考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法，包括：根据工业园区物质流的传递建立工业生产流程模型；根据工业园区的能量枢纽和工业生产流程模型，建立工业园区的稳态能流统一模型；建立离网工业园区优化调度模型；计算外部电网停电时长的概率分布，根据外部电网停电时长的概率分布，采用蒙特卡洛法生成不同停电时长的样本场景；采用K‑means聚类算法对不同停电时长的样本场景缩减；根据缩减后的多个样本场景，以缩减后的多个样本场景中的每个场景的发生概率为权重系数，采用随机优化方法对所述离网工业园区优化调度模型进行协同优化，得到停电损失最小的离网调度策略。

【技术实现步骤摘要】
考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法。
技术介绍
目前工业园区生产不断流程化、精细化，高水平制造业的工业园区中往往包含众多复杂的生产工序，能源消耗巨大，因此工业能耗在全社会能耗中占比较大，减小工业园区能耗是节能任务的首要目标，同时减少用能成本更是工业园区的重中之重。在实际应用中外部电网停电分为计划停电与非计划停电两种情况，对于非计划停电，工业园区运行控制中心无法提前获得停电时长的信息，而停电时长的不确定性直接影响离网系统运行的安全性，从而导致巨大的经济损失，现有离网运行调度策略无法在停电时长不确定条件下实现离网园区的安全经济运行。现有方法中对于综合能源系统建模、经济运行进行了一定的研究，电、气、热综合能源系统建模方法众多，其中广泛应用的是能量枢纽(EnergyHub，EH)模型，能够有效反应综合能源系统中的能量流动与转换，建模方法简洁，物理概念清晰，但是现有技术中绝大多数仅针对工业园区综合能源系统本身进行建模优化，只能针对工业园区中的冷热电能源系统进行优化，而对实际工业园区来说，其主要负荷为工业负荷，是一个完整的流水线过程，每一个生产环节都存在与能源系统不同的耦合性，现有优化方法仅仅将工业生产作为固定负荷参与优化得到的优化结果不够准确也不够经济。并且缺少对冷热电气综合能源和工业流程能源间耦合关系的统一描述，缺乏对工业生产园区中生产流程的统一建模。同时现代工业生产高度流程化、精细化的生产模式对于能源系统供应的稳定性提出了更高的要求，其方法的准确性有待提高。另一方面，现有方法中通常采用随机优化和鲁棒优化方法处理模型中的不确定变量，均是针对并网运行场景进行研究。而对于外部电网故障时的离网运行场景，缺乏对于离网独立运行工业园区的优化调度方法，而目前对于离网工业园区的运行没有考虑离网运行时间的不确定性，停电时间及能源系统其他状态量对于实际园区的经济损失缺乏定量的研究，并且缺乏一种有效的方法来描述停电时间不确定性对离网运行优化决策结果的影响，无法为园区做出兼顾风险与经济性的离网运行调度策略。。因此，亟需一种考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法，以解决现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法，包括：根据工业园区物质流的传递建立工业生产流程模型；根据工业园区的能量枢纽和所述工业生产流程模型，建立工业园区的生产流程与能源系统的稳态能流统一模型；以所述稳态能流统一模型、存储系统运行约束和能量转换设备约束为约束条件，以离网运行期间最小生产损失为优化目标，建立离网工业园区优化调度模型；计算外部电网停电时长的概率分布，根据所述外部电网停电时长的概率分布，采用蒙特卡洛法生成不同停电时长的样本场景；采用K-means聚类算法对所述不同停电时长的样本场景缩减，得到缩减后的多个样本场景；根据缩减后的多个样本场景，以缩减后的多个样本场景中的每个场景的发生概率为权重系数，采用随机优化方法对所述离网工业园区优化调度模型进行协同优化，得到停电损失最小的离网调度策略；在停电时长不确定性的情况下根据所述离网调度策略对工业园区进行离网调度。优选地，根据工业园区物质流的传递建立工业生产流程模型，包括：生产物料的流动作为物质流，按照物质流的传递建立工业生产流程模型。优选地，工业生产流程模型包括：以物料为介质，以不同的生产子任务为节点，以物料传输过程为支路建立的串并联系统和基于物料生产与转移的生产约束数学模型。优选地，基于物料生产与转移的生产约束数学模型包括：不可中断型子任务约束、可中断型子任务约束和仓储子任务约束。优选地，不可中断型子任务约束包括不可中断型子任务的子任务状态与启动停止变量之间的关系、不可中断型子任务的最小运行时间和不可中断型子任务的最小停机时间的限制和子任务的输出约束分别如下式(1)-(3)所示：可中断型子任务约束包括：可中断型子任务的输出如下式(4)所示：仓储子任务约束包括：仓储子任务的实时容量与输入/输出材料之间的关系、仓储子任务的实时容量与输入/输出材料容量的范围限制分别如下式(5)和(6)所示：其中，α表示一类不可中断型生产任务；表示第i个工作流程在t时刻的运行状态；和分别表示开停机的动作变量；h表示某一任意时刻；和分别是最小运行时间和最小停机时间；N1表示此类不可中断类型任务对应的生产线数量；是每条生产线的固定产量，不可调，与时间无关；是t时刻整个子任务的总产量；β表示一类可中断型生产任务；表示第i个工作流程在t时刻的运行状态；N2表示此类可中断类型任务对应的生产线数量；是每条生产线的实际产量，可以调整；是t时刻整个子任务的总产量；Si,t是仓储在t时刻的容量；和分别是上下游工序的产量；和分别是上下游生产任务的启停状态；表示仓储容量的上下限。优选地，根据工业园区的能量枢纽和所述工业生产流程模型，建立工业园区的生产流程与能源系统的稳态能流统一模型包括：根据能量枢纽模型建模方法建立工业园区的生产流程与能源系统的稳态能流统一模型。