本发明涉及电力系统灵活性，具体涉及一种考虑供热弹性的热电机组短时功率灵活性评估方法。
背景技术：
1、风电、光伏发电等新能源发电大规模并网，给电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战，要求电力系统须具备一定的应变和响应能力，即灵活性。挖掘负荷侧、综合能源系统(integrated energy system，ies)的灵活性资源是促进新能源消纳、保障电网安全运行的重要途径。
2、从时间层面来看，ies灵活性可分为某时间断面的静态灵活性或系统某时间段内的动态灵活性两类，ies系统灵活性建模的主要任务是解决系统中灵活性资源运行特性的刻画问题和考虑系统局部或总体灵活性的刻画问题。现有研究聚焦于从日前角度将chp机组的灵活性评估方法与电热联合优化调度方法结合，利用灵活性评估方法评估出日前灵活性运行区间作为chp机组的热出力约束，用chp机组的热出力约束代替传统电热联合优化调度方法中复杂的dhs供热约束，减少了传统电热联合优化调度方法中变量的维数，可更高效地获得计划热出力。
3、本发明进一步研究基于chp机组的计划调度运行点评估chp机组的实时灵活性，可用于电热联合实时优化调度。
技术实现思路
1、为挖掘热电机组的各类辅助服务等短时调节容量，本发明从实时的角度提出了一种热电机组短时功率灵活性评估方法，考虑热电机组的持续调节时间和热网的供热弹性，可提供室内温度在不同允许越限范围下的灵活性指标，热电机组灵活性运行区间存在一个极限范围，即使减小持续调节时间或增大室内温度边界范围，机组的灵活性运行区间也不再增加，极限范围对应的临界持续时间可由迭代的方法求解。
2、本发明采用的技术方案如下：一种考虑供热弹性的热电机组短时功率灵活性评估方法，包括如下步骤：
3、步骤1，获取热网拓扑结构参数、热负荷与非平衡热源处管道的质量流量，建立热网水力模型、热网准动态模型和热负荷聚合rc模型；
4、步骤2，通过热网水力模型计算平衡热源节点和中间节点为首端节点管道的质量流量，作为热网准动态模型的输入；获取室外温度信息，通过热网准动态模型计算各节点的温度信息和热源的计划热出力；节点包括平衡热源节点、非平衡热源节点、负荷节点和中间节点，步骤2计算的是平衡热源节点和中间节点为首端节点的管道的质量流量；
5、步骤3，考虑热网水力模型采用质调节方式，根据质调节特性分析表明热网准动态模型是一个线性模型，具有可叠加性，根据热网线性准动态模型建立热力系统实时运行状态修正模型；根据热源的计划热出力与实时热出力的误差，评估热力系统节点温度变化量和热源出力变化量，获得热力系统实时运行状态；
6、步骤4，考虑热网的延时性与短时缓冲作用，建立热电机组短时功率灵活性优化评估模型，基于步骤3获得的热力系统实时运行状态评估热电机组未来下一时刻的热出力可调节量；
7、步骤5，考虑热电机组的出力持续调节时间和热网的短时缓冲作用，评估考虑短时供热温度合理越限的chp机组热出力可调量，根据热电机组多边形运行区域计算出热电机组的电出力范围，评估出chp机组的短时灵活性。
8、所述步骤3具体为；
9、水力交汇点将所有节点分为两种类型：热源节点到水力交汇点间的节点为汇前节点，水力交汇点之后的节点为汇后节点；当热负荷节点分别为汇前节点和汇后节点时，热源节点j处的供水温度变化量与室内温度变化量、室外温度变化量的关系为：
10、(1)当节点i为汇前节点时：
11、
12、其中，
13、
14、kcpm；μ,rad
15、式中，为热源节点j的供水温度变化量，上角标s表示供水，sr表示热源；为热负荷节点i在时刻的室内温度变化量，上角标in表示室内，out表示室外；为与之相关的热源节点j到热负荷节点i的等效热衰减参数；ci为相关性矩阵，代表着热力系统运行状态的时间相关性，维数与时间步长相关；μi,rad为比例系数，无量纲；cp为热媒的比热；mi为热负荷节点i的质量流量；δt表示chp机组调节热出力的持续时间；cai、ri分别为建筑热容和热阻；
16、(2)当节点i为汇后节点时：
17、
18、其中，
19、
20、式中，为热负荷节点i处供水温度的变化量；ns为在该水力交汇点前的热源个数；bp为热源节点j到热负荷节点i间的管道总数；mj为相邻上游节点到该水力交汇点的质量流量；δj表示水力交汇点供给热负荷节点i质量流量的占比；
21、热负荷节点自身供水温度变化量与回水温度变化量、室内温度变化量的关系为：
22、
23、热源节点j处的回水温度变化量为：
24、
25、式中，上角标r表示回水；nc为与热源节点j相关的热负荷节点总数；为热源节点j的质量流量；
26、热源节点j出力变化量表示为：
27、
28、式中，δh表示热出力变化量；
