一种热电联产机组收益优化方法及装置

技术领域

本发明属于电能技术领域，尤其涉及一种热电联产机组收益优化方法及装置。

背景技术

由于电力目前不能大规模储存，所以电力系统中必须要实现发电和用电的实时平衡，否则会引起电网频率的波动，所以调频辅助服务就产生了。此处主要是指发电机组通过自动发电控制(AutomaticGeneration Control,AGC)，自动相应区域控制偏差(ACE)，调整出力，从而使得与用电量相平衡，从而实现电力系统频率的调节。调整的效果通过调频里程来衡量。随着我国电力体制改革的不断深化,电力市场交易的范围和规模增长迅速。国外的市场经验表明,随着市场的发展,辅助服务也将逐步纳入市场化交易范畴。当国家对电力现货市场的启动之后，电力中长期交易将活跃起来。

发电企业的发电机组(例如热电联产机组)可以同时在热力零售市场参与供热，在调频辅助服务市场提供调频服务和在电能量现货市场提供发电服务。然而，由于我国的调频辅助服务市场起步较晚，大多研究着眼于单独计算调频贡献率问题，而没有充分考虑调频服务、发电量以及供热对发电机组收益的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种热电联产机组收益优化方法及装置，以解决现有技术没有充分考虑调频服务、发电量以及供热对发电机组收益的影响的技术问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种热电联产机组收益优化方法，包括：

获取参数数据，所述参数数据至少包括调频辅助服务数据、发电数据、供热数据、燃料应用数据以及机组维护应用数据；

根据所述参数数据，获取热电联产机组的收益函数；

优化所述收益函数，以获取所述热电联产机组的目标数据。

本发明实施例的第二方面提供了一种热电联产机组收益优化装置，包括：

参数获取模块，用于获取参数数据，所述参数数据至少包括调频辅助服务数据、发电数据、供热数据、燃料应用数据以及机组维护应用数据；

收益函数获取模块，用于根据所述参数数据，获取热电联产机组的收益函数；

目标数据确定模块，用于优化所述收益函数，以获取所述热电联产机组的目标数据。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现热电联产机组收益优化方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述热电联产机组收益优化方法的步骤。

本发明实施例提供的热电联产机组收益优化方法及装置的有益效果至少在于：本发明实施例根据获取的参数数据建立热电联产机组的收益函数，充分考虑了调频辅助服务数据、发电数据、供热数据、燃料应用数据以及机组维护应用数据对热电联产机组收益的影响，从而可以对热电联产机组的收益进行优化，有助于提高以及调节热电联产机组的收益，并以此调节与客户的供需关系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种热电联产机组收益优化方法及装置的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的热电联产机组收益优化方法中获取参数数据的示意图；

图3是本发明实施例提供的热电联产机组收益优化方法中获取调频辅助服务数据数据的示意图；

图4是本发明实施例提供的热电联产机组收益优化方法中获取发电数据数据的示意图；

图5是本发明实施例提供的电厂热电联产机组可以参与的交易市场和交易品种的示例图；

图6是本发明实施例提供的申报策略的示例图；

图7是本发明实施例提供的热电联产机组收益优化装置的示意图。

图8是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种热电联产机组收益优化方法，包括如下各个步骤：

步骤S10：获取参数数据，所述参数数据至少包括调频辅助服务数据、发电数据、供热数据、燃料应用数据以及机组维护应用数据。

其中所述调频辅助服务是指调频辅助服务(以下简称“调频服务”)，是指发电机二次调频备用容量以及第三方辅助服务提供者，能够通过自动发电控制装置(AGC)自动响应区域控制偏差(ACE)，按照一定调节速率实时调整有功功率，满足ACE控制要求的服务，其调节效果通过调频里程衡量。

