一种高能耗企业自备电厂发用电联合优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高能耗企业自备电厂发用电联合优化方法及系统，通过EMS系统收集典型高能耗企业自备电厂发用电历史数据，获取自备电厂发电侧各类发电机组的运行成本参数；分析高能耗企业自备电厂在价格信号引导下的发电敏感性与负荷转移敏感性；分别考虑不同发电机组的出力约束、热电耦合约束，及各类可转移负荷间的生产关系、调节特性，分析高能耗企业自备电厂在价格信号引导下的发电成本、可转移负荷、净电费，并形成高能耗企业自备电厂发用电设备联合优化模型。本发明专利技术可广泛应用于高能耗企业优化资源配置与负荷需求管理技术领域；优化高能耗企业自备电厂的发用电生产策略，有效降低企业用电成本，对引导大工业用户发用电生产调度具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种高能耗企业自备电厂发用电联合优化方法及系统
本专利技术涉及高能耗企业自备电厂能源优化调度
，具体涉及一种高能耗企业自备电厂发用电联合优化方法及系统。
技术介绍
随着社会经济的飞速发展，用电需求急剧增加，电力供应常常处于较紧张状态。同时电能是高能耗企业在生产过程中必不可少的能源，为提高能源综合利用效率和降低用电成本，许多高能耗企业都建设有与自身负荷相当的自备电厂。高能耗企业生产过程中所需要的电能由电网与自备电厂同时供给。高能耗企业通过建设自备电厂，降低企业的用电成本，在节能、环保、提高经济效益上都起到了良好的作用。高能耗企业自备电厂一般配备有燃煤机组、热电联产机组与资源综合利用机组。燃煤机组以料定电的生产方式进行调节具有非常有效的可调节特性；热电联产机组以热定电的生产方式，并根据机组的不同可以进行发电的调节，同时将余气余热等资源回馈给周围用户进行供暖；资源综合利用机组利用高能耗企业生产过程中所产生的废气来进行二次利用，有效提高能源利用率。高能耗企业用电侧根据行业生产工艺的不同具有不同的生产设备，但是高能耗企业用电侧负荷均可以在满足生产工艺要求的同时进行调节。高能耗企业进行负荷调节可以降低对外部电网的依赖，又可以降低用电成本，同时缓解当地电网用电的紧张。根据高能耗企业自备电厂发用电特性，基于价格型的需求响应项目常被用于工业用户。其中，最常用的为分时电价，通过给予不同时段不同电价的方式引导企业进行自发电与负荷调整，可以促进大工业用户进行合理发电计划与负荷调整，促进电网完成削峰填谷工作。那么如何合理利用现有经济机制下电价信号对高能耗企业自备电厂发用电调节策略问题，促进企业进行合理的发电计划与负荷调度安排，以使得高能耗企业在满足最小运行成本的同时，发掘高能耗企业的调节潜力促进电网完成削峰填谷工作成为急需解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的解决现有经济机制下电价信号对高能耗企业自备电厂发用电调节策略问题，促进企业进行合理的发电计划与负荷调度安排，以使得高能耗企业在满足最小运行成本的同时，发掘高能耗企业的调节潜力促进电网完成削峰填谷工作问题，本专利技术提供一种高能耗企业自备电厂发用电联合优化方法，包括：获取高能耗企业自备电厂在各时段的发用电费用和负荷情况；将所述发用电成本和负荷情况带入预先建立的发用电联合优化模型中进行求解，得到所述高能耗企业自备电厂发用电联合优化运行方法；其中所述发用电费用包括：购电电价、上网电价与发电出力曲线；所述负荷情况包括：基本负荷和可转移负荷功率；所述发用电联合优化模型以所述高能耗企业自备电厂最小运行成本为目标，考虑价格信号引导作用下的发电敏感性与负荷转移敏感性进行构建。优选的，所述获取高能耗企业自备电厂在各时段的发用电成本和负荷情况，包括：获取不同时刻内高能耗企业自备电厂的上网电价、购电电价与发电成本：通过EMS系统获取高能耗企业自备电厂燃煤机组、热电联产机组、资源综合利用机组的历史发电出力曲线，以及有功出力最大值、有功出力最小值、最大升负荷速度、最大降负荷速率：通过EMS系统获取高能耗企业自备电厂各时段的基本负荷与可调节负荷的功率、运行时长、最大可调节时间基本数据。