29、当每个热负荷节点的室内温度变化量均取最大值，能够通过上述映射关系计算出每个热源节点对应每个热负荷节点的最大热出力可调量，考虑热源爬坡率约束和供水温度边界约束，将每个热源节点计算出的最大热出力调节范围进行聚合得到热源的最大热出力可调量，从而量化热源的灵活性。
30、所述步骤4具体为；
31、热网的延时性使回水温度的变化滞后于供水温度的变化；热源节点j热出力偏离计划热出力时，热源供水温度会跟随热出力的改变而立刻改变，而回水温度要滞后一段时间改变；
32、
33、式中，0为全0列向量；
34、以多热源在所有时刻热源最大向上、向下调节量之差的累积求和最大化为chp机组短时功率灵活性评估模型的目标函数：
35、
36、约束条件表示为：
37、热源出力变化量与供水温度变化量关系约束：
38、由于热网延时作用，当chp机组调节热出力的持续时间小于热网的延时时间时，某时刻的热源出力变化量与热源供水温度变化量的关系为：
39、
40、热源供水温度变化量与室外温度、室内温度变化量关系约束：
41、(1)节点i为汇前节点时：
42、
43、(2)节点i为汇后节点时：
44、
45、温度上下限约束：
46、
47、式中，t为温度，上角标p代表s或r；t分别表示温度的上、下限。
48、所述步骤5具体为；
49、考虑热网的缓冲作用与机组热出力持续调节时间，室内温度在允许范围内短时越限，对用户舒适度不会超出限定范围，还能够提高chp机组的灵活性；受供水温度和机组自身参数限制，存在一个临界持续时间，当机组热出力持续调节时间缩短到临界持续时间时，chp机组的灵活性运行区间达到极限，继续减小机组热出力持续调节时间，chp机组的灵活性运行区间也不会改变；
50、临界持续时间的求取采用迭代的思想求解：给定机组热出力持续调节时间的初值，评估chp机组的灵活性，判断一天内是否每一时刻机组出力边界、机组爬坡率边界和供水温度边界三个约束中至少一个约束达到上下限，均未达到上下限则减小机组热出力持续调节时间，迭代步长根据agc的调节时间选取，用迭代的方法求出临界持续时间。
51、参考现有研究模型，热网水力模型为：
52、
53、其中，
54、
55、
56、式中，a为关联矩阵；b为回路矩阵；rf,k为阻力系数；dk与lk分别为管道k的直径与长度；μ为流量粘度；ρ为热媒密度；g为重力加速度。
57、热网准动态模型为：
58、求解准动态微分方程得到热传导公式为：
59、
60、其中，
61、
62、式中，ten为管道的外界自然温度；表示从管道k首端节点j流入到末端节点i的延时时间；λi,j为热衰减参数；μp为热损失系数；cp为热媒的比热容；ρ为热媒密度；rk为管道k的半径。
63、在质调节模式下，质量流量为定值，热延迟时间表示为：
64、
65、根据能量守恒，热网若有多支路流入节点i，则节点i混合后的温度数学描述为：
66、
67、节点i处的供热功率与温度的关系约束为：
68、
69、式中，为节点i在t时刻的供热功率。
70、热负荷聚合rc模型为：
71、求解建筑采暖区域热平衡微分方程可得负荷室内温度方程为：
72、
73、负荷处回水温度的表达式为，
74、
75、其中，
76、
77、式中，krad为散热器与室内的换热系数；ai,rad为负荷节点i处散热器的有效面积。
78、热容和热阻的表达式为：
79、cai＝cairρairvi
80、
81、式中，cai、ri分别为节点i处的建筑热容和热阻；
82、热衰减参数表达式为：
83、
84、抽汽式汽轮机的多边形运行区域可表示为如图4所示的四边形区域，考虑热电机组的出力持续调节时间和热网的供热弹性，评估室内温度在不同越限范围下热电机组的灵活性指标，根据热电机组多边形运行区域将评估出的热电机组热出力范围转换为电出力范围。
85、热电机组热-电出力的耦合特性可表示为：
86、
87、式中，分别为第i台chp机组在t时刻的电出力和热出力；分别为纯凝工况下的最大电出力、最小电出力；cv1,i、cv2,i为最大进汽工况的斜率、最小进汽工况的斜率；cm,i表示最小凝气工况的斜率；为标准煤价格；为机组的最大热出力。
88、本发明的有益效果：本发明在热电机组调节热出力的时间小于热源供回水的延时时间的情景下，建立了热电机组短时功率灵活性评估模型，可评估机组的实时灵活性，为实时调度中不同辅助服务提供的备用容量提供依据。利用热负荷的短时缓冲作用，允许室内温度在允许范围内短时越限，对用户舒适度不会超出限定范围，可释放机组的灵活性。
1.一种考虑供热弹性的热电机组短时功率灵活性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1中所述的考虑供热弹性的热电机组短时功率灵活性评估方法，其特征在于，所述步骤3具体为；
3.根据权利要求1中所述的考虑供热弹性的热电机组短时功率灵活性评估方法，其特征在于，所述步骤4具体为；
4.根据权利要求1中所述的考虑供热弹性的热电机组短时功率灵活性评估方法，其特征在于，所述步骤5具体为；
