改造易行，极具应用潜力。而作为理论基础，碳捕集火电运行数学建模的精确性将直接影响电力系统调度运行结果的准确性。
2、碳捕集分为吸收、解吸、压缩三个环节，吸收与压缩消耗电能，而解吸需从发电机组蒸汽循环中抽汽，消耗大量热量。然而，在较低发电功率下，能够用于解吸的抽汽流量受到限制，相应的碳捕集水平也受物理限制，此即碳捕集火电的电热耦合关系。
3、一方面，现有研究通常忽视了碳捕集电热耦合的限制，这将会恶化电力系统调度结果的准确性与可行性，另一方面，碳捕集火电因为存在电热耦合关系，所以其运行灵活性较低，亟需研究适用于碳捕集火电的灵活性提升方案。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本申请提供了一种考虑碳捕集电厂电热耦合及其运行灵活性提升的电力系统优化调度方法，其目的在于提高电力系统优化调度的准确性和灵活性。
2、为实现上述目的，按照本申请的一个方面，提供了一种电力系统优化调度方法，所述电力系统包括碳捕集火电系统、可再生能源系统和辅助设备，所述碳捕集火电系统包括火电发电系统和碳捕集系统，所述辅助设备包括电锅炉、储热装置，所述电锅炉用于
3、所述优化调度方法包括：构建优化调度模型并进行求解，输出调度的最优决策，所述优化调度模型包括目标函数和约束条件，其中：
4、所述目标函数为使电力系统的总成本最低；
5、所述约束条件包括电功率守恒约束、蒸汽守恒约束和电热耦合约束；
6、所述电功率守恒约束表示所述碳捕集火电系统的总发电功率等于所述抽汽结构减压阀节流作用等效消耗的电功率、可利用电功率与所有电锅炉消耗的电功率之和，所述可利用电功率为所述碳捕集火电并网净输出电功率、所述碳捕集系统吸收和压缩消耗的电功率之和；
7、所述蒸汽守恒约束表示所述碳捕集系统的解吸耗汽量等于所述抽汽结构的抽汽量、所述电锅炉的供汽量和所述储热装置的等效供汽量之和；
8、所述电热耦合约束表示所述碳捕集火电系统的电热运行点位于考虑电热耦合的电热可行域中，所述电热运行点由所述可利用电功率和所述碳捕集系统获取到的蒸汽量所确定。
9、在其中一些实施例中，
10、所述电功率守恒约束表示为：
11、
12、式中，为碳捕集火电系统i在时刻t的总发电功率，为碳捕集火电系统i并联抽汽结构中减压阀节流作用在时刻t等效消耗的电功率，为碳捕集火电系统i在时刻t的可利用电功率，为碳捕集火电系统i在时刻t供给与其联合运行的电锅炉j的电功率，neb为与碳捕集火电系统i联合运行的电锅炉的数量。
13、在其中一些实施例中，
14、所述蒸汽守恒约束表示为：
15、
16、式中，gi,t为碳捕集火电系统i抽汽结构在时刻t的抽汽量，gi′,t为碳捕集火电系统i中的碳捕集系统在时刻t的解吸耗汽量，为与碳捕集火电系统i联合运行的电锅炉j在时刻t的供汽量，为与碳捕集火电系统i联合运行的储热装置q在时刻t的等效供汽量，nhs为与碳捕集火电系统i联合运行的储热装置的数量。
17、在其中一些实施例中，
18、所述电热耦合约束表示为：
19、
20、式中，为碳捕集火电系统i在时刻t的总发电功率，分别为碳捕集火电系统i在区域abc1d的顶点k1处的可利用电功率与碳捕集系统获取到的蒸汽量，分别为碳捕集火电系统i在线段c2d2的端点k2处的可利用电功率与碳捕集系统获取到的蒸汽量，和分别为待决策的系数，系数和满足约束：
21、
22、
23、式中，slpzero均为二进制变量，若碳捕集火电系统i的电热运行点在时刻t落在区域abc1d内，则取1，取0，若碳捕集火电系统i的电热运行点在时刻t落在线段c2d2上，则取1，取0，若碳捕集火电系统i停机，则取0，反之取1，slpzero为碳捕集火电系统i是否采用了低压缸零出力改造的表征变量，若采用了低压缸零出力改造时slpzero为1，反之为0；
24、其中，区域abc1d∪c2d2为碳捕集火电系统i采用低压缸零出力改造但是未引入辅助设备和并联抽汽结构时的考虑电热耦合的可行域。
25、在其中一些实施例中，
26、所述约束还包括火电发电系统的爬坡约束、最小开机时间约束、最小停机时间约束、电力系统功率平衡约束、电锅炉运行约束、储热装置运行约束、碳捕集系统运行约束、可再生能源并网功率约束。
27、在其中一些实施例中，
28、所述目标函数表示为：
29、
30、式中，f为总成本，分别为常规火电、与碳捕集系统联合运行的火电发电系统的燃料成本；分别为常规火电、与碳捕集系统联合运行的火电发电系统的启停成本；为捕集二氧化碳运输与封存的成本；cc为碳交易成本；为弃风惩罚成本；为弃光惩罚成本。