优选地，稳态能流统一模型如下式(7)所示：其中，其中C1、C2均为常系数矩阵，Vout表示冷热电的功率输出；Vin表示系统的输入，包括燃料、电网送电和生产材料；V2表示能量枢纽中的可调度能流；X表示系统输入与能流的关联矩阵；Y表示系统输出与能流的关联矩阵；Z表示系统中各能量设备与能流的效率关联矩阵；I表示单位矩阵；R、Q为与I、X、Z有关的系数矩阵；C1、C2表示与R、Q、Y有关的系数矩阵；式中下标1表示与不能调度能流关联的系数矩阵，下标2表示与可调度能流关联的系数矩阵。优选地，离网工业园区优化调度模型如下式(8)-(11)所示：F＝min(Cope+Closs_P+Closs_M)(8)Vout＝C1Vin+C2V2(9)其中，Cope＝Cgas+Cf+Con/off；Closs_M＝∑c2*S；F表示优化目标，Cope表示能量系统运行成本，Closs_P表示生产任务停滞成本，Closs_M表示生产原料损失成本，Cgas表示购气成本，Cf表示设备运维成本，Con/off表示设备启停成本，C1、C2表示损失系数，F表示计划生产任务，表示实际生产量，S表示物料损失量；EES,t表示储能系统在t时刻的蓄电量，ΔEES,t表示t时刻蓄电量的变化量，ΔEES,min、ΔEES,max分别表示充放电量的上下限，EES,min，ΔEES,max表示储能系统容量的上下限，ηES表示充放电效率，vES,t表示t时刻的外部电能输入；分别表示能量转换设备在t时刻的输出、输入，λ表示能量转换效率，表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法，其特征在于，包括：/n根据工业园区物质流的传递建立工业生产流程模型；/n根据工业园区的能量枢纽和所述工业生产流程模型，建立工业园区的生产流程与能源系统的稳态能流统一模型；/n以所述稳态能流统一模型、存储系统运行约束和能量转换设备约束为约束条件，以离网运行期间最小生产损失为优化目标，建立离网工业园区优化调度模型；/n计算外部电网停电时长的概率分布，根据所述外部电网停电时长的概率分布，采用蒙特卡洛法生成不同停电时长的样本场景；/n采用K-means聚类算法对所述不同停电时长的样本场景缩减，得到缩减后的多个样本场景；/n根据缩减后的多个样本场景，以缩减后的多个样本场景中的每个场景的发生概率为权重系数，采用随机优化方法对所述离网工业园区优化调度模型进行协同优化，得到停电损失最小的离网调度策略；/n在停电时长不确定性的情况下根据所述离网调度策略对工业园区进行离网调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑停电时长不确定性的工业园区离网调度方法，其特征在于，包括：
根据工业园区物质流的传递建立工业生产流程模型；
根据工业园区的能量枢纽和所述工业生产流程模型，建立工业园区的生产流程与能源系统的稳态能流统一模型；
以所述稳态能流统一模型、存储系统运行约束和能量转换设备约束为约束条件，以离网运行期间最小生产损失为优化目标，建立离网工业园区优化调度模型；
计算外部电网停电时长的概率分布，根据所述外部电网停电时长的概率分布，采用蒙特卡洛法生成不同停电时长的样本场景；
采用K-means聚类算法对所述不同停电时长的样本场景缩减，得到缩减后的多个样本场景；
根据缩减后的多个样本场景，以缩减后的多个样本场景中的每个场景的发生概率为权重系数，采用随机优化方法对所述离网工业园区优化调度模型进行协同优化，得到停电损失最小的离网调度策略；
在停电时长不确定性的情况下根据所述离网调度策略对工业园区进行离网调度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据工业园区物质流的传递建立工业生产流程模型，包括：生产物料的流动作为物质流，按照物质流的传递建立工业生产流程模型。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的工业生产流程模型包括：以物料为介质，以不同的生产子任务为节点，以物料传输过程为支路建立的串并联系统和基于物料生产与转移的生产约束数学模型。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于物料生产与转移的生产约束数学模型包括：不可中断型子任务约束、可中断型子任务约束和仓储子任务约束。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述不可中断型子任务约束包括不可中断型子任务的子任务状态与启动停止变量之间的关系、不可中断型子任务的最小运行时间和不可中断型子任务的最小停机时间的限制和子任务的输出约束分别如下式(1)-(3)所示：









可中断型子任务约束包括：可中断型子任务的输出如下式(4)所示：



仓储子任务约束包括：仓储子任务的实时容量与输入/输出材料之间的关系、仓储子任务的实时容量与输入/输出材料容量的范围限制分别如下式(5)和(6)所示：






其中，α表示一类不可中断型生产任务；表示第i个工作流程在t时刻的运行状态；和分别表示开停机的动作变量；h表示某一任意时刻；和分别是最小运行时间和最小停机时间；N1表示此类不可中断类型任务对应的生产线数量；是每条生产线的固定产量，不可调，与时间无关；是t时刻整个子任务的总产量；
β表示一类可中断型生产任务；表示第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小君，张义志，和敬涵，张沛，马元浩，张放，许寅，孙庆凯，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11