利用燃?xì)鈾C(jī)組和熱泵減少不確定因素影響的電網(wǎng)調(diào)度

龍虹毓　付　林　徐瑞林　黃越輝　崔　暉（1. 西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院　重慶　00715　. 清華大學(xué)建筑學(xué)院　北京　10008 . 國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院　重慶　011　. 中國電力科學(xué)研究院　北京　10019）

利用燃?xì)鈾C(jī)組和熱泵減少不確定因素影響的電網(wǎng)調(diào)度

龍虹毓1,2付林2徐瑞林3黃越輝4崔暉4
（1. 西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院重慶4007152. 清華大學(xué)建筑學(xué)院北京100084 3. 國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院重慶4011234. 中國電力科學(xué)研究院北京100192）

電網(wǎng)運(yùn)行因傳統(tǒng)電力負(fù)荷預(yù)測的不確定性和光伏、風(fēng)電等隨機(jī)性電源規(guī)模導(dǎo)入而日益受到影響?；谥悄茈娋W(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，提出通過控制集中式供熱、發(fā)電設(shè)備的熱、電出力，并使分散式熱泵與之相配合，讓熱力管網(wǎng)起到一個(gè)儲熱系統(tǒng)的效用。這樣可以利用熱、電傳輸特性存在的差異，在建模過程中將熱源與終端用戶之間的熱水管道傳輸距離和熱泵耗電負(fù)荷作為新的優(yōu)化變量。針對電力負(fù)荷跟蹤問題，①通過減小燃?xì)鈾C(jī)組的供熱，增加了發(fā)電出力可調(diào)節(jié)范圍，配合分散式熱泵耗電供熱所增加的電力負(fù)荷，可以等效改變電力負(fù)荷，跟蹤目標(biāo)負(fù)荷曲線；②不同熱泵性能系數(shù)（COP）下的負(fù)荷跟蹤效果一致，但COP越大節(jié)能效果越好。針對并網(wǎng)間歇性電源等效發(fā)電出力波動最小的目標(biāo)函數(shù)，可以將熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和電廠側(cè)集中式水源熱泵構(gòu)成聯(lián)合熱電源，增加其熱、電的調(diào)節(jié)范圍。計(jì)算結(jié)果表明：間歇性電源發(fā)電等效出力得到了有效平滑；不同空間分布的熱負(fù)荷對平滑效果差異影響較小，但對于能耗有較大影響；遠(yuǎn)端型熱負(fù)荷分布下節(jié)能效益最好，約為3%。

電力負(fù)荷跟蹤出力平滑燃?xì)饴?lián)合循環(huán)性能系數(shù)熱負(fù)荷分布

0　引言

重慶市“兩江新區(qū)”是我國第三個(gè)國家級開發(fā)區(qū)，正由建設(shè)部資助數(shù)千萬元建設(shè)“可再生能源建筑應(yīng)用集中連片示范區(qū)”。本文針對電力負(fù)荷預(yù)測[1]，風(fēng)電、光伏等間歇性電源規(guī)?；瘜?dǎo)入給電網(wǎng)運(yùn)行帶來的不確定影響[2-7]，利用區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的燃?xì)饴?lián)合循環(huán)集中式熱電聯(lián)產(chǎn)熱、電源，區(qū)內(nèi)服務(wù)于采暖制冷負(fù)荷的大量分散式水源熱泵，提出一種新型調(diào)度方法，可以實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷跟蹤、平滑電網(wǎng)內(nèi)間歇性電源的等效出力。

上述方法區(qū)別于現(xiàn)有的解決電網(wǎng)不確定性影響所采用的方法，如增加儲能設(shè)備[4-8]、建設(shè)抽水蓄能[7]、配建“風(fēng)光火打捆”調(diào)峰電源[8]等。

1　調(diào)度方法與數(shù)學(xué)模型

燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組和集中式水源熱泵這兩種熱源各具特點(diǎn)。減少相同的采暖熱水出力，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組導(dǎo)致發(fā)電出力減少，而集中式水源熱泵則導(dǎo)致減少電力消耗，等效于增加發(fā)電出力。

1.1電力負(fù)荷跟蹤模型

圖1所示為電力負(fù)荷跟蹤模型。圖1中，在終端熱用戶處安裝分散式熱泵并作為“受控點(diǎn)”，在該處利用電力驅(qū)動熱泵提供熱服務(wù)，增加電力負(fù)荷消費(fèi)。引入熱水從熱源到熱終端用戶的計(jì)算運(yùn)行時(shí)間t作為優(yōu)化變量，可以實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷跟蹤。

