一种短流程钢企需求响应潜力分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种短流程钢企需求响应潜力分析方法及系统，包括如下步骤：选择钢铁生产过程中典型可调控设备并建立其用电特性模型；利用离散时间RTN模型给出钢铁生产约束条件；在等待时间约束中计入增加精炼时间对炉次允许冷却时间的延长作用并修正其余约束；兼顾购电成本最小与用电舒适度最大建立短流程钢铁生产调度模型并将其转化为单目标模型；获取生产信息与电价信息，输入上述模型求解得到企业各时段用电功率，将其与响应前比较以分析企业需求响应潜力。本发明专利技术计及延长精炼时间对炉次等待时间限制的放宽作用以使钢铁生产负荷的可平移潜力得到进一步释放，且在分析企业响应潜力的过程中兼顾经济性与用电舒适度的影响使得结果更为准确可信。

【技术实现步骤摘要】
一种短流程钢企需求响应潜力分析方法及系统
本专利技术属于电力需求响应分析
，具体涉及一种短流程钢企需求响应潜力分析方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，并不必然构成在先技术。近年来，伴随社会经济水平的不断提高与可再生能源并网装机规模的迅速增长，用电负荷峰谷差拉大与风电光伏的波动性、反调峰特性加剧导致电网维持供需平衡的能力受到严峻挑战。受制于环保压力加大与电力供给侧降本增效要求，火电机组建设发展速度受阻，源侧可调节能力发挥难以满足日益增长的功率调节需求。基于此，充分挖掘负荷侧资源的需求响应潜力，利用价格信号等方式引导其主动调整用电行为以满足电网的移峰填谷需求，成为促进可再生能源消纳、保证系统安全稳定运行的重要手段。相较于其他类型负荷，钢铁企业作为典型的高载能工业用户，具有可调节容量大、自动化水平高、信息网络完善等优点，特别是对于具有高耗电生产负荷—电弧炉的短流程钢铁企业，其在保证订单产量按时完成的前提下可通过改变生产设备的使用时间有效平抑负荷波动，进而起到削峰填谷的作用。据专利技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短流程钢企需求响应潜力分析方法，其特征是，包括如下步骤：/n分析短流程钢铁企业生产流程，选择用电规律性强的主要生产设备作为典型可调控对象并建立其用电特性模型；/n定义所选择的生产设备及其输入输出的炉次和消耗的电力为资源，定义设备加工与炉次运输为任务，利用离散时间RTN模型描述钢铁生产过程中资源与任务的交互关系，得到短流程钢铁企业生产约束条件；/n在所述离散时间RTN模型的等待时间约束中计入增加精炼时间对炉次允许冷却时间的延长作用，并对其余生产约束条件进行修正；/n综合考虑购电成本最小与用电舒适度最大两种目标建立反映企业参与需求响应真实意愿的短流程钢铁生产调度模型，并且采用归一化处理与线...

【技术特征摘要】
1.一种短流程钢企需求响应潜力分析方法，其特征是，包括如下步骤：
分析短流程钢铁企业生产流程，选择用电规律性强的主要生产设备作为典型可调控对象并建立其用电特性模型；
定义所选择的生产设备及其输入输出的炉次和消耗的电力为资源，定义设备加工与炉次运输为任务，利用离散时间RTN模型描述钢铁生产过程中资源与任务的交互关系，得到短流程钢铁企业生产约束条件；
在所述离散时间RTN模型的等待时间约束中计入增加精炼时间对炉次允许冷却时间的延长作用，并对其余生产约束条件进行修正；
综合考虑购电成本最小与用电舒适度最大两种目标建立反映企业参与需求响应真实意愿的短流程钢铁生产调度模型，并且采用归一化处理与线性加权求和的方法将所述生产调度模型由多目标优化模型转化为单目标优化模型；
获取企业生产信息与电价信息，输入转化后的单目标优化模型进行求解，得到给定权重系数下企业各时段的用电功率，将其与未参与需求响应时企业的用电负荷情况进行比较，确定短流程钢铁企业的需求响应潜力。


2.如权利要求1所述的一种短流程钢企需求响应潜力分析方法，其特征是，所述选择用电规律性强的主要生产设备作为典型可调控对象，按照产品加工顺序依次为：对炉次进行初炼的电弧炉、对炉次进行脱碳的氩氧脱碳炉、对炉次进行精炼的钢包精炼炉与对炉次进行连铸的连铸机；所述典型可调控设备的用电特性模型为：



