【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，属于能源系统设计领域。
技术介绍
1、燃煤热电联产将汽轮机发电后的低参数蒸汽用于供热，功能丰富、灵活性高，储热是热电联产中调峰解耦的一种有效手段，在供热量多于热负荷需求时，将能量储存于储热媒介中，当供热量低于热负荷需求时，释放能量。熔融盐具有流动性能好、腐蚀性小、成本低廉等优点，是一种常用的储热媒介。在燃煤热电联产系统中配置熔盐储热罐，进行最佳容量的配置研究，构建合理的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统，可以提高燃煤热电联产机组的经济性和灵活性。
2、燃煤机组一次调频是保障电力系统频率稳定的关键，调频速率是衡量机组调频能力的重要指标，影响了调频方式的经济性。目前的调频主要以火电机组调频为主，而燃煤火电机组具有控制响应时间长、爬坡速度慢的缺点，因此，提升调频速率，以优化系统动态特性，是未来重要的研究方向。
3、目前有关燃煤热电联供机组的配置优化研究中，大多从运行成本等方面考虑，进行系统的静态配置研究，有关热电联供耦合熔盐储热的动态配置研究较少，尤其是考虑调频速率辅助性收益的研究。因此，有必要提出新的动态配置方案，提高燃煤热电联供机组的经济性和可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，能够提高发电和供热的灵活性，系统稳态和动态特性。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、第一方面，
4、基于预先建立的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的机理模型，获取燃煤热电联供耦合熔盐储能系统运行产生的数据；
5、基于燃煤热电联供耦合熔盐储能系统运行产生的数据，辨识得到系统稳态简化模型；
6、基于系统稳态简化模型，以年化总收益为目标函数，对燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置进行优化，直至计算出年化总收益最大值，完成优化。
7、进一步的，所述燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的机理模型包括锅炉-汽水循环系统、蒸汽供热系统、熔盐储能系统；其中锅炉-汽水循环系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、给水泵、给水加热器，蒸汽供热系统包括供热蒸汽-热网给水换热器，熔盐储能系统包括熔盐-抽汽换热器、熔盐泵、高温储热罐、低温储热罐、熔盐-热网给水换热器。
8、进一步的，所述熔盐储能系统采用硝基型二元熔融盐、硝基型三元熔融盐中的任意一种。
9、进一步的，所述基于燃煤热电联供耦合熔盐储能系统运行产生的数据，辨识得到系统稳态简化模型，辨识方程如下：
10、(1)；
11、其中，qm(t)为t时刻燃煤量；qdh(t)为t时刻蒸汽供热侧抽汽流量；qch(t)为t时刻储热侧抽汽流量；p(t)为t时刻机组发电功率；qdh(t)为t时刻蒸汽供热侧供热量；δhdh(t)为t时刻直供热抽汽焓变；ηdh为供热蒸汽-热网给水换热效率；qex(t)为汽轮机中压缸出口处抽取蒸汽的总流量；qex(t)为汽轮机中压缸出口处抽取蒸汽的总热量；δhch(t)为t时刻供储热抽汽的焓变；f为待拟合的模型；
12、熔盐储能系统模型如下：
13、(2)；
14、其中，qdis(t)为t时刻放热时流经储热罐的热网给水流量；qch(t)和qdis(t) 分别为t时刻储热罐的储热量和放热量；δhdis(t)分别为t时刻热网给水焓变；emshs(t)和emshs(t-1)分别为t时刻和t-1时刻的熔盐罐储量；ηch和ηdis为熔盐储能系统的储热和放热效率；uch(t)和udis(t) 代表t时刻熔盐储能系统的充放能状态；soc(t)为t时刻的储量状态；capmshs为熔盐储能系统的额定容量；
15、总供热量为蒸汽供热量与储能供热量之和，公式如下：
16、(3)；
17、其中q(t)为t时刻总供热量；
18、联立公式(1)(2)(3)作为系统稳态简化模型。
19、进一步的，所述基于系统稳态简化模型，以年化总收益为目标函数，对燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置进行优化，直至计算出年化总收益最大值，完成优化，包括：
20、建立年化总收益为目标函数，配置优化燃煤储罐容量，调度燃煤量、蒸汽供热流量、储热侧抽汽流量，使目标函数obj最大：
21、(4)；
22、其中mpri为电热售价年化收益，minv为储热罐投资年化成本，mom为热电联供耦合熔盐储罐运行维护年化成本，mimb为长时间电热不平衡惩罚年化成本，maux为调频辅助性年化收益；
23、电热售价年化收益如下：
24、(5)；
25、其中，cpri,p和cpri,q分别为电热售价；dwork为一年工作天数；δtl为周期时间；tl为计算周期的持续时间；p(tl)和q(tl)分别为tl时刻的发电功率和总供热量；
26、储热罐投资年化成本如下：
27、(6)；
28、其中，cinv为储热罐投资成本系数；r为储热罐的投资回报率；i为银行利率；nyear为储热罐的使用年限；