31、在其中一些实施例中，
32、并联抽汽结构中减压阀节流作用在时刻t的等效消耗电功率满足：
33、
34、式中，sthrottle为抽汽结构是否采用背压汽轮机与减压阀形成的并联抽汽结构的表征变量，若采用联抽汽结构时sthrottle为1，若只采用汽轮机时为0，gi,t为碳捕集火电系统i的抽汽结构在时刻t的抽汽量，ηldst为单位蒸汽量下背压式汽轮机的发电量。
35、按照本申请的另一方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的方法的步骤。
36、按照本申请的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的方法的步骤。
37、按照本申请的再一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被处理器执行时实现如上任一项所述的方法的步骤。
38、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，本申请提供的电力系统优化调度方法主要具有以下有益效果：...
【技术保护点】
1.一种考虑碳捕集电厂电热耦合及其运行灵活性提升的电力系统优化调度方法，其特征在于，所述电力系统包括碳捕集火电系统、可再生能源系统和辅助设备，所述碳捕集火电系统包括火电发电系统和碳捕集系统，所述辅助设备包括电锅炉、储热装置，所述电锅炉用于消耗所述火电发电系统的部分电能以产生蒸汽，所述碳捕集系统具有由背压汽轮机与减压阀形成的并联抽汽结构，所述抽汽结构用于从所述火电发电系统中直接抽取蒸汽且所述并联抽汽结构中的背压汽轮机与减压阀的抽汽比例可调，所述火电发电系统具有低压缸零出力改造结构以使所述抽汽结构最大化抽取蒸汽，所述电锅炉的蒸汽和所述抽汽结构的蒸汽汇合后或者一部分流向所述储热装置进行热量存储，或者和所述储热装置输出的蒸汽汇合并提供给所述碳捕集系统进行碳解吸；
2.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，所述电热耦合约束表示为：
5.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，所述约束还包括火电发电系统的
6.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，所述目标函数表示为：
7.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，并联抽汽结构中减压阀节流作用在时刻t的等效消耗电功率满足：
8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，其特征在于，所述计算机程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑碳捕集电厂电热耦合及其运行灵活性提升的电力系统优化调度方法，其特征在于，所述电力系统包括碳捕集火电系统、可再生能源系统和辅助设备，所述碳捕集火电系统包括火电发电系统和碳捕集系统，所述辅助设备包括电锅炉、储热装置，所述电锅炉用于消耗所述火电发电系统的部分电能以产生蒸汽，所述碳捕集系统具有由背压汽轮机与减压阀形成的并联抽汽结构，所述抽汽结构用于从所述火电发电系统中直接抽取蒸汽且所述并联抽汽结构中的背压汽轮机与减压阀的抽汽比例可调，所述火电发电系统具有低压缸零出力改造结构以使所述抽汽结构最大化抽取蒸汽，所述电锅炉的蒸汽和所述抽汽结构的蒸汽汇合后或者一部分流向所述储热装置进行热量存储，或者和所述储热装置输出的蒸汽汇合并提供给所述碳捕集系统进行碳解吸；
2.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的电力系统优化调度方法，其特征在于，所述电热耦合约束表示为：
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：陈新宇，刘畅，刘亚星，文劲宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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