用于电力系统控制的电解铝和自备机组鲁棒等值建模方法技术方案

发明专利技术涉及用于电力系统控制的电解铝和自备机组鲁棒等值建模方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先对含电解铝设备和自备机组高载能企业中的自备机组运行约束和电解铝设备约束进行建模，然后对高载能企业等值模型的参数变量进行建模，进而对等值模型的交换功率约束进行建模，最终形成求解含电解铝设备和自备机组高载能企业等值模型中参数变量的两阶段鲁棒优化模型，并用改进列生成方法进行求解。本方法解决了含电解铝设备和自备机组的高载能企业参与电力系统调度消纳新能源时的隐私保护问题，为含电解铝设备和自备机组的高载能企业参与新能源消纳提供了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电力系统控制的电解铝和自备机组鲁棒等值建模方法，属于电力系统运行和控制

技术介绍
近年来随着新能源装机容量的不断增长和新能源发电基地的建设，甘肃等新能源发电装机容量富裕的区域出现严重的弃风弃光问题。该问题的成因主要为本地负荷不足导致的电力系统下旋转备用不足。由于国家政策支持，在甘肃等新能源发电装机容量富裕地区建有高载能产业园区，高载能产业利用电冶炼、电解槽等设备进行生产，在生产过程中使用大量电能，且设备对自身的用电负荷有一定的调节能力，若参与电力系统调度，可以提高电力系统下旋转备用水平，促进风光电消纳。目前，已有部分高载能企业参与到与新能源发电企业的双边交易中，以促进新能源发电的消纳。但是，由于高载能企业内的设备参数含有大量的企业生产计划和产业技术信息，高载能企业不希望电网公司直接对企业内部的用电负荷进行监测和控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于电力系统控制的电解铝和自备机组鲁棒等值建模方法，针对含有电解铝负荷和自备机组的高载能企业进行等值建模，使电网公司可以利用等值模型对高载能企业用电进行调度，促进风电消纳，同时不直接监测控制企业内部的各生产设备，保护企业隐私利益。本专利技术提出的用于电力系统控制的电解铝和自备机组鲁棒等值建模方法，包括以下步骤：(1)对高载能企业中的自备机组进行建模，具体过程如下：(1-1)设第i台自备机组的有功功率变量为i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24，Ng为自备机组的数量，Gen为自备机组变量上标，自备机组的有功功率出力范围表示为如下约束不等式：PminGen,i≤PkGen,i≤PmaxGen,i]]>其中为第i台自备机组的有功功率下限，为第i台自备机组的有功功率上限，和由自备机组的生产厂家给定；(1-2)设第i台自备机组的上爬坡率为下爬坡率为i＝1,2,...,Ng，和由自备机组的生产厂家给定，根据步骤(1-1)中所述的自备机组有功功率自备机组的有功功率爬坡限制表示为约束不等式：-RdownGen,i≤PkGen,i-Pk-1Gen,i≤RupGen,i]]>其中i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24；(1-3)将满足上述步骤(1-1)和步骤(1-2)约束不等式的第i台自备机组的有功功率i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合ΩGen，对于表示从属于集合ΩGen的有功功率变量取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(2)对高载能企业中的电解铝设备进行建模，具体过程如下：(2-1)设电解铝设备的状态变量为k＝1,2,...,24，时表示电解铝设备在k时刻没有进行功率调节，时表示电解铝设备在k时刻进行了功率调节，EA为电解铝设备上标，将电解铝设备的最小调节后维持时间对电解铝设备生产的限制表示为如下约束不等式：其中，对于任意以下不等式均成立由电解铝设备的操作人员设定；(2-2)根据步骤(2-1)中的约束不等式，将满足上述约束不等式的电解铝状态变量k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合BEA，表示从属于集合BEA的电解铝状态变量取值，均满足上述步骤(2-1)中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(2-3)设电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，由电解铝设备的操作人员设定电解铝设备的有功功率上爬坡率和电解铝设备的有功功率下爬坡率将电解铝设备的有功功率爬坡约束限制表述为如下约束不等式：-RdownEA≤PkEA-Pk-1EA≤RupEA]]>(2-4)由电解铝设备的操作人员设定电解铝设备有功功率上限为和电解铝设备的