圖1　電力負(fù)荷跟蹤Fig.1　Load following

假設(shè)原來電力負(fù)荷為PLoad(t)，作為調(diào)整對象；電力負(fù)荷跟蹤目標(biāo)量是(t)。首先，當(dāng)PLoad(t)＜(t )時(shí)，可以將燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)作為“源控點(diǎn)”，在此減少熱水輸出從原來的QCOMB(t)減小到新供熱出力qCOMB(t)。然后，對應(yīng)地減小燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電出力從原來的PCOMB(t)到新的發(fā)電出力pCOMB(t)，從而等效地減小PLoad(t)與(t)之間的誤差；進(jìn)而，當(dāng)PLoad(t)＜(t )時(shí)，將終端熱用戶處的分散式熱泵作為“受控點(diǎn)”，根據(jù)“源控點(diǎn)”處燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)所減少的熱水輸送到終端熱用戶的空間距離，確定“受控點(diǎn)”的空間分布和動作時(shí)間，在此利用電力驅(qū)動熱泵，增加電力負(fù)荷消費(fèi)，使PLoad(t)更加接近(t)。

為了方便計(jì)算，利用式（1）和式（2）將實(shí)際運(yùn)行的時(shí)間和終端用戶距離熱源的空間管道距離離散化為計(jì)算運(yùn)行時(shí)間t和計(jì)算熱水傳輸距離l。式中，D代表實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，s；τ代表時(shí)間間隔，s；d代表熱水從熱源到熱終端用戶的實(shí)際管道傳輸距離，m；v是熱水流動速率，m/s；(·)為取整符號。全文統(tǒng)一功率單位為MW，能量單位為MW·h。代表調(diào)整后的新等效電力負(fù)荷與目標(biāo)電力負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差，其最小值由式（3）所示目標(biāo)函數(shù)確定。式中，ηe是供電效率。在第t時(shí)段“源控點(diǎn)”燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)減少熱水供應(yīng)的功率，一方面導(dǎo)致燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電出力可調(diào)節(jié)范圍增加，可以獲得新的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電出力pCHP(t)；另外一方面，導(dǎo)致“受控點(diǎn)”處各終端用戶使用電力驅(qū)動熱泵耗電供熱來補(bǔ)充熱水輸出減少。其中ΔqCOMB(t)表示第t時(shí)段燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱水供應(yīng)減少功率，其表達(dá)式為

作為熱能量載體的熱水傳輸時(shí)間與電力傳輸時(shí)間存在時(shí)間差，熱源燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱水不足的影響將經(jīng)過時(shí)延才會傳遞到熱終端用戶，而這個(gè)時(shí)延隨著熱終端用戶距離熱源的遠(yuǎn)近而變化。根據(jù)終端熱用戶距離熱源的單位時(shí)間間隔距離即vτ，將“受控點(diǎn)”熱終端用戶離散化為0, 1, …, l, …, L個(gè)用戶組。如果ΔqCOMB(t)是針對第1熱終端用戶組的供暖量，熱水輸送到它的時(shí)間為一個(gè)單位時(shí)間間隔τ，所以熱水的不足會在第t+1時(shí)段影響到第1個(gè)用戶組。同理如果ΔqCHP(t)是針對第l個(gè)熱終端用戶組的供暖量，熱水的不足將會在第t+l影響到第l個(gè)用戶組。綜上所述，第t時(shí)段燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱熱水供給減少量將由0～L用戶組的電力驅(qū)動熱泵，分別在t～t+L時(shí)段通過消耗電力來補(bǔ)充，即利用電力驅(qū)動熱泵提供熱負(fù)荷qEHP(t,l)。qEHP(t,l)是t時(shí)刻半徑距離為l的用戶通過使用電力熱泵獲得的熱量。對于非0的qEHP(t,l)，具體的采用電力驅(qū)動熱泵消耗電力來補(bǔ)充終端用戶供熱的空間分布和利用時(shí)間分布，可以表示為

