一种能源基地规划方法、系统、芯片及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种能源基地规划方法、系统、芯片及设备，属于能源规划技术领域，构建煤化工厂生产过程的状态

【技术实现步骤摘要】
一种能源基地规划方法、系统、芯片及设备


[0001]本专利技术属于能源规划
，具体涉及一种能源基地规划方法、系统、芯片及设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业生产过程的自动化程度提高，对于工业负荷的精细化灵活控制成为可能，工业负荷结合需求响应能够对电力系统的运行带来很大的灵活性潜力；在现有的电源规划相关研究中，负荷侧的用能需求被建模成可转移负荷和不可转移负荷两部分，其中可转移负荷可以在一天内转移到任意时刻，这有助于缓解高峰时段的供电压力，从而降低发电投资成本；然而，对工业负荷的此种建模方式还是有些粗糙，对于需求响应的调用与否没有考虑工业负荷的实际运行状态以及实时可调潜力；采用过程系统工程的思想，工业负荷的生产调度过程可以被建模为一个混合整数线性规划模型，通过优化生产调度模型，可以得到不同运行场景下的工业生产的可行过程；过程系统工程的建模方法主要有状态
‑
任务网络、资源
‑
任务网络等；已有文献使用状态
‑
任务网络的方法对钢铁厂和一般工业的生产过程进行了建模；因此，若能源基地的近区有一高耗能的工厂负荷，可以通过考虑工业负荷的实际生产过程来挖掘更大的需求响应潜力，为能源基地的运行提供更高的灵活性。
[0003]现有能源基地规划的相关研究大多仅对发电技术的组合形式进行决策规划，没有考虑负荷侧资源对电源的容量替代作用，尤其是近区高载能工业负荷的可调度潜力；一些考虑需求响应的能源基地规划研究对于需求响应资源的建模也仅限于价格引导或直接负荷控制的方式，较少将工业生产过程的可调度性纳入考虑，造成了对需求响应资源的估计不足和不切实际。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种能源基地规划方法、系统、芯片及设备，在能源基地规划的模型中考虑近区高载能化工负荷的需求响应，并且通过状态任务网络对其生产过程的灵活性进行建模，以挖掘其最大的电能替代潜力，用于解决高载能工业负荷与能源基地协同优化规划的技术问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种能源基地规划方法，首先构建煤化工厂生产过程的状态
‑
任务网络模型，确定煤化工厂灵活运行的约束条件；根据状态
‑
任务网络模型和约束条件构建考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型；求解考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型，得到考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划结果，包括能源基地各类型机组的投建容量与经济性计算结果，四季场景下能源基地的运行方式，以及四季场景下煤化工厂的生产计划。
[0007]具体的，能源基地优化规划模型中，状态
‑
任务网络通过任务节点和状态节点将化
工过程建模成两种形态，任务节点表示生产、存储、运输操作，状态节点表示原材料、中间产品和最终产品的存储、运输过程。
[0008]进一步的，煤化工厂灵活运行的约束条件包括：
[0009]各子任务的用电功率约束、各子任务的转移容量比例约束、各子任务的补偿容量比例约束、需求响应调用状态的起止约束、耗电量守恒约束、各类型需求响应不同时调用约束、存储环节的存储时序约束和存储环节的储量约束。
[0010]进一步的，构建煤化工厂生产过程的状态
‑
任务网络模型使用的数据包括：
[0011]需求响应数据、能源基地规划数据、待建发电机组的技术参数、风电和光伏的发电预测数据、待建储能设备的技术参数以及煤化工厂数据的建模参数。
[0012]具体的，考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型的目标函数minf为：
[0013][0014]其中，C
inv
为投建成本，C
OM
为固定运行成本，Ω
d
为典型日集合，D
d
为典型日d在全年中的天数，为典型日d的运行成本，为典型日d的新能源弃电惩罚，为典型日d的偏差考核成本，为典型日d的需求响应成本，为典型日d的外送电量收益。
[0015]进一步的，考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型的约束条件包括：
[0016]各类型机组和储能设备的投产变量约束；
[0017]能源基地的运行边界条件，包括：最大出力偏差约束、外送通道最小年平均利用率约束；
[0018]火电机组的运行约束，包括：启停约束、出力上下限约束、爬坡约束、最短开停机时间约束；
[0019]新能源发电设备的运行约束，包括：出力上限约束、装机容量占比约束、年发电量占比约束；
[0020]储能设备的运行约束，包括：充放电状态约束、最大充放电功率约束、蓄电量时序约束、蓄电量上下限约束；
[0021]外送线路的输送容量约束。
[0022]更进一步的，各类型机组和储能设备的投产变量约束如下：
