一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法，其包括如下步骤：步骤S1，建立带式输送机、风机、光伏、蓄电池设备的调度模型；步骤S2，构建以运行成本最低为目标、以分布式能源发电消纳为约束的带式输送机与蓄电池协同的输煤系统日前经济调度模型；步骤S3，通过非线性规划优化算法得到带式输送机带速、储能充放电的日前优化调度方案。实施本发明专利技术，可以通过科学优化的调试方式，实现转移高电价阶段负荷，降低煤炭企业运输成本。

An optimal scheduling method of daily energy consumption for coal mine industrial users

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法
本专利技术涉及电力调度
，尤其涉及一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法。
技术介绍
在一些用场合，例如在含带式输送机煤矿，这类的工业用户其用电量大，且经常处于偏远地带，如何给其提供充足的电量是现实中一直在考虑的问题；在现有的一些技术中，可以采用多种供电方式的综合方式对其进行供电，例如采用风机的风力发电、光伏发电、蓄电池储电等给其输煤系统进行供电。但是，在保证分布式能源充分利用的前提下，挖掘筒仓以及蓄电池转移负荷的能力，如何实现转移高电价阶段负荷，降低煤炭企业运输成本是一个函待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法，可以通过科学优化的调试方式，实现转移高电价阶段负荷，降低煤炭企业运输成本。为了解决所述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：提供一种含带式输送机煤矿工业用户的日前用能优化调度方法，其包括如下步骤：步骤S1，建立带式输送机、风机、光伏、蓄电池设备的调度模型；步骤S2，构建以运行成本最低为目标、以分布式能源发电消纳为约束的带式输送机与蓄电池协同的输煤系统日前经济调度模型；步骤S3，通过非线性规划优化算法得到带式输送机带速、储能充放电的日前优化调度方案。优选地，所述步骤S1具体包括：步骤S10，根据下述公式获得带式输送机的调度模型：η＝ηdηm(2)其中，PT,t为带式输送机第t时段的功率，kW；η为带式输送机系统效率，ηm为电动机的效率；ηd为驱动系统的效率；θ1,θ2,θ3,θ4为带式输送机能耗模型的计算参数，由带式输送机结构参数计算得到或者通过参数辨识方法得到；Qt为t时段带式输送机运送煤炭质量；Vt为带式输送机第t时段带速；步骤S11，根据下述公式获得蓄电池的调度模型：其中，Pbt,t为第t时段蓄电池出力；Pch,t和Pdis,t分别为第t时段蓄电池的输入和输出功率，单位均为kW；Wbt,t为第t时段蓄电池电量，Wbt,0为蓄电池初始电量，单位均为kW·h；Δt为单位调度时间，单位为h；ηbt为蓄电池的能量转换效率；ηch和ηdis分别为蓄电池的能量输入和输出转换效率；步骤S12，根据下述公式获得风机调度模型：其中，PWT,t为第t时段风机出力，Pmax为风机额定出力，单位均为kW；ν为风机所在地自然风风速，Vin和Vout分别为风机的切入风速和切出风速，VR为风机额定风速，单位均为m/s；多项式A、B、C为风机出力非线性部分的拟合系数，其表达式如式(7)-(9)所示。步骤S13，根据下述公式获得光伏调度模型：PPV,t＝nEDηlight(10)其中，PPV,t为第t时段光伏出力，单位为kW；n为光伏板数量；E为自然环境下光照强度折算到光伏电池倾斜面的光照强度，单位为kW/m2；D为单块光伏板面积，单位为m2；ηlight为光能转换效率。优选地，所述步骤S2进一步包括：步骤S20，根据下式确定一个优化周期内的运行成本最低的目标，如式(11)所示。其中，一个优化周期内的运行成本由三部分组成，式中第一部分为系统购电成本：其中Pex,t为第t时段购电功率，单位为kW；Cph,t为第t时段电价，单位为元/kW·h；第二部分为蓄电池、风机、光伏的维护成本：其中Cbt、CWT、CPV分别为蓄电池、风机和光伏单位时间单位功率的使用维护成本，单位为元/kW；第三部分为带式输送机带速变化的惩罚项；ω为罚因子。步骤S21，建立各参数对应的约束条件。优选地，所述步骤S21进一步包括如下步骤：步骤S210，根据下式确定带式输送机带速约束：Vmin≤Vt≤Vmax(12)式中：Vmax和Vmin分别为带式输送机带速上下限，单位为m/s；步骤S211，根据下式确定带式输送机带速和煤流量之间的约束关系：Mmin≤Mt≤Mmax(14)式中：Mt为第t时段带式输送机单位长度承受质量，Mmax和Mmin分别为带式输送机单位长度承受质量上下限，单位均为kg/m。步骤S212，根据下式确定筒仓容量限制条件：RTHR≤Rt≤Rmax(15)式中：Rt为第t时段筒仓内煤炭存量，单位为ton；RTHR为筒仓容量下限阈值，单位为ton，其中，RTHR通过式(16)计算所得；RTHR＝Qtrain,tΔt+Rt-1(16)式中：Qtrain,t为第t时段火车装载煤炭速率，单位为ton/h。步骤S213，根据下式确定电功率平衡约束条件：Pex,t＝PT,t+Pbt,t-PWT,t-PPV,t(17)步骤S214，根据下式确定购电功率约束条件：Pex,t≥0(18)步骤S215，根据式(19)确定蓄电池充放电功率约束件件；根据式(20)、(21)确定蓄电池电量约束条件，以及根据式(22)确定一个调度周期内的电储能平衡约束条件：式中：和为蓄电池充放电功率上下限，单位均为kW；SOCt为蓄电池第t时段荷电状态；SOCmax和SOCmin分别为蓄电池荷电状态上下限；W为蓄电池容量，单位为kW·h。优选地，所述步骤S3进一步包括：在MATLAB软件中调用fmincon函数对上述经济优化调度模型进行求解，通过非线性规划优化算法得到带式输送机带速、储能充放电的日前优化调度方案。实施本专利技术的实施例，具有如下的有益效果：本专利技术所提出的一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法，其针对煤矿带式输送机运行进行优化控制，并通过对带式输送机带速、煤流量和蓄电池的协同控制，充分利用筒仓容量和分布式能源出力，可以转移高电价阶段负荷，并降低电费成本；在本专利技术的实施例中，通过对带式输送机带速、煤流量以及蓄电池充放电功率进行协同调节，可有效转移高电价阶段负荷，同时充分利用分布式能源降低煤矿企业的电费成本；同时，在本专利技术的实施例中，考虑了带式输送机带速变化快慢对日电费成本所产生的影响，其中，带速变化项罚因子越大(即带速变化越缓慢)，日电费成本越大；因此在本专利技术的实施例中，对惩罚因子的制定兼顾系统运行约束和经济性需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术提出的一种含带式输送机煤矿工业用户的日前用能优化调度方法一个实施例的主流程示意图；图2为本专利技术涉及的具有带式输送机、分布式能源和蓄电池的输煤系统结构示意图；图3为图1中涉及的带式输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法，其特征在于，包括：/n步骤S1，建立带式输送机、风机、光伏、蓄电池设备的调度模型；/n步骤S2，构建以运行成本最低为目标、以分布式能源发电消纳为约束的带式输送机与蓄电池协同的输煤系统日前经济调度模型；/n步骤S3，通过非线性规划优化算法得到带式输送机带速、储能充放电的日前优化调度方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿工业用户的日前用能优化调度方法，其特征在于，包括：
步骤S1，建立带式输送机、风机、光伏、蓄电池设备的调度模型；
步骤S2，构建以运行成本最低为目标、以分布式能源发电消纳为约束的带式输送机与蓄电池协同的输煤系统日前经济调度模型；
步骤S3，通过非线性规划优化算法得到带式输送机带速、储能充放电的日前优化调度方案。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
步骤S10，根据下述公式获得带式输送机的调度模型：