式中，ηh是燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱水傳輸效率；COP是熱泵性能系數(shù)；pEHP(t,l)是t時(shí)刻半徑距離為l的用戶使用電力熱泵消耗的電量；QLoad(l)是半徑距離為l的用戶組總的熱負(fù)荷；qEHP(t,l)取0代表某些時(shí)段某些用戶組并沒有利用電力驅(qū)動熱泵實(shí)現(xiàn)熱補(bǔ)償或者代表如果超過了規(guī)定的最大運(yùn)行時(shí)間T，減少的熱源熱水還沒有影響到處于遠(yuǎn)端的熱終端用戶組，那么這些用戶組也不會參與熱服務(wù)補(bǔ)償。第t時(shí)段“受控點(diǎn)”處所有熱終端用戶的電力熱泵耗電量之和(t)表示為

最后在計(jì)算能耗時(shí)只考慮跟蹤能耗，即機(jī)組調(diào)節(jié)電力負(fù)荷前后的能耗差，即

式中，fsum為機(jī)組調(diào)節(jié)電力負(fù)荷后的總能耗；Fsum為機(jī)組原總能耗，同時(shí)總能耗中考慮了機(jī)組出力變化帶來的爬坡能耗[8]。

1.2間歇性電源出力平滑數(shù)學(xué)模型

針對間歇性電源等效發(fā)電出力進(jìn)行平滑，首先將燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組和集中式水源熱泵作為“源控點(diǎn)”，在該處減少采暖熱水輸出，獲得燃?xì)饴?lián)合機(jī)組發(fā)電出力減少，用以等效削減原來間歇性電源發(fā)電出力高峰；減少集中式水源熱泵耗電功率，可以用等效增發(fā)電力填補(bǔ)原來間歇性電源發(fā)電出力低谷。其次，將居于終端采暖用戶處的分布式熱泵作為“受控點(diǎn)”，在該處增加水源熱泵耗電采暖，補(bǔ)充“源控點(diǎn)”處所減少的采暖熱水量。這樣等效地削減了原來間歇性電源發(fā)電出力高峰，起到削峰填谷的作用。進(jìn)而，需要建立數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化計(jì)算“源控點(diǎn)”處采暖熱水的減少量和“受控點(diǎn)”出現(xiàn)的時(shí)間和空間分布以及在該處分布式熱泵耗電采暖的數(shù)量。最后，在不改變現(xiàn)有電力、采暖負(fù)荷約束邊界條件下，等效地平滑了間歇性電源的發(fā)電出力，方法如圖2所示。

由于作為采暖能量載體的熱水傳輸時(shí)間與電力傳輸時(shí)間存在較大差異，熱源處產(chǎn)生熱水不足的影響將經(jīng)過時(shí)延才會傳遞到終端用戶，這個(gè)時(shí)延會隨著采暖用戶距離熱源的不同空間分布而變化。這是影響調(diào)度實(shí)施的一個(gè)關(guān)鍵因素，在建立優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型時(shí)是一個(gè)關(guān)鍵控制變量。

圖2　基于水源熱泵燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組的調(diào)度Fig.2　Dispatch with and a water source keat pump a gas-fired combined cycle

本文提出以間歇性電源等效發(fā)電出力波動的標(biāo)準(zhǔn)差最小為目標(biāo)函數(shù)。

目標(biāo)函數(shù)為

式中，Δpwind代表經(jīng)過調(diào)度控制以后新的間歇性電源等效發(fā)電出力平均值標(biāo)準(zhǔn)差，其物理意義代表間歇性電源發(fā)電出力波動幅度；pwind(t)代表調(diào)整后新的等效發(fā)電出力；是pwind(t)的算術(shù)平均值，即

式中，T是計(jì)算最大時(shí)間；Δεwind表示調(diào)度控制以后間歇性電源等效發(fā)電出力與原發(fā)電出力標(biāo)準(zhǔn)差的比值。

基于燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組和集中式水源熱泵兩種熱源，得到t時(shí)刻間歇性電源等效發(fā)電出力pwind(t)和采暖熱水減少量Δq(t)為

2　模擬計(jì)算條件

針對電力負(fù)荷跟蹤問題，本文以1臺150MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)作為算例。式（20）和式（21）表示該燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的工況關(guān)系[9]