29、热电联供耦合熔盐储罐系统的运行维护年化成本如下：
30、(7)；
31、其中，为燃煤机组热电联供系统运行维护年化成本；为熔盐储热系统运行维护年化成本；
32、燃煤机组热电联供系统运行维护年化成本为：
33、(8)；
34、其中，com,chp,p为热电联供机组发电运行维护成本系数；com,chp,q为热电联供机组蒸汽供热运行维护成本系数；qdh(tl)为tl时刻蒸汽供热侧供热量；
35、熔盐储热系统运行维护年化成本为：
36、(9)；
37、其中com,mshs为熔盐储罐系统运行维护成本系数；qdis(tl) 为tl时刻储热罐的放热量；uch(tl) 和udis(tl) 分别代表tl时刻熔盐储能系统的充放能状态；
38、长时间电热不平衡惩罚年化成本为：
39、(10)；
40、其中cimb,p和cimb,q分别为电热不平衡惩罚成本系数；pimb(tl)和qimb(tl)分别为t时刻发电不平衡功率和供热不平衡功率；
41、上述式(5)~(10)调用式(1)~(3)的系统稳态简化模型得出；
42、以包括年化总收益为目标函数，考虑能量平衡约束、汽轮机电热特性约束、其他设备约束，通过粒子群算法，对熔盐储能罐容量、蒸汽供热侧抽汽流量设定值、储热侧抽汽流量设定值、发电功率设定值进行优化，直至计算出年化总收益最大值，完成优化。
43、进一步的，所述调频辅助性年化收益的计算方法包括：
44、基于预先建立的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的机理模型，获取燃煤热电联供耦合熔盐储能系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的机理模型包括锅炉-汽水循环系统、蒸汽供热系统、熔盐储能系统；其中锅炉-汽水循环系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、给水泵、给水加热器，蒸汽供热系统包括供热蒸汽-热网给水换热器，熔盐储能系统包括熔盐-抽汽换热器、熔盐泵、高温储热罐、低温储热罐、熔盐-热网给水换热器。
3.根据权利要求2所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述熔盐储能系统采用硝基型二元熔融盐、硝基型三元熔融盐中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述基于燃煤热电联供耦合熔盐储能系统运行产生的数据，辨识得到系统稳态简化模型，辨识方程如下：
5.根据权利要求4所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述基于系统稳态简化模型，以年化总收益为目标函数，对燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置进
6.根据权利要求5所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述调频辅助性年化收益的计算方法包括：
7.根据权利要求6所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述基于煤热电联供耦合熔盐储能系统闭环运行的动态数据，辨识得到系统状态空间动态模型，公式如下：
8.根据权利要求7所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述调用系统状态空间动态模型计算调频辅助性年化收益，计算公式如下：
9.根据权利要求5所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述能量平衡约束满足以下条件：
...【技术特征摘要】
1.一种燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的机理模型包括锅炉-汽水循环系统、蒸汽供热系统、熔盐储能系统；其中锅炉-汽水循环系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、给水泵、给水加热器，蒸汽供热系统包括供热蒸汽-热网给水换热器，熔盐储能系统包括熔盐-抽汽换热器、熔盐泵、高温储热罐、低温储热罐、熔盐-热网给水换热器。
3.根据权利要求2所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述熔盐储能系统采用硝基型二元熔融盐、硝基型三元熔融盐中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的燃煤热电联供耦合熔盐储能系统的配置优化方法，其特征在于，所述基于燃煤热电联供耦合熔盐储能系统运行产生的数据，辨识得到系统稳态简化模型，辨识方程如下：
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【专利技术属性】
技术研发人员：耿察民，管诗骈，何鹏飞，孙子文，金亚伟，石田，陆燕宁，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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