一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法，该方法针对水泥行业中存在不连续生产过程，增加物料仓储环节，使水泥企业集群的生产过程和可再生能源发电商的可再生能源弃电曲线或电网的过剩发电曲线进行时间调配，使水泥企业集群能在新能源弃电严重或电网发电过剩时多消纳能源，提供了一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法，有效减少电网对抽水蓄能和储能电池的依赖，增强未来新型电力系统应对大规模新能源并网带来间歇性和波动性等问题的及时消纳能力，同时助力高能耗企业节省运行成本并提高其对能源和资源的利用率，有利于实现新型电力系统与水泥企业集群需求侧响应的源荷互动和协同增效。响应的源荷互动和协同增效。响应的源荷互动和协同增效。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法


[0001]本专利技术属于电网需求侧响应
，具体涉及到一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法。

技术介绍

[0002]水泥行业是传统高能耗行业之一，面对化石能源短缺和国家双碳目标的双重压力，水泥企业亟待进行能源转型调整。目前水泥行业的节能降耗技术主要集中于生产工艺改进、产品原料改进、废料再利用和具体设备的节能技术，并未意识到对可再生能源和水泥不连续工序进行时间调配的节能潜力。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法，本专利技术针对水泥行业中存在不连续生产过程、可中断负荷设备，增加物料仓储环节，使水泥企业集群的生产过程和可再生能源发电商的可再生能源弃电曲线或电网的过剩发电曲线进行时间调配，使得水泥企业集群能在新能源弃电严重或电网发电过剩时多消纳能源，提供了一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法，有效减少电网对抽水蓄能和储能电池的依赖，增强未来新型电力系统应对大规模新能源并网带来间歇性和波动性等问题的及时消纳能力，同时助力高能耗企业节省运行成本并提高其对能源和资源的利用率，有利于实现新型电力系统与水泥企业集群需求侧响应的源荷互动和协同增效。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法，包括如下步骤：
[0005]S1，将水泥企业中的用电负荷分为可中断负荷和不可中断负荷，统计水泥制备不连续生产过程中涉及的可中断负荷的工序和设备；
[0006]S2，通过企业的历史运行数据计算上述可中断负荷用电设备的平均运行时间和平均功率；
[0007]S3，实时跟踪并入电网的可再生能源弃电曲线，获取可再生能源发电商的弃电时序数据，可中断负荷优先消纳可再生能源弃电，不足则基于电网的峰谷电价优先考虑谷电；
[0008]S4，基于运行成本最小目标建立水泥物料的仓储调度模型：在电网能源过剩时从仓储单元中取料进行水泥制备，仓储单元可为不连续工序和可再生能源提供物料和能源缓冲和平衡；
[0009]S5，对模型进行优化求解，得到各调度时间段内仓储单元的物料仓储量以及各用电设备的运行时间；
[0010]S6，企业基于求解结果控制各用电设备的启停时间和仓储单元进出物料量。
[0011]上述技术方案中，进一步地，步骤S1包括如下步骤：
[0012]步骤S11，将水泥行业中的用电负荷分为可中断负荷和不可中断负荷，其中不可中断负荷指全天连续运行或者在固定时间段内运行的用电设备，可中断负荷是指用电时间段可中断的用电设备。
[0013]步骤S12，统计涉及可中断负荷的工序和设备，工序主要包括原料制备、生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨。其中，原料制备工序设备主要包括破碎石灰石电动机、石灰石入配料库皮带输送机和石灰石预均化堆场皮带传送机；生料制备工序设备主要包括生料磨选粉机、原料入生料磨皮带输送机、生料磨主电动机、生料入库提升机和生料磨系统风机等；熟料煅烧工序设备主要包括窑尾废气排风机、熟料破碎机、窑头废气排风机、生料入窑提升机、窑主传电动机、熟料拉链输送机、冷却机系统鼓风机、一次风机和窑尾高温风机等；水泥粉磨工序设备主要包括水泥磨系统风机、水泥磨主电动机、辊压机主电动机和水泥磨选粉机等。
[0014]上述技术方案中，进一步地，所述的步骤S2中：
[0015]根据历史运行数据测算各可中断负荷工序能耗占水泥生产单位总能Q的百分比w(i)，根据历史运行数据获取用电设备的平均运行时长T(i)，i＝1,2,..,m。设该日的水泥产量为x，则各用电设备的平均用电功率为P(i)＝Q*x*w(i)/T(i)。
[0016]进一步地，步骤S4中，建立的水泥物料的仓储调度模型具体为：
[0017]1)目标函数