所述自动发电控制装置(AGC)中，AGC发电单元：AGC发电单元以AGC装置为单位进行划分，一个AGC发电单元指电厂一套AGC装置所控制的所有机组的总称(以下简称“发电单元”)；调度端AGC基本控制模式：分为定联络线功率与频率偏差控制模式(Tie－lineLoadFrequencyBiasControl，TBC)、定系统频率控制模式(FlatFrequencyControl，FFC)、定联络线交换功率控制模式(FlatTie－lineLoadControl，FTC)、基于网省协调交互的定系统频率控制模式(CoordinatedFlatFrequency Control，CFFC)，由南网总调统一调频控制(UnifiedFrequencyControl，UFC)模块统筹计算、下发各调度机构承担的系统调频任务，调度机构将调频任务按照确定比例分解下发至调管电厂执行。

所述调频里程调频里程：某时间段内的总调频里程为该时段内发电单元响应AGC控制指令的调整里程之和。其中，发电单元每次响应AGC控制指令的调频里程是指其响应AGC控制指令后结束时的实际出力值与响应指令时的出力值之差的绝对值。

总调频里程计算公式为：

式中，Dj为发电单元第j次的调频里程，单位为兆瓦，n为调节次数。

步骤S10所述的发电数据、供热数据是发电厂最常见的，也是最重要的数据。其中热电联产的供热原理是燃料的热力学有效使用。在单独的电力生产中，一些能量必须作为废热被丢弃，但是在热电联产中，这些热能中的一些被投入使用。所有热电厂在发电期间排放的热量，可以通过冷却塔，烟道气或通过其它方式释放到自然环境中。相反，热电联产捕获一些或全部用于加热的副产物，或者非常接近于工厂，或者特别是在斯堪的纳维亚和东欧，作为用于生活区域加热的热水，温度范围为约80至130℃。这也称为“热电联产区域供热”(combined heat and power district heating,缩写CHPDH)。小型热电联产厂是分散式发电的一个例子。在中等温度(100-180℃，212-356°F)下的副产物热量也可以用于吸附式制冷机中以进行冷却。

热电联产为一种工业制程技巧，利用发电后的废热用于工业制造或是利用工业制造的废热发电，达到能量最大化利用的目的。以先发电式来说由于传统发电机效率只有30％左右，高达70％燃料能量被转化成无用的热，汽电共生能再利用30％的热能于工业，使燃料达到60％效率。系统使用了各种工业机具原本就会在运作中所产生的废热，等于所发的电都是额外的收益。

步骤S10所述燃料应用数据以及机组维护应用数据是发电厂常见的应用数据。其中所述燃料应用数据占发电总应用数据的比重较大，燃料应用数据、发电数据(包括供热数据)的核算，是发电企业会计核算的主要工作。准确核算燃料应用数据和发电数据，是如实反映企业的财务状况和经营成果，依法缴纳企业所得税的基础。因此，发电企业准确核算燃料应用数据和发电数据是非常重要的。

步骤S20：根据所述参数数据，获取热电联产机组的收益函数。

通过参数，分析其中的变量都有哪些，可以通过不同的算法计算，本发明最主要考虑的是更加高效的算法。如图5所示为电厂热电联产机组可以参与的交易市场和交易品种。

步骤S30：优化所述收益函数，以获取所述热电联产机组的目标数据。

本实施例根据获取的参数数据建立热电联产机组的收益函数，充分考虑了调频辅助服务数据、发电数据、供热数据、燃料应用数据以及机组维护应用数据对热电联产机组收益的影响，从而可以对热电联产机组的收益进行优化，有助于提高以及调节热电联产机组的收益，并以此调节与客户的供需关系。

如图2所示，本发明实施例提供的热电联产机组收益优化方法，其中步骤S10包括：

步骤S11：获取所述热电联产机组的调频辅助服务数据，包括：

调频辅助服务，是指发电机二次调频备用容量以及第三方辅助服务提供者，能够通过自动发电控制装置(AGC)自动响应区域控制偏差(ACE)，按照一定调节速率实时调整有功功率，满足ACE控制要求的服务，其调节效果通过调频里程衡量。某时间段内的总调频里程为该时段内发电单元响应AGC控制指令的调整里程之和。