有功功率下限为根据步骤(2-3)中电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，得到电解铝设备的有功功率上、下限约束的不等式为：PminEA≤PkEA≤PmaxEA]]>(2-5)根据上述步骤(2-3)中电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，和步骤(2-1)中电解铝设备的状态变量为k＝1,2,...,24，将电解铝设备有功功率变化和电解铝设备状态变量取值间的逻辑约束表述为如下约束不等式：-M(1-xkEA)≤PkEA-Pk-1EA≤M(1-xkEA)]]>其中M＝99999；(2-6)根据步骤(2-3)中电解铝设备的负荷有功功率变量k＝1,2,...,24，以及步骤(2-4)中电解铝设备的有功功率下限将电解铝设备有功功率与电解铝产量之间的数学关系表述为如下约束不等式：cminEA≤[ηbasicEAΣkPminEA+ηextraEAΣk(PkEA-PminEA)]≤cmaxEA]]>其中，为电解铝设备的设定最小产量，为电解铝设备的设定最大产量，为电解铝设备最小负荷有功功率与电解铝设备产量间的系数，为电解铝设备有功功率变量和电解铝设备最小有功功率的差值与电解铝设备产量间的系数，上述四个参数和均由电解铝设备的操作人员设定；(2-7)将满足上述步骤(2-3)、步骤(2-4)、步骤(2-5)和步骤(2-6)中约束不等式的电解铝有功功率变量k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合ΩEA，对于表示从属于集合ΩEA的电解铝有功功率变量取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(3)建立高载能企业中电解铝设备和自备机组的等值模型，具体过程如下：(3-1)设等值模型中的有功功率变量为k＝1,2,...,24，电解铝设备和自备机组的等值模型中的有功功率变量的上、下限、爬坡限制表述为如下约束不等式：P‾Vir≤PkD≤P‾Vir]]>-RdownVir≤Pk+1D-PkD≤RupVir]]>其中，PVir为电解铝设备和自备机组的等值模型的有功功率出力上限变量，为电解铝设备和自备机组的等值模型的有功功率出力下限变量，为电解铝设备和自备机组的等值模型的有功功率出力上爬坡率，为电解铝设备和自备机组的等值模型的有功功率
出力下爬坡率；(3-2)约束不等式的有功功率变量k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合表示从属于集合的有功功率变量取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(3-3)设定上述步骤(3-1)中电解铝设备和自备机组的等值模型的有功功率出力上限变量PVir、有功功率出力下限变量有功功率出力上爬坡率变量和有功功率出力下爬坡率变量的取值范围，取值范围的约束不等式表述为：PVir≥P0P‾Vir≤P‾0]]>-RdownVir≤Rdown0]]>RupVir≤Rup0]]>其中参数P0,均由高载能企业的操作人员设定；(3-4)将满足步骤(3-3)中约束不等式的等值模型有功功率出力上限变量PVir、有功功率出力下限变量有功功率出力上爬坡率变量和有功功率出力下爬坡率变量的所有可能取值表述为集合ΩVir，表示从属于集合的变量PVir,取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力系统控制的电解铝和自备机组鲁棒等值建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对高载能企业中的自备机组进行建模，具体过程如下：(1‑1)设第i台自备机组的有功功率变量为i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24，Ng为自备机组的数量，Gen为自备机组变量上标，自备机组的有功功率出力范围表示为如下约束不等式：PminGen,i≤PkGen,i≤PmaxGen,i]]>其中为第i台自备机组的有功功率下限，为第i台