式中，熱電比RDB=0.789；聯(lián)合循環(huán)總熱效率為79%。

設(shè)時(shí)間間隔τ為5min，總運(yùn)行時(shí)長5h，共60個(gè)時(shí)段，T=60。受控電力負(fù)荷和目標(biāo)電力負(fù)荷如圖3所示，其標(biāo)準(zhǔn)誤差為4.4。中國城市供暖熱水流速v=2.5m/s[10]，則設(shè)每個(gè)用戶組之間的距離為750m，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)到熱終端用戶的最長管道距離為9km[10]，該供暖管道距離內(nèi)的熱用戶可分為13個(gè)用戶組，L=12。采用1臺150MW抽凝式燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱，總的熱負(fù)荷應(yīng)為118MW，本章利用威布爾分布函數(shù)構(gòu)造熱負(fù)荷分布[11]。計(jì)算軟件General Algebraic Modeling System（GAMS）的CPLEX，計(jì)算機(jī)配置為CPU Intel Core 2 Duo 3.16GHz，內(nèi)存4G，耗時(shí)2 115s。

圖3　熱負(fù)荷空間分布Fig.3　Space heating load distribution

針對等效平滑間歇性電源發(fā)電出力問題，本文假設(shè)采暖負(fù)荷共268MW。一臺燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組供熱出力118MW，供電出力150MW，爬坡速率V= ±2MW/min。一臺集中式水源熱泵熱容量150MW，性能系數(shù)為5。存在三種總面積相等的熱負(fù)荷空間分布[11]：①近端型：熱負(fù)荷高峰位置靠近熱源。利用威布爾分布函數(shù)生成，其中參數(shù)a=1.5，b=3；②中距離（中間）型：熱負(fù)荷高峰位置居中，利用正態(tài)分布函數(shù)生成；③遠(yuǎn)端型：熱負(fù)荷高峰位置遠(yuǎn)離熱源。利用威布爾分布函數(shù)生成，其中參數(shù)a=3，b=12。使用蒙特卡洛法由Matlab軟件隨機(jī)產(chǎn)生一組60個(gè)數(shù)據(jù)的間歇性電源發(fā)電出力曲線[11]。設(shè)單位調(diào)度控制時(shí)間為5min，總時(shí)長5h，水流速2.5m/s，熱電廠供暖范圍為9km［10］，將距離內(nèi)用戶分為13個(gè)用戶組。設(shè)終端用戶處分散式熱泵性能系數(shù)5.0。計(jì)算軟件General Algebraic Modeling System（GAMS）的CPLEX，計(jì)算機(jī)配置CPU Intel Core 2 Duo 3.16GHz，內(nèi)存4G，耗時(shí)5 819s。

3　結(jié)果與討論

3.1電力負(fù)荷跟蹤

下表列出電力負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差。由表可見，電力負(fù)荷跟蹤控制前，受控電力負(fù)荷與目標(biāo)電力負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差為4.41；而控制調(diào)節(jié)以后，新等效電力負(fù)荷與目標(biāo)電力負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差減為3.18，約為原標(biāo)準(zhǔn)差的70%。這就從代數(shù)角度表明，不論熱泵性能系數(shù)如何變化，熱負(fù)荷調(diào)度對電力負(fù)荷跟蹤都有著一定的效果。

表　電力負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差Tab.　The standard deviation of electric load

從幾何直觀角度，圖4顯示了受控電力負(fù)荷、目標(biāo)電力負(fù)荷以及調(diào)整后的電力負(fù)荷曲線形狀。

圖4　電力負(fù)荷跟蹤效果Fig.4　Results of electric load following

調(diào)整前的電力負(fù)荷曲線和目標(biāo)電力負(fù)荷曲線，二者存在較明顯差異。而調(diào)整后的電力負(fù)荷曲線與目標(biāo)電力負(fù)荷曲線，二者之間線形重合較多，差異明顯小于受控電力負(fù)荷曲線和目標(biāo)電力負(fù)荷曲線之間的差異。但是，只有當(dāng)目標(biāo)電力負(fù)荷大于受控電力負(fù)荷時(shí)，二者波形才完全重合；而當(dāng)目標(biāo)電力負(fù)荷小于受控電力負(fù)荷時(shí)，則不能完全調(diào)節(jié)電力負(fù)荷，使得調(diào)整后的等效電力負(fù)荷與受控負(fù)荷重合。

