一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法技术方案

本发明专利技术提供一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法，能解决海水淡化厂淡化海水时的高昂电费问题。本发明专利技术包括以下步骤：构建具有需求响应的海水淡化市场优化模型；目标函数的构建；约束条件的构建；求解具有需求响应的海水淡化市场优化模型。本发明专利技术通过所提出的具有需求响应的海水淡化市场优化模型，能通过供水公司操作水箱和水泵，灵活设置反渗透膜的淡水回收率，增加了供水运营商的利润，此外，海水淡化厂的动态操作可以通过运用水泵调节储水箱的储水和放水，从而更有效地利用储水箱的可用容量。用储水箱的可用容量。用储水箱的可用容量。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法


[0001]本专利技术涉及海水淡化和电力系统需求响应领域，具体是一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法。

技术介绍

[0002]海水淡化是一种能源密集型的过程，从海水中提取盐和其他矿物质，生产淡水供城市消费、工业使用和农业灌溉。然而，随着淡水短缺、易变性和不确定性变得越来越突出，海水淡化被视为在沿海地区生产淡水的一种有吸引力的技术。因此，为了满足日益增长的用水需求，对海水淡化厂的依赖将会增加。
[0003]虽然人们普遍认识到需要利用海水淡化厂的脱盐功能来防止未来的淡水资源的枯竭，但海水淡化厂的使用仍然受到其高昂电费的阻碍。因此，如何运用海水淡水厂更加划算的脱盐，减少电能的损耗，已成为急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决目前海水淡化厂在脱盐过程中耗电量高的问题，提供一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法来解决上述问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是提供一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤(1)：构建具有需求响应的海水淡化市场优化模型，所述海水淡化市场优化模型通过预测翌日的用水需求和电价，并联合优化海水淡化厂与变速泵、储水箱的运行计划，以优化电力市场提供的需求响应和频率调节上下能力；
[0007]步骤(2)：目标函数的构建：以具有需求响应的海水淡化市场为目标函数，所述目标函数通过利用海水淡化厂、变速泵和储水箱的灵活运行，最大化供水运营商的利润；
[0008]步骤(3)：约束条件的构建：构建具有需求响应的海水淡化市场的约束条件，所述约束条件包括供水系统运行约束和海水淡化市场服务约束，其中，供水系统运行约束确保需求响应服务而不危害供水系统的正常运行，海水淡化市场服务约束确保海水淡化市场中服务的兼容性；
[0009]步骤(4)：在供水系统上测试具有需求响应的海水淡化市场优化模型，根据构建的所述目标函数和所述约束条件，利用CPLEX求解所述具有需求响应的海水淡化市场优化模型，得到供水公司的最大利润。
[0010]进一步的，步骤(2)中所述目标函数的构建具体步骤如下：
[0011]所提出的目标函数通过在调度范围NT内利用海水淡化厂、变速泵和储水箱的灵活操作，最大化供水公司参与DR和频率调节市场的利润，其表达式如下：
[0012][0013]式中，max表示最大化，1
U
表示一个U
×
1的列向量，U表示供水系统中的U个水泵，表示水泵的减载向量，表示水泵的恢复负载向量，表示供水系统供应商提供的上调节能力，表示供水系统供应商提供的下调节能力，表示市场电能价格，表示市场上调价格，表示市场下调价格，表示减少负荷产生的成本，K是一个R
×
1的列向量，它表示从淡水水库购买淡水所产生的成本，Λ是一个E
×
1的列向量，它表示海水预处理相关的费用，Θ
R
表示一个R
×
N淡水水库节点关联矩阵，Θ
E
表示一个E
×
N海水水库节点关联矩阵，是一个N
×
1的列向量，它表示淡水在时间t时流入淡水水库的流量，是一个N
×
1的列向量，它表示海水在时间t时流入海水水库的流量。
[0014]进一步的，所述构建的供水系统运行约束为以下公式：
[0015][0016]式中，表示在t时刻节点的淡水需求参数的N
×
1列向量，C
t
是一个T
×
1的列向量，它表示t时刻流入储水箱的淡水变量，D
t
是一个T
×
1的列向量，它表示t时刻流出储水箱的淡水变量，Λ表示一个T
×
N的水箱节点关联矩阵；
[0017][0018][0019]式中，表示淡水流入的最大限制，表示海水流入的最大限制；
[0020][0021]上式表达供水公司可选择在计划期限内从海水淡化厂中回收更多的淡水，式中，Y
t
是一个O
×
1的列向量，其值在0～1之间，它表示在t时刻反渗透膜的淡水回收率，L表示一个O
×
J的膜弧入射矩阵，α∈[0,1]表示淡水无用指数，在整个调度周期内保持固定，其中α的值越高，表明淡水由海水淡化厂提供的比例越高，1
N
表示一个1
×
N的行向量；
[0022]‑
A
T
H
t
＝GΠ(Q
t
)|Q
t
|
1.852
[0023]上式表达水头损失，式中G是一个J
×
J的对角矩阵，表示管道阻力参数，Π是一个单位符号函数；
