[發明專利]一種短流程鋼企需求響應潛力分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110272732.6
• 申請日: 2021-03-13
• 公開（公告）號: CN112884242B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王沈征;張虓;張海靜;鞠文杰;王為帥;王一;程思瑾;李心一;王海博;任藝婧;張利
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司泰安供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明提出了一種短流程鋼企需求響應潛力分析方法及系統，包括如下步驟：選擇鋼鐵生產過程中典型可調控設備并建立其用電特性模型；利用離散時間RTN模型給出鋼鐵生產約束條件；在等待時間約束中計入增加精煉時間對爐次允許冷卻時間的延長作用并修正其余約束；兼顧購電成本最小與用電舒適度最大建立短流程鋼鐵生產調度模型并將其轉化為單目標模型；獲取生產信息與電價信息，輸入上述模型求解得到企業各時段用電功率，將其與響應前比較以分析企業需求響應潛力。本發明計及延長精煉時間對爐次等待時間限制的放寬作用以使鋼鐵生產負荷的可平移潛力得到進一步釋放，且在分析企業響應潛力的過程中兼顧經濟性與用電舒適度的影響使得結果更為準確可信。

技術領域

本發明屬于電力需求響應分析技術領域，具體涉及一種短流程鋼企需求響應潛力分析方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，并不必然構成在先技術。

近年來，伴隨社會經濟水平的不斷提高與可再生能源并網裝機規模的迅速增長，用電負荷峰谷差拉大與風電光伏的波動性、反調峰特性加劇導致電網維持供需平衡的能力受到嚴峻挑戰。受制于環保壓力加大與電力供給側降本增效要求，火電機組建設發展速度受阻，源側可調節能力發揮難以滿足日益增長的功率調節需求。基于此，充分挖掘負荷側資源的需求響應潛力，利用價格信號等方式引導其主動調整用電行為以滿足電網的移峰填谷需求，成為促進可再生能源消納、保證系統安全穩定運行的重要手段。

相較于其他類型負荷，鋼鐵企業作為典型的高載能工業用戶，具有可調節容量大、自動化水平高、信息網絡完善等優點，特別是對于具有高耗電生產負荷—電弧爐的短流程鋼鐵企業，其在保證訂單產量按時完成的前提下可通過改變生產設備的使用時間有效平抑負荷波動，進而起到削峰填谷的作用。據發明人了解，現有研究文獻雖然在一定程度上揭示了短流程鋼鐵企業的需求響應潛力，但是對于這類具有多個生產階段與多種加工設備的大工業用戶，未在企業的生產調度目標中反映其響應意愿，且僅將電弧爐負荷的可調控特性作為其需求響應能力的集中表征而不考慮完整的生產流程，可能導致由此得出的企業參與需求響應對電網削峰填谷的貢獻并不具有實際意義。

針對該問題，“Pan R,Li Z,Cao J,et al.Electrical load trackingscheduling of steel plants under time-of-use tariffs[J].ComputersIndustrialEngineering,2019,137:106049”、“Zhang X,Hug G,Kolter Z,et al.Industrial demandresponse by steel plants with spinning reserve provision[C]//2015NorthAmerican Power Symposium(NAPS),October 4-6,2015,Charlotte,USA:1-6”等文獻分別采用連續時間建模與基于離散時間表示的資源任務網(Resource Task Network,RTN)等方法探究了短流程煉鋼生產安排與電能消耗之間存在的耦合關系，并在文中把購電成本最小作為企業制定生產作業計劃的目標以表現其逐利的行為特征，鋼鐵企業在電價信號促使下為追求自身利益最大化會將用電負荷從高電價的峰時段向低電價的谷時段轉移。與其他方法相比，RTN的優勢在于其具有通用性，能夠基于生產流程的抽象化建模對大規模、多階段、多并行設備的鋼鐵企業生產調度問題進行統一表述，且在離散時間表示下其數學模型擁有較高的求解效率。但是已有研究在對流程建模時都將爐次在設備外等待加工的時間限制視為不可逾越的剛性約束，未考慮通過調整精煉階段的持續時間補償因鋼水冷卻引起的溫度損失可在一定程度上延長爐次的等待時間，致使鋼鐵企業生產負荷的可平移能力在等待時間可調范圍受限的情況下無法得到充分發揮。另外，上述文獻在設計短流程鋼鐵企業生產調度目標時沒有計入生產安排較響應前發生改變對其用電舒適度產生的影響，以此做出的鋼鐵企業需求響應潛力分析不能真實準確地反映該類用戶參與需求響應的意愿。

發明內容