自备机组的有功功率上限，和由自备机组的生产厂家给定；(1‑2)设第i台自备机组的上爬坡率为下爬坡率为i＝1,2,...,Ng，和由自备机组的生产厂家给定，根据步骤(1‑1)中所述的自备机组有功功率自备机组的有功功率爬坡限制表示为约束不等式：-RdownGen,i≤PkGen,i-Pk-1Gen,i≤RupGen,i]]>其中i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24；(1‑3)将满足上述步骤(1‑1)和步骤(1‑2)约束不等式的第i台自备机组的有功功率i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合ΩGen，对于表示从属于集合ΩGen的有功功率变量取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(2)对高载能企业中的电解铝设备进行建模，具体过程如下：(2‑1)设电解铝设备的状态变量为k＝1,2,...,24，时表示电解铝设备在k时刻没有进行功率调节，时表示电解铝设备在k时刻进行了功率调节，EA为电解铝设备上标，将电解铝设备的最小调节后维持时间对电解铝设备生产的限制表示为如下约束不等式：其中，对于任意以下不等式均成立由电解铝设备的操作人员设定；(2‑2)根据步骤(2‑1)中的约束不等式，将满足上述约束不等式的电解铝状态变量k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合BEA，表示从属于集合BEA的电解铝状态变量取值，均满足上述步骤(2‑1)中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(2‑3)设电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，由电解铝设备的操作人员设定电解铝设备的有功功率上爬坡率和电解铝设备的有功功率下爬坡率将电解铝设备的有功功率爬坡约束限制表述为如下约束不等式：-RdownEA≤PkEA-Pk-1EA≤RupEA]]>(2‑4)由电解铝设备的操作人员设定电解铝设备有功功率上限为和电解铝设备的有功功率下限为根据步骤(2‑3)中电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，得到电解铝设备的有功功率上、下限约束的不等式为：PminEA≤PkEA≤PmaxEA]]>(2‑5)根据上述步骤(2‑3)中电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，和步骤(2‑1)中电解铝设备的状态变量为k＝1,2,...,24，将电解铝设备有功功率变化和电解铝设备状态变量取值间的逻辑约束表述为如下约束不等式：-M(1-xkEA)≤PkEA-Pk-1EA≤M(1-xkEA)]]>其中M＝99999；(2‑6)根据步骤(2‑3)中电解铝设备的负荷有功功率变量k＝1,2,...,24，以及步骤(2‑4)中电解铝设备的有功功率下限将电解铝设备有功功率与电解铝产量之间的数学关系表述为如下约束不等式：cminEA≤[ηbasicEAΣkPminEA+ηextraEAΣk(PkEA-PminEA)]≤cmaxEA]]>其中，为电解铝设备的设定最小产量，为电解铝设备的设定最大产量，为电解铝设备最小负荷有功功率与电解铝设备产量间的系数，为电解铝设备有功功率变量和电解铝设备最小有功功率的差值与电解铝设备产量间的系数，上述四个参数和均由电解铝设备的操作人员设定；(2‑7)将满足上述步骤(2‑3)、步骤(2‑4)、步骤(2‑5)和步骤(2‑6)中约束不等式的电解铝有功功率变量k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合ΩEA，对于表示从属于集合ΩEA的电解铝有功功率变量取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(3)建立高载能企业中电解铝设备和自备机组的等值模型，具体过程如下：(3‑1)设等值模型中的有功功率变量为k＝1,2,...,24，电解铝设备和自备机组的等值模型中的有功功率变量的上、下限、爬坡限制表述为如下约束不等式：P‾Vir≤PkD≤P‾Vir]]>-RdownVir≤Pk+1D-PkD≤RupVir]]>其中，PVir为电解铝设备和自备机组的等值模型的有功功率出力上限变量，为电解铝设备和自备机组的等值模型的有功功率出力下限变量，为电...