[0024][0025]上式表示限制节点压头，式中，H
t
＝[H
t,1
,...,H
t,N
]T
是一个N
×
1的列向量，它表示节点压头的决策变量，H表示最小压头，表示最大压头；
[0026]Θ
R
H
t
＝Z
R
[0027]Θ
E
H
t
＝Z
E
[0028]上式表示节点压头以固定的高度固定在淡水水库和海水水库上，式中，Z
R
是一个R
×
1的列向量，它表示节点压头在淡水水库上固定的高度，Z
E
是一个E
×
1的列向量，它表示节点压头在海水水库上固定的高度，Θ
R
表示一个R
×
N的淡水水库
‑
节点关联矩阵，Θ
E
表示一个E
×
N的海水水库
‑
节点关联矩阵；
[0029][0030]上式表示弧段的体积流量限制，式中，Q
t
＝[Q
t,1
,...,Q
t,J
]T
是一个J
×
1的列向量，它表示弧段体积流量的决策变量，的界限取决于管道和水泵的设计特性；
[0031][0032][0033][0034][0035]ΔH
t
≥Δπ
t
[0036]以上式子表示反渗透膜的压力和流速限制，式中表示渗透流量，ΔH
t
是一个O
×
1的列向量，表示反渗透膜上的压差，Δπ
t
是一个O
×
1的列向量，表示反渗透膜上滞留水流和渗透水流之间的平均渗透压，Γ是一个O
×
O的对角矩阵，它表示反渗透膜的有效面积和水力渗透参数，表示反渗透膜入口处水的压力，表示反渗透膜出口处水的压力，Y
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：构建具有需求响应的海水淡化市场优化模型，所述海水淡化市场优化模型通过预测翌日的用水需求和电价，并联合优化海水淡化厂与变速泵、储水箱的运行计划，以优化电力市场提供的需求响应和频率调节上下能力；步骤(2)：目标函数的构建：以具有需求响应的海水淡化市场为目标函数，所述目标函数通过利用海水淡化厂、变速泵和储水箱的灵活运行，最大化供水运营商的利润；步骤(3)：约束条件的构建：构建具有需求响应的海水淡化市场的约束条件，所述约束条件包括供水系统运行约束和海水淡化市场服务约束，其中，供水系统运行约束确保需求响应服务而不危害供水系统的正常运行，海水淡化市场服务约束确保海水淡化市场中服务的兼容性；步骤(4)：在供水系统上测试具有需求响应的海水淡化市场优化模型，根据构建的所述目标函数和所述约束条件，利用CPLEX求解所述具有需求响应的海水淡化市场优化模型，得到供水公司的最大利润。2.根据权利要求1所述的一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法，其特征在于，步骤(2)中所述目标函数的构建具体步骤如下：所提出的目标函数通过在调度范围NT内利用海水淡化厂、变速泵和储水箱的灵活操作，最大化供水公司参与DR和频率调节市场的利润，其表达式如下：式中，max表示最大化，1
U
表示一个U
×
1的列向量，U表示供水系统中的U个水泵，表示水泵的减载向量，表示水泵的恢复负载向量，表示供水系统供应商提供的上调节能力，表示供水系统供应商提供的下调节能力，表示市场电能价格，表示市场上调价格，表示市场下调价格，表示减少负荷产生的成本，K是一个R
×
1的列向量，它表示从淡水水库购买淡水所产生的成本，Λ是一个E
×
1的列向量，它表示海水预处理相关的费用，Θ
R
表示一个R
×
N淡水水库节点关联矩阵，Θ
E
表示一个E
×
N海水水库节点关联矩阵，是一个N
×
1的列向量，它表示淡水在时间t时流入淡水水库的流量，是一个N
×
1的列向量，它表示海水在时间t时流入海水水库的流量。3.根据权利要求1所述的一种考虑海水淡化厂在电力系统需求响应中最佳参与的方法，其特征在于，所述构建的供水系统运行约束为以下公式：式中，表示在t时刻节点的淡水需求参数的N
×
1列向量，C
t
是一个T
×
1的列向量，它表示t时刻流入储水箱的淡水变量，D
t
是一个T
×
1的列向量，它表示t时刻流出储水箱的淡
水变量，Λ表示一个T
×
N的水箱节点关联矩阵；N的水箱节点关联矩阵；式中，表示淡水流入的最大限制，表示海水流入的最大限制；1
N
Y
tT
LA
T
W
tE
≥α1
N
W
tD
上式表达供水公司可选择在计划期限内从海水淡化厂中回收更多的淡水，式中，Y
t
是一个O
×
1的列向量，其值在0～1之间，它表示在t时刻反渗透膜的淡水回收率，L表示一个O
×
J的膜弧入射矩阵，α∈[0,1]表示淡水无用指数，在整个调度周期内保持固定，其中α的值越高，表明淡水由海水淡化厂提供的比例越高，1
N
表示一个1
×
N的行向量；
‑
A
T
H
t
＝GΠ(Q
t
)|Q
t
|
1.852
上式表达水头损失，式中G是一个J
×
J的对角矩阵，表示管道阻力参数，Π是一个单位符号函数；上式表示限制节点压头，式中，H
t
＝[H
t,1
,...,H
t,N
]
T
是一个N
×
1的列向量，它表示节点压头的决策变量，H表示最小压头，表示最大压头；Θ
R
H
t
＝Z
R
Θ
E
H
t
＝Z
E
上式表示节点压头以固定的高度固定在淡水水库和海水水库上，式中，Z
R
是一个R
×
1的列向量，它表示节点压头在淡水水库上固定的高度，Z
E
是一个E
×
1的列向...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱思齐，徐骥，殷胜，骆圆，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：