根据步骤S12：获取所述热电联产机组的发电数据，包括：

不考虑中长期供电，热电联产机组日前每小时发电数据可表示为：

I

其中，Q

Q

例如某省电力现货市场规则规定，Q

p1-p5，q1-q5按机组物理约束和市场规则约束，在申报时需满足：

其中Qmax和Qmin分别为机组启动最小出力和机组最大出力，可视为已知，m为小于等于5的正整数。第一条约束代表总申报量必须等于机组可申报范围；第二条约束代表每一段申报量必须大于可申报范围的10％；第三条约束代表每段申报价格逐步递增。

若该时刻机组同时参与了调频申报并中标了调频容量，则需要预留机组可申报范围的上下两段容量，以确保机组可以同时向上出力或向下出力参与调频。因此，上段预留容量在电能量现货市场中强制不中标，仅用于向上调频时出力；下段预留容量在电能量市场强制中标持续发电，同时参与向下调频时出力。另外，热电机组该时刻的供热量，按热电比确定了该时刻最小供热的电出力，记为Q

Q

步骤S13：获取所述热电联产机组的供热数据，包括：

假定用户供热负荷曲线为Q

I

其中，p

步骤S14：获取所述热电联产机组的燃料应用数据，包括：

获取燃料应用数据参数可参照，热电联产机组的燃料应用数据受供热量、发电量、环境温度和燃料价格影响。假定燃料价格为固定常量，则每小时消耗燃料应用数据可以表示为：

C

其中，p

步骤S15：获取所述热电联产机组的机组维护应用数据，包括：

热电联产机组的维护应用数据通常利用小时数维护总应用数据来表示：

其中，p

通过以上算法分别获取参数数据，不分顺序获得所述参数数据至少包括调频辅助服务数据、发电数据、供热数据、燃料应用数据以及机组维护应用数据。

如图3所示，本发明实施例提供的热电联产机组收益优化方法，其中步骤S11包括：

步骤S111：根据调频容量、日前节点价格均价以及所述热电联产机组的发电数据，获取容量补偿。

热电联产机组由于具备良好的调频性能指标，一般会考虑申报参与辅助调频，申报时会以小时进行，需申报参与调频的容量和参与调频的里程报价，交易中心根据调频报价与机组调频性能共同决定是否中标。

例如某省电力现货市场规则规定：对于同时参与某省调频市场与现货能量市场的发电单元，在运行日全天的交易时段内，调频里程补偿参与市场定价，对调频容量及调频里程进行补偿。发电企业以发电单元为单位参与调频市场，以每小时为一个时段，在日前申报次日的调频里程价格；根据调频市场主体参与某省现货能量市场的情况，按照不同标准进行调频容量补偿，参与某省现货能量市场的发电单元按照上一个自然月的日前市场平均节点电价减去各自的核定成本后进行结算，若小于零则不进行容量补偿，若大于零则单位调频容量按照上一个自然月的日前市场平均节点电价和机组核定成本的差额进行补偿。