[0018]设调度时间间隔为Δt，每日的调度次数为n次，则构建的日内运行成本最小目标函数如下：
[0019][0020]其中：
[0021][0022]式中：
[0023]C为日内运行成本；
[0024]为每个调度时间段内的用电设备的总用电成本；
[0025]为每个调度时间段内的用电设备的总启动成本；
[0026]为每个调度时间段内的物料仓储成本；
[0027]W
y
是企业与可再生能源发电商在电力市场挂牌交易签订合同协商的优惠电价；
[0028]W
g
、W
p
和W
f
分别为企业当地规定的低谷、平段和高峰分时电价；
[0029]为每个调度时间段内消耗的可再生能源电力；
[0030]和分别为企业在低谷、平段和高峰时段的用电量；
[0031]2)决策变量
[0032]决策变量为各个调度时间段内各个用电设备的运行时间和物料仓储量。
[0033]T
t
＝{T
t
(1),T
t
(2),
…
T
t
(i)
…
,T
t
(m)},t＝1,2,..,n
[0034]S＝{S1,S2,
…
S
t
…
,S
n
}
[0035]式中：
[0036]T
t
(i)为第i个可中断负荷用电设备在第t个调度时间内的运行时间，0代表设备不运行；
[0037]S
t
为仓储单元在第t个调度时间内的物料仓储量；
[0038]m为可中断负荷用电设备数目。
[0039]3)约束方程
[0040]a.时间约束
[0041][0042][0043][0044]T
g
+T
p
+T
f
＝24
[0045]式中：
[0046]T(i)是基于历史运行数据计算的用电设备每日平均运行时间；
[0047]和分别为第i个可中断负荷用电设备在第t个调度时间内在耗的可再生能源电力以及低谷、平段和高峰时段情况下的运行时间；
[0048]T
g
、T
p
和T
f
分别为低谷、平段和高峰时段的时间；
[0049]b.仓储约束
[0050]N
a
≤N
t
≤N
b
[0051]S
a
≤S
t
≤S
b
[0052][0053]式中：
[0054]N
a
和N
b
为第t个调度时间内磨机产量下限和上限；
[0055]N
t
为第t个调度时间内磨机产量；
[0056]S
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将水泥企业中的用电负荷分为可中断负荷和不可中断负荷，统计水泥制备不连续生产过程中涉及的可中断负荷的工序和设备；S2，通过企业的历史运行数据计算所述可中断负荷用电设备的平均运行时间和平均功率；S3，实时跟踪并入电网的可再生能源弃电曲线，获取可再生能源发电商的弃电时序数据，可中断负荷优先消纳可再生能源弃电，不足则基于电网的峰谷电价优先考虑谷电；S4，基于运行成本最小目标建立水泥物料的仓储调度模型；S5，对模型进行优化求解，得到各调度时间段内仓储单元的物料仓储量以及各用电设备的运行时间；S6，企业基于求解结果控制各用电设备的启停时间和仓储单元进出物料量。2.根据权利要求1所述的一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：步骤S11，将水泥行业中的用电负荷分为可中断负荷和不可中断负荷，其中不可中断负荷指全天连续运行或者在固定时间段内运行的用电设备，可中断负荷是指用电时间段可中断的用电设备；步骤S12，统计涉及可中断负荷的工序和设备，其中的不连续工序包括原料制备、生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨；其中，原料制备工序设备包括破碎石灰石电动机、石灰石入配料库皮带输送机和石灰石预均化堆场皮带传送机；生料制备工序设备包括生料磨选粉机、原料入生料磨皮带输送机、生料磨主电动机、生料入库提升机和生料磨系统风机；熟料煅烧工序设备包括窑尾废气排风机、熟料破碎机、窑头废气排风机、生料入窑提升机、窑主传电动机、熟料拉链输送机、冷却机系统鼓风机、一次风机和窑尾高温风机；水泥粉磨工序设备包括水泥磨系统风机、水泥磨主电动机、辊压机主电动机和水泥磨选粉机。3.根据权利要求1所述的一种基于水泥企业不连续生产过程及仓储能力的电力需求响应方法，其特征在于，所述步骤S4中，建立的水泥物料的仓储调度模型具体为：1)目标函数设调度时间间隔为Δt，每日的调度次数为n次，则构建的日内运行成本最小目标函数如下：其中：式中：C为日内运行成本；为每个调度时间段内的用电设备的总用电成本；为每个调度时间段内的用电设备的总启动成本；
为每个调度时间段内的物料仓储成本；W
y
是企业与可再生能源发电商在电力市场挂牌交易签订合同协商的优惠电价；W
g
、W
p
和W
f
分别为企业当地规定的低谷、平段和高峰分时电价；为每个调度时间段内消耗的可再生能源电力；和分别为企业在低谷、平段和高峰时段...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟崴，毛熠辉，林小杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：