一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法技术

发明专利技术涉及需求侧响应的控制领域，具体涉及一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法。其特征在于首先将市场代理分为三层：供应侧，中间侧和需求侧；具体实现步骤如下：对工业负荷建模；建立基于过程的电力负荷模型，以进一步经济高效地将工业需求的灵活性纳入需求侧响应应用中；建立电力消耗优化模型，调度用电设备的工业运行，实现需求侧响应；步骤三：通过多代理系统MAS框架来协调工业需求响应实体。其目的在于提高能源密集型重工业的整条生产线的灵活性潜力，在电力市场上交易综合灵活性，减小未来电力系统间歇性电力不确定性的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法
本专利技术涉及需求侧响应的控制领域，具体涉及一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法。
技术介绍
可再生能源在世界各地的电力系统中的普及率正在提高。在北欧电力市场的丹麦部门，可再生能源的份额计划从2015年的5.5千瓦(占总装机容量的44％)，到2020年的6.4千瓦(55％)和2025年的8.1千瓦(60％)。另一方面，丹麦决定将中央热电联产(CHP)的容量减少的容量预计将从3800兆瓦降至1900兆瓦，减少50％。提高可再生能源的普及率,主要关注的是如何对冲可再生能源的波动性和间歇性。尽管最近的研究提出了将可再生资源与电池存储系统和抽水蓄能水库的运行进行协调的方法，但仍需要更灵活的资源来促进可再生能源与电力系统的结合。这样，如果没有准备足够的战略储备，未来的电力系统可能会面临风险。为了克服这一问题，一些重工业的消费行为本身具有结构灵活性。因此，对于不同类型的要求，即商业和工业用户，如果充分的集成和协调了灵活性潜力，那么当电力系统在供应方发生可再生电力短缺时，需求方的灵活性可以确保电力系统的安全运行。需求响应聚合器(DRA)是将工业用户的电力灵活性集成到电力系统中的一种实用建议。因此，主要的挑战是如何为DRAs提出一个适用的方案，以克服可再生能源的间歇性。需求响应计划的定义是，通过基于时间的费率或其他形式的经济激励措施，用户可以在高峰时段减少或转移用电量，从而在电网运行中发挥重要作用的机会。住宅和工业用户是电力系统中能源最密集的部门。根据美国能源信息管理局的报告，2019年，住宅和工业部门的用电量分别占世界总用电量的22％和36％。在工业部门，重工业，例如，水泥厂，钢铣削和纸/木浆可以通过DR程序为电力系统提供传统的灵活性。重工业需求侧管理的关键特点是，如果DR程序不协调，生产线的中断可能导致违反日常生产限制。此外，一些重工业的子流程，例如，水泥厂的窑炉系统必须连续运行，而不需要定期关闭。在这些子流程上实施DR程序，由于设备的严重损害，可能会给行业带来巨大的财务损失。工业消费者传统上参与了经典的DR项目，例如，能源市场，用于在不频繁的高峰时期削减负荷。相反，通过增加间歇性电力的渗透，作为工业领域的DR计划，就需要更多的辅助服务。这样，替代储备、监管和旋转/非旋转储备是辅助服务中最突出的DR程序类型。重工业DR程序的经典应用与当前应用之间的主要区别如下：(1)减少通知时间；(2)提高智能水平和技术要求，以立即响应系统的信号。辅助服务的反应速度从几秒到低于30分钟。因此，为了提出一个重工业的DR程序，需要详细的信息，不同子流程的操作特性。在工业需求响应聚合商能量优化领域，相关文献中研究的共同特点是在电力市场的竞争结构中，DR项目的作用并未得到全面的评价，且鲜有研究整合不同重工业的灵活性潜力。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术提出一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法，其目的在于提高能源密集型重工业的整条生产线的灵活性潜力，在电力市场上交易综合灵活性，减小未来电力系统间歇性电力不确定性的影响。技术方案一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法，其特征在于：首先将市场代理分为三层：(1)第一层：供应侧，包括中央需求响应提供者；(2)第二层：中间侧；(3)第三层：需求侧；具体实现步骤如下：步骤一：对工业负荷建模；建立基于过程的电力负荷模型，以进一步经济高效地将工业需求的灵活性纳入需求侧响应应用中；步骤二：建立电力消耗优化模型，调度用电设备的工业运行，实现需求侧响应；步骤三：通过多代理系统MAS框架来协调工业需求响应实体。在上述的步骤一中，对工业负荷建模；对于工业需求响应聚合器的目标函数(3)受以下限制：等式(4)描述了在日前，调整和平衡市场中交易的净功率；不等式(5)-(7)分别限制了日间交易，调整和平衡市场中交易的力量；这样，从日间市场购买的电力仅限于工业负荷子流程中的能源消耗总和，这些子流程可以在能源交付之前24小时进行安排；调整市场中交易的电源仅限于子流程的耗电量，这些子流程的耗电量可以在电能交付之前的60–10分钟内关闭/打开；在平衡市场上交易的电力仅限于智能子进程的能源消耗，这些子流程能够在几分钟内改变电力；最后，等式(8)解释了工业需求响应聚合器的功率平衡。上述的工业负荷为水泥厂的生产线，具体的，建立四个子流程进行建模：(1)破碎；(2)窑饲料制备；(3)熟料生产；(4)精磨；在每两个子流程之间都有一个存储来存储输出生产，当电网出现电力短缺时，它可以关闭这一过程，从而为电力系统提供灵活性；此外，在(2)窑饲料制备和(4)精磨的原磨和水泥磨中，分别考虑了两种智能变速S-VS磨粉系统，提出了水泥厂整条生产线的数学公式，该生产线的数学结构为以下矩阵空间：该模型包括一组水泥工业ρ＝{1,2,...,Θ}；每个工厂的生产线都包含K∈N+个子流程；等式(14)描述了水泥厂的总电能消耗它是K∈N+个子流程的总和，即κ＝1,...,K，包括C，(2)窑饲料制备和FG；等式(15)将子流程的消耗分为智能和非智能部分；智能部分分别包括(2)窑饲料制备和(4)精磨中的生料磨和水泥磨；其他部分被认为是非智能的；等式(16)说明非智能子过程κ的电能消耗是额定耗电量和生产水平的函数；等式(17)描述了智能子流程的电能消耗，即(2)窑饲料制备和(4)精磨，作为S-VS电能消耗Ψ和生产水平的函数；S-VS的电力消耗Ψ显示了(2)窑饲料制备和(4)精磨中原浆厂和水泥厂的能耗，它是可变转速的函数；等式(18)说明了输出率和输入率之间的关系，并为每个非智能子流程κ输入权重；等式(19)说明了智能子流程κ的生产水平与可变生产水平Γ的关系；可变生产水平Γ本身将生产水平描述为转速的函数；等式(20)说明了简仓的存储状态，它是先前的SoS输入和输出产量的函数；所提出的模型受以下等式和不等式的约束：等式(21)保证生产水平满足客户订购值不等式(22)将每个子流程的生产水平限制在下限和上限不等式(23)限制了从前一个存储到下一个子流程的输出流；通过不等式(24)，存储容量受限于较低的和较高的容量；包括生料和水泥磨在内的S-VS碾磨系统的转速受不等式(25)的约束；此外，等式(26)将智能磨粉机的耗电量描述为转速的函数[30]；等式(26)和(27)仅适用于智能子流程，即分别在(2)窑饲料制备和(4)精磨的水泥和生料磨。上述的工业负荷为铝冶炼工业电解槽的数学建模方法；具体的，提出了铝冶炼行业柔性潜力的数学公式，具有多条电解线的铝冶炼工业的数学公式可表述如下：本模型包括一组铝冶炼厂α＝{1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法，其特征在于：首先将市场代理分为三层：/n(1)第一层：供应侧，包括中央需求响应提供者；/n(2)第二层：中间侧；/n(3)第三层：需求侧；/n具体实现步骤如下：/n步骤一：对工业负荷建模；建立基于过程的电力负荷模型，以进一步经济高效地将工业需求的灵活性纳入需求侧响应应用中；/n步骤二：建立电力消耗优化模型，调度用电设备的工业运行，实现需求侧响应；/n步骤三：通过多代理系统MAS框架来协调工业需求响应实体。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法，其特征在于：首先将市场代理分为三层：
(1)第一层：供应侧，包括中央需求响应提供者；
(2)第二层：中间侧；
(3)第三层：需求侧；
具体实现步骤如下：
步骤一：对工业负荷建模；建立基于过程的电力负荷模型，以进一步经济高效地将工业需求的灵活性纳入需求侧响应应用中；
步骤二：建立电力消耗优化模型，调度用电设备的工业运行，实现需求侧响应；
步骤三：通过多代理系统MAS框架来协调工业需求响应实体。