圖5所示為聯(lián)合循環(huán)熱電出力示意圖。由圖5可見，在利用熱負(fù)荷調(diào)度等效調(diào)節(jié)電力負(fù)荷后，聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電出力和熱出力都略有下降，一方面熱電出力之間符合一定的熱電比關(guān)系；另一方面，由于聯(lián)合循環(huán)在熱負(fù)荷限制下，原有熱出力滿發(fā)，最終導(dǎo)致聯(lián)合循環(huán)減小熱出力，只能減小發(fā)電出力，這與圖4的跟蹤效果具有對應(yīng)關(guān)系。

圖5　聯(lián)合循環(huán)熱電出力Fig.5　Generation of combined cycle unit

圖6顯示了經(jīng)過熱負(fù)荷調(diào)度以后，各分散式熱泵供熱時(shí)間空間分布情況。圖6中曲面表示隨距離變化的終端用戶總熱負(fù)荷，柱狀體表示由分散式熱泵提供的供熱，柱狀體的高度與其提供的熱量大小成正比。柱狀體的高度不大于曲面高度，表明終端用戶總熱負(fù)荷對熱泵供熱的約束；柱狀體高度分布隨時(shí)間和空間變化，說明在電力負(fù)荷跟蹤過程中，通過優(yōu)化分散式熱泵消耗電力負(fù)荷的時(shí)間空間分布，來等效獲取最優(yōu)電力負(fù)荷跟蹤效果。但是，圖示熱泵負(fù)荷所占比例不大，這是因?yàn)槁?lián)合循環(huán)只能減小其發(fā)電出力，這與熱泵的調(diào)節(jié)方向是一致的，都是增加電力負(fù)荷，抑制PLoad(t)＜(t )的誤差，而實(shí)際誤差有限，所以限制了熱泵的大規(guī)模使用。

圖6　分散式熱泵供熱Fig.6　Space heating from dispersed heat pumps

圖7所示為不同COP下聯(lián)合循環(huán)機(jī)組能耗變化，能耗增加值都小于0。但是COP對節(jié)能情況依然存在一定影響，尤其是COP=2時(shí)，節(jié)能效果較差，根據(jù)我國能效比的標(biāo)準(zhǔn)，COP最小只規(guī)定到2.6，由此當(dāng)COP＞2時(shí)，在COP對調(diào)節(jié)效果沒有影響的前提下，根據(jù)圖7為了節(jié)能，應(yīng)選擇具有較高COP的熱泵。

圖7　聯(lián)合循環(huán)機(jī)組總能耗Fig.7　Gross fuel cost of combined cycle unit

圖8則顯示了機(jī)組的爬坡能耗情況，爬坡能耗能夠反映機(jī)組發(fā)電出力變化的波動程度。當(dāng)COP=2時(shí)爬坡能耗最小，說明此時(shí)機(jī)組出力變化較小，但對比圖8可知，這是由于其發(fā)電出力下降幅度較小所造成的，而較小的爬坡能耗并不能導(dǎo)致總能耗的降低，反而更不節(jié)能。

圖8　聯(lián)合循環(huán)的爬坡能耗Fig.8　Ramping fuel cost of combined cycle unit

聯(lián)合循環(huán)在參與調(diào)節(jié)電力負(fù)荷后，熱出力和發(fā)電出力都減小帶來了總能耗的下降。

3.2間歇性電源出力平滑

聯(lián)合使用燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組與集中式水源熱泵等效平滑間歇性電源發(fā)電出力，效果如圖9所示。在不同熱負(fù)荷分布情況下，調(diào)度控制后間歇性電源等效發(fā)電出力曲線幾乎為直線。

圖9　不同熱負(fù)荷分布下間歇性電源等效發(fā)電出力Fig.9　Generation of intermittent power sources under various space heating load distribution

圖10　近端型熱負(fù)荷分布Fig.10　Space heating from dispersed heat pumps under close distribution

圖10～圖12表示終端用戶總熱負(fù)荷和分散式熱泵耗電供熱量的時(shí)間空間分布。圖中曲面表示隨距離變化的終端用戶采暖總負(fù)荷分布；柱狀體表示由分散式熱泵供熱量分布。柱狀體高度與其所承擔(dān)的供熱量大小成正比。

不同的熱負(fù)荷分布下，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行等效平滑間歇性電源發(fā)電出力，前后總能耗比較如圖13所示。與原來的能耗相比，在獲得平滑間歇性電源發(fā)電出力效益的同時(shí)，能耗總量并沒有增加，說明該調(diào)度控制方法具有可行性。

