[發(fā)明專利]一種兼顧多能耦合和工序優(yōu)化的鋼鐵企業(yè)外購電可調(diào)潛力評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110684720.4
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113361122B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 甘磊;陳星鶯;楊天禹;余昆;華昊辰;梅飛
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開一種兼顧多能耦合和工序優(yōu)化的鋼鐵企業(yè)外購電可調(diào)潛力評估方法，通過分析鋼鐵企業(yè)內(nèi)部的煤氣、蒸汽、電力及余熱等多能介質(zhì)耦合特性和可調(diào)節(jié)能量轉(zhuǎn)化設(shè)備，建立鋼鐵企業(yè)內(nèi)部多能耦合模型及能源系統(tǒng)可調(diào)節(jié)約束；根據(jù)生產(chǎn)工序可調(diào)節(jié)特性建立鋼鐵生產(chǎn)工序可調(diào)節(jié)約束，并構(gòu)建生產(chǎn)工序與能源系統(tǒng)之間的映射關(guān)系；以外購電負(fù)荷調(diào)整量最大為目標(biāo)，提出兼顧多能耦合和工序優(yōu)化的鋼鐵企業(yè)外購電可調(diào)潛力評估模型；通過優(yōu)化模型的求解獲取外購電最大可調(diào)潛力及對應(yīng)的能源系統(tǒng)與生產(chǎn)工序的調(diào)度運行策略。本發(fā)明能夠充分挖掘鋼鐵企業(yè)內(nèi)部能源系統(tǒng)和生產(chǎn)工序的可調(diào)潛力，在降低用能成本的同時為電力系統(tǒng)降低負(fù)荷峰谷差、消納分布式清潔能源貢獻(xiàn)力量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)供需互動領(lǐng)域，具體涉及一種兼顧多能耦合和工序優(yōu)化的鋼鐵企業(yè)外購電可調(diào)潛力評估方法，用于高耗能鋼鐵企業(yè)外購電負(fù)荷需求響應(yīng)控制。

背景技術(shù)

目前，大量的能源消耗將被電力替代，這將導(dǎo)致未來電力需求的爆炸式增長，繼而導(dǎo)致電力供需矛盾更加嚴(yán)峻。而電力需求側(cè)潛在可調(diào)資源的開發(fā)可以緩解電力供應(yīng)緊張，通過需求響應(yīng)項目實現(xiàn)友好的供需互動。鋼鐵工業(yè)作為重工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，用電量也將快速增長，鋼鐵企業(yè)參與需求側(cè)管理的調(diào)度潛力巨大。

鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為高耗能產(chǎn)業(yè)，其能源供給和利用是高度耦合的；同時鋼鐵企業(yè)中存在多種耗能高、沖擊大的生產(chǎn)工序。因此，對鋼鐵企業(yè)的外購電負(fù)荷潛力進(jìn)行分析具有重大意義。鋼鐵企業(yè)外購電負(fù)荷調(diào)節(jié)空間主要涵蓋兩個層面：多能介質(zhì)耦合系統(tǒng)本身的協(xié)調(diào)優(yōu)化和工序計劃調(diào)整導(dǎo)致的負(fù)荷改變。這兩種方式都具有其可行性，其中任何一種單一方式的調(diào)度均可實現(xiàn)外購電負(fù)荷的調(diào)節(jié)。而其弊端則是沒有實現(xiàn)能源和工序的聯(lián)合調(diào)度，導(dǎo)致在對其中之一進(jìn)行調(diào)度時會對另一方面造成影響，因而獲取的調(diào)度策略可能存在不可行解的情況，同時外購電負(fù)荷的可調(diào)潛力沒有得到充分挖掘。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種兼顧多能耦合和工序優(yōu)化的鋼鐵企業(yè)外購電可調(diào)潛力評估方法，能夠充分挖掘鋼鐵企業(yè)內(nèi)部能源系統(tǒng)和生產(chǎn)工序的可調(diào)潛力。

技術(shù)方案：一種兼顧多能耦合和工序優(yōu)化的鋼鐵企業(yè)外購電可調(diào)潛力評估方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)鋼鐵企業(yè)內(nèi)部供用能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立多能介質(zhì)耦合系統(tǒng)模型及能源系統(tǒng)可調(diào)節(jié)約束；

2)根據(jù)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)工序特性確定可調(diào)工序種類，建立可調(diào)工序模型及其消耗能源介質(zhì)約束模型，構(gòu)建生產(chǎn)工序與能源系統(tǒng)之間的映射關(guān)系；

3)根據(jù)步驟1)中的多能介質(zhì)耦合系統(tǒng)模型和步驟2)的可調(diào)工序模型，考慮能量供需平衡約束，以需求響應(yīng)時段外購電負(fù)荷調(diào)整量最大為目標(biāo)，構(gòu)建可調(diào)潛力評估模型；

4)根據(jù)步驟3)的可調(diào)潛力評估模型以及需要進(jìn)行調(diào)度的時段，對可調(diào)潛力評估模型進(jìn)行求解，獲取鋼鐵企業(yè)外購電負(fù)荷最大可調(diào)潛力及對應(yīng)的能源與工序優(yōu)化調(diào)度方案。

進(jìn)一步的，步驟1)具體包括如下內(nèi)容：

根據(jù)鋼鐵企業(yè)內(nèi)部副產(chǎn)煤氣、蒸汽、電力、余熱能源介質(zhì)的供用能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，首先建立鋼鐵企業(yè)內(nèi)部副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)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(biāo)i用以區(qū)分焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣，Δt是調(diào)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(chǎn)生、軋鋼煤氣消耗、其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)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；