【技术特征摘要】
1.一种用于电力系统控制的电解铝和自备机组鲁棒等值建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对高载能企业中的自备机组进行建模，具体过程如下：(1-1)设第i台自备机组的有功功率变量为i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24，Ng为自备机组的数量，Gen为自备机组变量上标，自备机组的有功功率出力范围表示为如下约束不等式：PminGen,i≤PkGen,i≤PmaxGen,i]]>其中为第i台自备机组的有功功率下限，为第i台自备机组的有功功率上限，和由自备机组的生产厂家给定；(1-2)设第i台自备机组的上爬坡率为下爬坡率为i＝1,2,...,Ng，和由自备机组的生产厂家给定，根据步骤(1-1)中所述的自备机组有功功率自备机组的有功功率爬坡限制表示为约束不等式：-RdownGen,i≤PkGen,i-Pk-1Gen,i≤RupGen,i]]>其中i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24；(1-3)将满足上述步骤(1-1)和步骤(1-2)约束不等式的第i台自备机组的有功功率i＝1,2,...,Ng，k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合ΩGen，对于表示从属于集合ΩGen的有功功率变量取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(2)对高载能企业中的电解铝设备进行建模，具体过程如下：(2-1)设电解铝设备的状态变量为k＝1,2,...,24，时表示电解铝设备在k时刻没有进行功率调节，时表示电解铝设备在k时刻进行了功率调节，EA为电解铝设备上标，将电解铝设备的最小调节后维持时间对电解铝设备生产的限制表示为如下约束不等式：其中，对于任意以下不等式均成立由电解铝设备的操作人员设定；(2-2)根据步骤(2-1)中的约束不等式，将满足上述约束不等式的电解铝状态变量k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合BEA，表示从属于集合BEA的电解铝状态变量取值，均满足上述步骤(2-1)中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(2-3)设电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，由电解铝设备的操作人员设定电解铝设备的有功功率上爬坡率和电解铝设备的有功功率下爬坡率将电解铝设备的有功功率爬坡约束限制表述为如下约束不等式：-RdownEA≤PkEA-Pk-1EA≤RupEA]]>(2-4)由电解铝设备的操作人员设定电解铝设备有功功率上限为和电解铝设备的有功功率下限为根据步骤(2-3)中电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，得到电解铝设备的有功功率上、下限约束的不等式为：PminEA≤PkEA≤PmaxEA]]>(2-5)根据上述步骤(2-3)中电解铝设备的负荷有功功率变量为k＝1,2,...,24，和步骤(2-1)中电解铝设备的状态变量为k＝1,2,...,24，将电解铝设备有功功率变化和电解铝设备状态变量取值间的逻辑约束表述为如下约束不等式：-M(1-xkEA)≤PkEA-Pk-1EA≤M(1-xkEA)]]>其中M＝99999；(2-6)根据步骤(2-3)中电解铝设备的负荷有功功率变量k＝1,2,...,24，以及步骤(2-4)中电解铝设备的有功功率下限将电解铝设备有功功率与电解铝产量之间的数学关系表述为如下约束不等式：cminEA≤[ηbasicEAΣkPminEA+ηextraEAΣk(PkEA-PminEA)]≤cmaxEA]]>其中，为电解铝设备的设定最小产量，为电解铝设备的设定最大产量，为电解铝设备最小负荷有功功率与电解铝设备产量间的系数，为电解铝设备有功功率变量和电解铝设备最小有功功率的差值与电解铝设备产量间的系数，上述四个参数和均由电解铝设备的操作人员设定；(2-7)将满足上述步骤(2-3)、步骤(2-4)、步骤(2-5)和步骤(2-6)中约束不等式的电解铝有功功率变量k＝1,2,...,24的所有可能取值表述为集合ΩEA，对于表示从属于集合ΩEA的电解铝有功功率变量取值，均满足上述步骤中的约束不等式，为任意取值，∈为从属于集合；(3)建立高载能企...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，郭庆来，王彬，张伯明，吴文传，晋宏杨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11