[0023][0024]最大出力偏差约束如下：
[0025][0026]外送通道最小年平均利用率约束如下：
[0027][0028]启停约束、出力上下限约束、爬坡约束、最短开停机时间约束如下：
[0029]y
i,d,t
＝y
i,d,t
‑1+u
i,d,t
‑
d
i,d,t
,y
i,d,t
‑1,u
i,d,t
,d
i,d,t
∈{0,1,...x
i
}
[0030][0031][0032]出力上限约束如下：
[0033][0034]装机容量占比约束如下：
[0035][0036]年发电量占比约束如下：
[0037][0038]充放电状态约束如下：
[0039][0040]最大充放电功率约束如下：
[0041][0042][0043][0044][0045]蓄电量变化时序约束、电量上下限约束如下：
[0046][0047][0048]外送线路的输送容量约束如下：
[0049][0050]其中，为规划期前类型为i的设备装机台数；x
i
为类型i的设备的投产变量；为类型i的设备最多装机台数；Ω
tot
为所有类型电力设备的集合；为典型日d时刻t的能源基地的外送功率变量；为典型日d时刻t的能源基地的预定外送功率；Δ
max
为能源基地外送功率的最大功率偏差量；D
d
为典型日d的天数；Ω
D
为典型日集合；T
l
为外送通道最小年利用小时数；Ω
T
为典型日的时刻集合；y
i,d,t
表示i类型的火电机组的开机台数；u
i,d,t
表示
i类型的火电机组在典型日d时刻t的开机状态变量；d
i,d,t
表示i类型的火电机组的关机状态；和分别表示i类型的火电机组的出力上、下限；和分别表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能源基地规划方法，其特征在于，包括以下步骤：构建煤化工厂生产过程的状态
‑
任务网络模型，确定煤化工厂灵活运行的约束条件；根据状态
‑
任务网络模型和约束条件构建考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型；求解考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型，得到考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划结果，包括能源基地各类型机组的投建容量与经济性计算结果，四季场景下能源基地的运行方式，以及四季场景下煤化工厂的生产计划。2.根据权利要求1所述的能源基地规划方法，其特征在于，能源基地优化规划模型中，状态
‑
任务网络通过任务节点和状态节点将化工过程建模成两种形态，任务节点表示生产、存储、运输操作，状态节点表示原材料、中间产品和最终产品的存储、运输过程。3.根据权利要求2所述的能源基地规划方法，其特征在于，煤化工厂灵活运行的约束条件包括：用电功率约束、转移容量比例约束、补偿容量比例约束、需求响应调用状态的起止约束、耗电量守恒约束、各类型需求响应不同时调用约束、存储环节的存储时序约束和存储环节的储量约束。4.根据权利要求2所述的能源基地规划方法，其特征在于，构建煤化工厂生产过程的状态
‑
任务网络模型使用的数据包括：需求响应数据、能源基地规划数据、待建发电机组的技术参数、风电和光伏的发电预测数据、待建储能设备的技术参数以及煤化工厂数据的建模参数。5.根据权利要求1所述的能源基地规划方法，其特征在于，考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型的目标函数minf为：其中，C
inv
为投建成本，C
OM
为固定运行成本，Ω
d
为典型日集合，D
d
为典型日d在全年中的天数，为典型日d的运行成本，为典型日d的新能源弃电惩罚，为典型日d的偏差考核成本，为典型日d的需求响应成本，为典型日d的外送电量收益。6.根据权利要求5所述的能源基地规划方法，其特征在于，考虑煤化工厂灵活运行的能源基地优化规划模型的约束条件包括：各类型机组和储能设备的投产变量约束；能源基地的运行边界条件，包括：最大出力偏差约束、外送通道最小年平均利用率约束；火电机组的运行约束，包括：启停约束、出力上下限约束、爬坡约束、最短开停机时间约束；新能源发电设备的运行约束，包括：出力上限约束、装机容量占比约束、年发电量占比约束；储能设备的运行约束，包括：充放电状态约束、最大充放电功率约束、蓄电量时序约束、蓄电量上下限约束；外送线路的输送容量约束。
7.根据权利要求6所述的能源基地规划方法，其特征在于，各类型机组和储能设备的投产变量约束如下：最大出力偏差约束如下：外送通道最小年平均利用率约束如下：启停约束、出力上下限约束、爬坡约束、最短开停机时间约束如下：y
i,d,t
＝y
i,d,t
‑1+u
i,d,t
‑
d
i,d,t
,y
i,d,t
‑1,u
i,d,t
,d
i,d,t
∈{0,1,...x
i
}}}出力上限约束如下：装机容量占比约束如下：年发电量占比约束如下：充...

【专利技术属性】
技术研发人员：王尧，陈洁，李浩天，王建学，吉喆，刘海丞，刘炜鸿，梁燕，申泽渊，段惠，刘红丽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：