式中：Pit为设备i在时刻t的实际运行功率；为设备i的启动时刻；为设备i的固定工作时长；Pirated为设备i的额定功率；T为调度结束时刻。


3.如权利要求1所述的一种短流程钢企需求响应潜力分析方法，其特征是，所述利用离散时间RTN模型描述钢铁生产过程中资源与任务的交互关系，得到短流程钢铁企业生产约束条件的具体步骤为：
从短流程钢铁生产流程中提炼资源与任务的交互关系，并据此建立RTN模型的图形化结构；
在离散时间表示下，根据短流程钢铁生产RTN模型的图形化结构给出其数学表达式，即短流程钢铁企业的生产约束条件。


4.如权利要求1所述的一种短流程钢企需求响应潜力分析方法，其特征是，所述短流程钢铁企业的生产约束条件包括资源平衡约束、任务执行约束、等待时间约束、资源数量约束、炉次运输约束与完工时间约束，其表达式分别为：
资源平衡约束：
离散时间表示下，钢铁生产调度的结果是决定各任务在何时段的起点处启动，故某一资源在时段t的可用数量等于以下两部分的加和：一部分为其在时段t-1的可用数量，另一部分为所有任务于时段t起点处产生或消耗的该资源的数量，即



式中：为设备或炉次m在时段t的可用数量，为设备或炉次m的初始数量；K为任务集合；τk为任务k的持续时间dk对应的时段数，δ为时段长度；θk为任务k执行期间内以开始时刻为参考时间点的各相对时间点，其取值范围为{0,1,…,τk}；M为设备和炉次组成的集合；为判断任务k是否在时段t起点处启动的0-1变量；为钢铁企业在时段t的平均用电功率；T为总调度时段数；为任务k在相对时间点θk生成/释放设备或炉次m的数量(负值表示消耗/占用)，其取值范围为{-1,0,1}；为任务k在相对时间点θk消耗的电功率，其数值为任务k在以该时间点为时段起点的时段消耗的平均电功率。与同属于任务k与资源的交互关系矩阵μk中的元素，它的定义式为：
θk＝01…τk



式中：μk为s×(τk+1)维矩阵，s为任务k执行所需的资源种类数，{r1,r2,…,rs}为任务k执行所需的各种资源组成的集合；
任务执行约束：
短流程钢铁生产过程中各任务在调度周期内只执行一次，即



式中：K′、K″分别为持续时间与执行设备无关和有关的任务组成的集合；Uk为可执行任务k的设备u组成的集合；
等待时间约束：
离散时间表示下炉次仅在时段的起点处被任务生成和消耗，故对炉次在设备外等待时间的约束可以转化为对等待加工的炉次在调度时间范围内可用数量为1的时段数的限制，即






式中：分别为等待AOD、LF、CC加工的炉次h；TransferPDh、TransferDLh、TransferLCh分别为炉次h在EAF与AOD间的运输任务、炉次h在AOD与LF间的运输任务、炉次h在LF与CC间的运输任务；Dk为炉次h在运输任务k所连接的两个生产阶段间的允许冷却时间；
资源数量约束：
所有资源在任意时段的可用数量均不为负，即



炉次运输约束：
炉次被生产设备加工完毕后立即被运输，即



式中：分别为被EAF、AOD、LF加工完毕的炉次h；
完工时间约束：
各生产设备特别是CC需都在时段t处于未被占用的状态以保证所有任务在调度周期结束时已全部完成，即



式中：为连铸机CCn在时段T的可用数量；Q为连铸机的初始数量。


5.如权利要求1所述的一种短流程钢企需求响应潜力分析方法，其特征是，所述在等待时间约束中计入增加精炼时间对炉次允许冷却时间的延长作用，是指将等待时间约束中炉次在脱碳与精炼两个生产阶段间的允许冷却时间设置成为与炉次在LF外等待时的温降速度、炉次精炼时的温升速度以及延长的精炼时间有关的可调物理量,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沈征，张虓，张海静，鞠文杰，王为帅，王一，程思瑾，李心一，王海博，任艺婧，张利，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司泰安供电公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37