η＝ηdηm(2)
其中，PT,t为带式输送机第t时段的功率，kW；η为带式输送机系统效率，ηm为电动机的效率；ηd为驱动系统的效率；θ1,θ2,θ3,θ4为带式输送机能耗模型的计算参数，由带式输送机结构参数计算得到或者通过参数辨识方法得到；Qt为t时段带式输送机运送煤炭质量；Vt为带式输送机第t时段带速；
步骤S11，根据下述公式获得蓄电池的调度模型：









其中，Pbt,t为第t时段蓄电池出力；Pch,t和Pdis,t分别为第t时段蓄电池的输入和输出功率，单位均为kW；Wbt,t为第t时段蓄电池电量，Wbt,0为蓄电池初始电量，单位均为kW·h；Δt为单位调度时间，单位为h；ηbt为蓄电池的能量转换效率；ηch和ηdis分别为蓄电池的能量输入和输出转换效率；
步骤S12，根据下述公式获得风机调度模型：



其中，PWT,t为第t时段风机出力，Pmax为风机额定出力，单位均为kW；ν为风机所在地自然风风速，Vin和Vout分别为风机的切入风速和切出风速，VR为风机额定风速，单位均为m/s；多项式A、B、C为风机出力非线性部分的拟合系数，其表达式如式(7)-(9)所示。









步骤S13，根据下述公式获得光伏调度模型：
PPV,t＝nEDηlight(10)
其中，PPV,t为第t时段光伏出力，单位为kW；n为光伏板数量；E为自然环境下光照强度折算到光伏电池倾斜面的光照强度，单位为kW/m2；D为单块光伏板面积，单位为m2；ηlight为光能转换效率。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
步骤S20，根据下式确定一个优化周期内的运行成本最低的目标，如式(11)所示。



其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦丰顺，邓永生，周浩，高维杰，岳程燕，程濛，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44