优选的，所述发用电联合优化模型的构建包括：基于高能耗企业自备电厂在满足发电功率出力上下限约束、发电机组爬坡约束、发电机组热电耦合约束条件确定发电成本；基于发用电费用确定高能耗企业自备电厂发电敏感性与各时段内负荷转移敏感性；基于可调节负荷的敏感性，考虑高能耗企业自备电厂在满足可调节负荷运行时长约束、负荷间生产时序约束、可调节负荷转移功率约束、功率平衡约束条件确定负荷转移成本；根据所述高能耗企业自备电厂发电敏感性与各时段内负荷转移敏感性确定高能耗企业自备电厂与电网的交换功率，并分析高能耗企业自备电厂的净电费；以所述发电成本、负荷转移成本和净电费为约束条件，以所述高能耗企业自备电厂最小运行成本为目标构建发用电联合优化模型。优选的，所述高能耗企业自备电厂各时段发电敏感性与负荷转移敏感性的确定，包括：基于各时段内高能耗企业自备电厂购电电价、发电成本与上网电价的关系，分别确定各时段发电敏感性和各时刻负荷所对应的用电价格：基于所述各时段发电敏感性，确定各时段负荷转移敏感性。优选的于，所述各时段发电敏感性计算式如下：其中，为最优发电功率；分别为第k时段内购电电价、上网电价、单位发电成本价格；Lk分别为第k时段内企业最小发电功率、最大发电功率和总负荷功率；所述第k时刻负荷所对应的用电价格的计算式如下：其中，ωk为企业在第k时刻内负荷所对应的用电价格；分别为企业在第k时刻内购电电价、单位发电成本价格、上网电价。优选的，所述发电成本的计算式如下：其中，minCcost为发电成本，K为一天内总的调度时段，i、j、u分别为燃煤机组、热电联产机组、资源综合利用机组的数量，ai、bi、ci分别为燃煤机组的发电成本系数，Pi,k为第i台燃煤机组在k时刻的发电出力，br、cr分别为资源综合利用机组的发电成本系数，为综合资源利用机组r在k时刻的发电出力，aj、bj、cj分别为热电联产机组的发电成本系数，dj、fj、为第j台热电联产机组的供热成本系数，分别为热电联产机组的电功率、平均热功率。优选的，所述可转移负荷运行时长约束计算式如下：其中，Sr,k为负荷r在第k时刻可转移负荷运行时长；Tr,n是负荷r的额定运行时长，tr,min,tr,max分别为可转移负荷最早启动时间与最晚结束时间，Sr,k是负荷r在第k时刻运行状态变量；所述连续性可转移负荷生产时序约束计算式如下：其中，Sr,k、Sr,t、Sr,t+1分别为可转移负荷r在第k时刻、t时刻、t+1时刻的运行状态变量；所述前置负荷约束计算式如下：其中，负荷r是负荷j的前置负荷只有当负荷j完成运行时负荷r才可以启动运行，Sr,k、Sj,t分别为负荷r与负荷j的运行状态变量；所述强关联性负荷约束计算式如下：其中，负荷r与负荷j存在强关联性，负荷j在负荷r工作结束后立即开始运行，Sj,k、Sj,t分别为负荷j在k时刻与t时刻的运行状态变量，Sr,t-1为负荷r在t-1时刻的运行状态变量：所述转移负荷功率约束计算式如下：其中，分别表示k时段企业总最大发电功率与企业在该时段最大外购功率，lr,k、分别为第k时刻基本负荷与可转移负荷功率，N为第k时刻内总的可转移负荷数量，Sr,k为可转移负荷r在第k时刻的运行状态变量：所述功率平衡约束计算式如下：其中，Pk、Ek分别表示k时段企业总发电功率与外购功率，lr,k、分别为第k时刻基本负荷与可转移负荷功率，N为第k时刻内总的可转移负荷数量，Sr,k为可转移负荷r在第k时刻的运行状态变量。优选的，所述负荷转移成本的计算式如下：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高能耗企业自备电厂发用电联合优化方法，其特征在于，包括：/n获取高能耗企业自备电厂在各时段的发用电费用和负荷情况；/n将所述发用电成本和负荷情况带入预先建立的发用电联合优化模型中进行求解，得到所述高能耗企业自备电厂发用电联合优化运行方法；/n其中所述发用电费用包括：购电电价、上网电价与发电出力曲线；所述负荷情况包括：基本负荷和可转移负荷功率；/n所述发用电联合优化模型以所述高能耗企业自备电厂最小运行成本为目标，考虑价格信号引导作用下的发电敏感性与负荷转移敏感性进行构建。/n