假定发电企业申报调频容量为C

中，C

min(发电单元最近8个中标时段实测调节速率×1分钟，发电单元可调节容量3％

步骤S112：根据调频里程、日前里程中标价格预测值以及所述热电联产机组的调频性能指标，获取里程补偿。

表示每小时申报调频辅助服务数据的公式中D(i)为调频里程，由实际发生的调频行为统计得到，可由历史中标调频里程进行分析和预测，该值受到C

步骤S113：根据所述容量补偿、所述里程补偿以及所述调频性能指标，获取所述调频辅助服务数据。

其中，发电单元调节速率和发电单元容量可视为已知，控制区调频容量需求在日前会统一发布，也可视为已知，则申报容量范围约束在优化时可视为已知值。

对于那些无法快速响应需求变化而导致频率异常需要其他机组进行辅助的落后机组(k＜0.5)并不会获得里程补偿和容量补偿。

如图4所示，步骤S12所述获取所述热电联产机组的发电数据，一般可分两步进行，包括：

步骤S121：根据所述热电联产机组在节点日前的节点电价以及申报策略，确定发电中标量。

步骤S122：根据所述发电中标量以及所述节点电价，获取所述热电联产机组的发电数据。

步骤S13所述获取所述热电联产机组的供热数据，一般可分两步进行，包括：

获取用户供热负荷曲线和供热价格。

根据所述用户供热负荷曲线和所述供热价格，获取所述热电联产机组的供热数据。

步骤S14所述获取所述热电联产机组的燃料应用数据，一般可分三步进行，包括：

获取供热量、发电量以及环境温度。

根据所述供热量、发电量以及环境温度，获取热电联机组的转换效率值。

根据所述转换效率值，获取所述热电联机组的燃料应用数据。

步骤S15所述获取所述热电联产机组的机组维护应用数据，一般可分两步进行，包括：

获取单位时间维护应用数据、额定容量、发电量。

根据所述单位时间维护应用数据、额定容量、发电量，获取所述热电联产机组的机组维护应用数据。

根据步骤S20，根据所述参数数据，获取热电联产机组的收益函数。

热电联产机组一般会在年度之前与供热用户提前确定供热价格，约定固定的供热价格，按用户需求供热。在日前交易窗口，电厂的发电能力可参与调频辅助服务交易和电能量交易。

因为供热零售合同签订后需要首先保证可执行，因此以热定电，发电机组会有基于热电比确定的最小发电量作为发电约束。而发电机组申报并中标参与调频的容量后，仅剩余容量可以用于参与电能量市场。因此，三个市场和交易品种之间有紧密关联，需要共同考虑和优化。

热电联产机组的数据主要由发电数据、调频辅助服务数据、供热数据构成。其中这些热电联产机组所需的参数由步骤S10获得。热电联产机组消耗的主要能源是燃煤或燃气，构成了主要的发电数据。另一部分发电数据主要是机组的维护应用数据。因此，热电联产机组在日前的n时间段的收益可以表示为：

其中G代表日前总收益，n表示一定时间，I

由此获取热电联产机组的收益函数G。

根据步骤S30，优化所述收益函数，以获取所述热电联产机组的目标数据。

所述优化模型由目标函数，决策变量和约束条件三部分组成。

其中决策变量：n时间段，一般以小于一天计算的调频申报策略C

约束条件：由步骤S20中的：

min(发电单元最近8个中标时段实测调节速率×1分钟，发电单元可调节容量×3％)＜C

以及

来决定，该优化模型是线性约束条件下的混合整数规划模型。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

如图7所示，热电联产机组收益优化装置包括参数获取模块71、收益函数获取模块72以及目标数据确定模块73。其中，参数获取模块71用于获取调频辅助服务数据、发电数据、供热数据、燃料应用数据以及机组维护应用数据；收益函数模块72用于对所述参数数据进行数据运算，以获取所述收益函数；目标数据确定模块73用于将客户不同需求进行最优数据确认，并将所述热电联产机组收益优化装置产生的数据传输到使用者。

如图8所示，图8是本发明实施例提供的终端设备的示意图。如图8所示，所述终端设备8，包括存储器81、处理器80以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现如所述物联设备的数据模拟方法的步骤。例如图1-图4所示的步骤S10至S30。

所述终端设备8可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器80、所述存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是终端设备8的示例，并不构成对终端设备8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器81可以是所述终端设备8的内部存储单元，例如终端设备8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是终端设备8的外部存储设备，例如所述终端设备8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述终端设备8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其它程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

具体可以如下，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中的存储器中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入终端设备中的计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上计算机程序：

计算机可读存储介质，包括所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述物联设备数据模拟方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。