2.根据权利要求1所述的基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法，其特征在于：在上述的步骤一中，对工业负荷建模；对于工业需求响应聚合器的目标函数(3)受以下限制：















等式(4)描述了在日前，调整和平衡市场中交易的净功率；不等式(5)-(7)分别限制了日间交易，调整和平衡市场中交易的力量；这样，从日间市场购买的电力仅限于工业负荷子流程中的能源消耗总和，这些子流程可以在能源交付之前24小时进行安排；调整市场中交易的电源仅限于子流程的耗电量，这些子流程的耗电量可以在电能交付之前的60–10分钟内关闭/打开；在平衡市场上交易的电力仅限于智能子进程的能源消耗，这些子流程能够在几分钟内改变电力；最后，等式(8)解释了工业需求响应聚合器的功率平衡。


3.根据权利要求2所述的基于多智能体的工业需求响应聚合商能量优化方法，其特征在于：上述的工业负荷为水泥厂的生产线，具体的，建立四个子流程进行建模：(1)破碎；(2)窑饲料制备；(3)熟料生产；(4)精磨；在每两个子流程之间都有一个存储来存储输出生产，当电网出现电力短缺时，它可以关闭这一过程，从而为电力系统提供灵活性；此外，在(2)窑饲料制备和(4)精磨的原磨和水泥磨中，分别考虑了两种智能变速S-VS磨粉系统，提出了水泥厂整条生产线的数学公式，该生产线的数学结构为以下矩阵空间：





















该模型包括一组水泥工业ρ＝{1,2,...,Θ}；每个工厂的生产线都包含K∈N+个子流程；等式(14)描述了水泥厂的总电能消耗它是K∈N+个子流程的总和，即κ＝1,...,K，包括C，(2)窑饲料制备和FG；等式(15)将子流程的消耗分为智能和非智能部分；智能部分分别包括(2)窑饲料制备和(4)精磨中的生料磨和水泥磨；其他部分被认为是非智能的；等式(16)说明非智能子过程κ的电能消耗是额定耗电量和生产水平的函数；等式(17)描述了智能子流程的电能消耗，即(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡博，李钊，崔嘉，田小蕾，梁毅，曹智，刘晓强，杨俊友，张宇献，李桐，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，沈阳工业大学，国网辽宁省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21