【技术特征摘要】
1.一种高能耗企业自备电厂发用电联合优化方法，其特征在于，包括：
获取高能耗企业自备电厂在各时段的发用电费用和负荷情况；
将所述发用电成本和负荷情况带入预先建立的发用电联合优化模型中进行求解，得到所述高能耗企业自备电厂发用电联合优化运行方法；
其中所述发用电费用包括：购电电价、上网电价与发电出力曲线；所述负荷情况包括：基本负荷和可转移负荷功率；
所述发用电联合优化模型以所述高能耗企业自备电厂最小运行成本为目标，考虑价格信号引导作用下的发电敏感性与负荷转移敏感性进行构建。


2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述获取高能耗企业自备电厂在各时段的发用电成本和负荷情况，包括：
获取不同时刻内高能耗企业自备电厂的上网电价、购电电价与发电成本：
通过EMS系统获取高能耗企业自备电厂燃煤机组、热电联产机组、资源综合利用机组的历史发电出力曲线，以及有功出力最大值、有功出力最小值、最大升负荷速度、最大降负荷速率：
通过EMS系统获取高能耗企业自备电厂各时段的基本负荷与可调节负荷的功率、运行时长、最大可调节时间基本数据。


3.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述发用电联合优化模型的构建包括：
基于高能耗企业自备电厂在满足发电功率出力上下限约束、发电机组爬坡约束、发电机组热电耦合约束条件确定发电成本；
基于发用电费用确定高能耗企业自备电厂发电敏感性与各时段内负荷转移敏感性；
基于可调节负荷的敏感性，考虑高能耗企业自备电厂在满足可调节负荷运行时长约束、负荷间生产时序约束、可调节负荷转移功率约束、功率平衡约束条件确定负荷转移成本；
根据所述高能耗企业自备电厂发电敏感性与各时段内负荷转移敏感性确定高能耗企业自备电厂与电网的交换功率，并分析高能耗企业自备电厂的净电费；
以所述发电成本、负荷转移成本和净电费为约束条件，以所述高能耗企业自备电厂最小运行成本为目标构建发用电联合优化模型。


4.根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于，所述高能耗企业自备电厂各时段发电敏感性与负荷转移敏感性的确定，包括：
基于各时段内高能耗企业自备电厂购电电价、发电成本与上网电价的关系，分别确定各时段发电敏感性和各时刻负荷所对应的用电价格：
基于所述各时段发电敏感性，确定各时段负荷转移敏感性。


5.根据权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述各时段发电敏感性计算式如下：



其中，为最优发电功率；分别为第k时段内购电电价、上网电价、单位发电成本价格；Lk分别为第k时段内企业最小发电功率、最大发电功率和总负荷功率；
所述第k时刻负荷所对应的用电价格的计算式如下：



其中，ωk为企业在第k时刻内负荷所对应的用电价格；分别为企业在第k时刻内购电电价、单位发电成本价格、上网电价。


6.根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于，所述发电成本的计算式如下：



其中，minCcost为发电成本，K为一天内总的调度时段，i、j、u分别为燃煤机组、热电联产机组、资源综合利用机组的数量，ai、bi、ci分别为燃煤机组的发电成本系数，Pi，k为第i台燃煤机组在k时刻的发电出力，br、cr分别为资源综合利用机组的发电成本系数，为综合资源利用机组r在k时刻的发电出力，aj、bj、cj分别为热电联产机组的发电成本系数，d...

【专利技术属性】
技术研发人员：周颖，陈宋宋，张海静，王为帅，祝令凯，鞠文杰，杜颖，马磊，张超，潘佳，孙卓新，林国华，陈宁，王琼，刘丙栋，高赐威，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网山东省电力公司，国网新疆电力有限公司，东南大学，国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11