[發明專利]一種兼顧多能耦合和工序優化的鋼鐵企業外購電可調潛力評估方法

有效

• 申請號: 202110684720.4
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113361122B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 甘磊;陳星鶯;楊天禹;余昆;華昊辰;梅飛
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;G06F119/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種兼顧多能耦合和工序優化的鋼鐵企業外購電可調潛力評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據鋼鐵企業內部供用能系統結構，建立多能介質耦合系統模型及能源系統可調節約束，具體包括如下內容：

根據鋼鐵企業內部副產煤氣、蒸汽、電力、余熱能源介質的供用能系統結構，首先建立鋼鐵企業內部副產煤氣系統的模型：

式(1)表示煤氣柜中相鄰時段的煤氣體積變化量，式中，V_i,t^gas是t時段第i種煤氣柜中的煤氣i的體積，單位為m³，下標i用以區分焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣，Δt是調度周期，單位為h；f_i,t^pro,gas、f_i,t^roll,gas、f_i,t^other,gas是分別代表煤氣產生、軋鋼煤氣消耗、其他生產環節煤氣消耗速度，單位為m³/h；f_i,j,t^gas是蒸汽鍋爐j消耗煤氣i的速度，單位為m³/h；

式(2)表示煤氣柜中煤氣體積的上下限約束，表示考慮煤氣系統安全的煤氣柜柜位限制；式中，V_i^gas,min、V_i^gas,max分別是煤氣柜中煤氣體積的下限和上限，單位為m³；

式(3)和(4)表示流入蒸汽鍋爐的煤氣進氣閥模型；式中，n_i,j,t表示進氣閥門的開度，表示進氣閥門的最小開度，表示進氣閥門的最大開度，L_i,j是進氣管道的設計流速；

然后，建立鋼鐵企業內部蒸汽系統的模型：

式(5)和(6)表示注入蒸汽鍋爐j的混合煤氣的熱值約束；式中，H_i為煤氣i的熱值，單位為kJ/Nm³，H_j,t^Δ為t時刻鍋爐中混合煤氣的熱值，表示t時刻鍋爐中混合煤氣熱值的最低標準；

式(7)表示蒸汽鍋爐的熱平衡約束；式中，η_j^steam是蒸汽鍋爐j的效率，H_j,t^water和f_j,t^water為注入鍋爐中水的熱值及流速，H_j,t^steam和f_j,t^steam為產生蒸汽的熱值及流速；

式(8)和(9)表示蒸汽系統的平衡方程及產生蒸汽的上下限約束；式中，f_j,t^gen,steam和f_j,t^{steam,release}分別為蒸汽鍋爐j用來發電的蒸汽流速以及蒸汽耗散速度；f_t^roll,steam和f_t^other,steam分別為軋鋼生產線及其他工藝消耗的蒸汽速度；

其次，建立鋼鐵企業內部電力系統的模型：

P_t^gen,heat＝f_t^steam,dry*H_t^steam,dry*η^tb,dry (13)

f_t^steam,dry+f_t^CDQ,release＝η^CDQ,steam*m_t (14)

f_t^{steam,dry,min}≤f_t^steam,dry≤f_t^{steam,dry,max} (15)

P_t^gen,PV＝E*η^PV*S_t^PV (16)

其中，式(10)～(12)是副產煤氣-蒸汽發電模型，P_t^gen,gas是汽輪機發電功率，η_j^tb為汽輪機j發電效率，是汽輪機j發電功率的上下限；式(13)～(15)是余熱干熄焦-蒸汽發電模型，P_t^gen,heat是余熱蒸汽發電功率，f_t^steam,dry、H_t^steam,dry為余熱產生蒸汽的速度與熱值，η^tb,dry為干熄焦發電效率，f_t^CDQ,release為余熱回收的熱量耗散速度，m_t為高溫焦炭的體積，η^CDQ,steam為高溫焦炭余熱回收效率；式(16)是企業內部分布式光伏發電模型，P_t^gen,PV是光伏發電功率，E為光伏板面積，η^PV、S_t^PV分別為發電效率以及光照強度；

2)根據鋼鐵企業的生產工序特性確定可調工序種類，建立可調工序模型及其消耗能源介質約束模型，構建生產工序與能源系統之間的映射關系；

3)根據步驟1)中的多能介質耦合系統模型和步驟2)的可調工序模型，考慮能量供需平衡約束，以需求響應時段外購電負荷調整量最大為目標，構建可調潛力評估模型；

4)根據步驟3)的可調潛力評估模型以及需要進行調度的時段，對可調潛力評估模型進行求解，獲取鋼鐵企業外購電負荷最大可調潛力及對應的能源與工序優化調度方案。