圖11　中間型熱負(fù)荷分布Fig.11　Space heating from dispersed heat pumps under medium distribution

圖12　遠(yuǎn)端型熱負(fù)荷分布Fig.12　Space heating from dispersed heat pumpsunder remote distribution

圖13　燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組總能耗Fig.13　Gross fuel cost of combined cycle unit

圖14表明，如果針對遠(yuǎn)端型熱負(fù)荷分布開展調(diào)度，可望獲得最好的節(jié)能效果。應(yīng)該減少近端型熱負(fù)荷參與調(diào)度控制，因?yàn)樗鼈兊墓?jié)能效益相對最小。

圖14　不同熱負(fù)荷分布的節(jié)能效果Fig.14　Energy conservation under various space heating load distribution

4　結(jié)論

本文基于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組和水源熱泵，分別提出了實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷跟蹤、等效平滑間歇性電源發(fā)電出力的智能電網(wǎng)調(diào)度方法。主要結(jié)論如下：

（1）本方法可以有效地調(diào)整電力負(fù)荷曲線，跟蹤所期望達(dá)到的目標(biāo)電力負(fù)荷曲線。調(diào)整后的電力負(fù)荷曲線與目標(biāo)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差為未調(diào)整前的72%。當(dāng)熱泵性能系數(shù)COP＞2時(shí)，COP越大，節(jié)能效果越好。因此在COP對調(diào)節(jié)效果沒有影響的情況下，為了節(jié)能效益需要，應(yīng)選擇具有較高COP值的熱泵。

（2）不同類型的熱負(fù)荷空間分布下，平滑以后的間歇性電源等效發(fā)電出力曲線標(biāo)準(zhǔn)差幾乎為0；原來具有較大波動性的間歇性電源發(fā)電出力曲線，幾乎變成一條直線。平滑以后的等效發(fā)電出力數(shù)值相差較小，而節(jié)能效益差異較明顯。近端型熱負(fù)荷分布下等效發(fā)電出力最大，節(jié)能效益最小約為1.4%；遠(yuǎn)端型熱負(fù)荷分布下等效發(fā)電出力最小，節(jié)能效益最大約為3%。

（3）本文所提出的實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷跟蹤、等效平滑間歇性電源發(fā)電出力的智能電網(wǎng)調(diào)度方法均具有節(jié)能效益，表明所提出調(diào)度控制方法具備現(xiàn)實(shí)可行性。

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Research on the Electric Grid Dispatch for Alleviating the Uncertainties Impact through Gas-Fired Cogenerations and Heat Pumps

Long Hongyu1,2Fu Lin2Xu Ruilin3Huang Yue4Cui Hui4
（1. Southwest UniversityChongqing400715China 2. Tsinghua UniversityBeijing100084China 3. State Grid Chongqing Electric Power Co. Electric Power Research Institute Chongqing401123China 4. China Electric Power Research InstituteBeijing100192China）

The electric grid suffers more and more uncertainty impacts. One arises from load forecasting; the other is from intermittence and volatility of wind power and photovoltaic power. In this article, a new dispatch proposal based on smart grid is presented, which can adjust the electricity and heating generation of power sources. Considering mass introduction of water source heat pumps and heating networks as heating storage infrastructure, the transportation distance of heating water between power sources and end users as well as the electric load for heat pumps is added in this mathematical model. The same electric load following is revealed with various coefficients of performance (COP). However, the bigger COP is, the better energy-saving effect is. With regards to the minimumfluctuation of equivalent power of intermittent power sources, the numerical simulation suggests that the dispatch proposal can smooth the equivalent output of intermittence power generation. Besides, the heating load of the remote distribution achieves better energy conservation, up to 3%.

Load following, power smoothing, gas-fired combined cycle, coefficient of performance (COP), heating load distribution

TM734

龍虹毓男，1978年生，博士，博士后，副教授，研究方向?yàn)榫C合能源系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模、最優(yōu)規(guī)劃及調(diào)度運(yùn)行。（通信作者）

付林男，1968年生，博士，博士后，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榛跓犭娐?lián)產(chǎn)的城市集中供熱與熱網(wǎng)運(yùn)行。

國家科技支撐計(jì)劃（2015BAA01B01），國家自然科學(xué)基金（51176083）和中央高?；緲I(yè)務(wù)費(fèi)（XDJK2015A006）資助項(xiàng)目。

2014-06-14改稿日期 2014-11-14