【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低碳电力调度，特别是涉及一种光伏发电污水厂低碳用电调度方法及计算机可读介质。
技术介绍
1、我国提出“双碳”目标以来，各行业纷纷采取减碳降耗措施进行响应。污水处理行业在削减污染物排放的同时也消耗了大量的能源，其能耗来源主要包括电耗、药耗及运输等。其中，电耗成本一般占总成本的60％-80％。根据国家能源局统计数据，2020年我国污水处理厂用电量为184亿度，占全国用电量的0.24％。在相关国家政策扶持之下，采用“自发自用、余电上网”模式的污水处理厂光伏发电项目在近年来得到了大力开展。宜兴市污水处理厂于2017年底顺利并网，南京铁北污水处理厂于2018年实现并网发电。2022年，国内最大的污水处理厂分布式光伏发电项目-北湖污水处理厂正式并网运行，预计每年可发电约2200万度，节约发电燃煤约0.5万吨，相当于减排2万吨二氧化碳。上海华电浦东临港污水厂、湖南廖家祠堂水厂、洋湖水厂、花桥水质净化厂等光伏发电项目于2023年完成并网投产，可见污水处理厂安装光伏发电系统已成为热点。
2、污水处理厂通常具有一定的占地面积，可综合利用其建筑屋顶、处理构筑物上方区域等场地嵌入光伏。日间光伏发电量充足，可供污水处理厂用电，多余电量则并入电网。这不仅可以降低污水处理厂的用电成本，也减少了碳排放量，兼具经济效益和环境效益。
3、然而，光伏发电受气象条件影响，一天内各个时段的发电量波动较大，发电不稳定。在太阳能充足的情况下，富余的光伏发电量无法被污水处理厂进行更充分的利用，只能上网出售。以湖北省工业电价政策为例，光伏上
4、目前，解决上述问题的方案主要有两种，即增加储能设备和通过调度污水处理厂的设备用电进行需求侧响应。储能设备可以将光伏发电过剩的电量储存，当光伏发电量不能满足污水处理厂用电时进行放电供污水厂负荷使用。但增加储能设备不仅会增加污水处理厂的初始成本，而且会造成一定的环境污染隐患。而需求侧响应是指电力用户根据价格或激励措施，暂时改变其用电行为，增加或减少用电，即通过负荷平移促进电力供需平衡、保障电网稳定运行、抑制电价上升的短期行为，无须额外设计和安装储能设备。
5、结合污水处理厂的电力需求和热电联产系统的发电灵活性，通过负荷平移优化其对澳大利亚可再生电网的所需规模，实现良好供需匹配并降低电力成本。以加利福尼亚某污水厂为研究对象，考察了其根据价格激励措施进行负荷平移的能力，概述了污水厂通过用电负荷转移参与用电量需求计划所需的条件，并指出污水厂用电负荷平移存在的两个难点，即确定用电负荷平移时间和平移大小。通过污水处理厂和住宅建筑的需求响应，实现污水处理厂-智能电网系统的电力消耗最小化，其中污水处理厂的需求响应同时考虑了泵和鼓风机的调度。而国内光伏污水厂相对国外来说起步较晚，我国首个光伏污水厂一体化项目北京良乡卫星城污水处理厂于2011年完成建设。目前国内对光伏污水厂的研究主要集中在投资效益分析及通过污水厂仿真软件和神经网络为污水厂优化工艺参数、估算成本等方面。并且，由于缺乏相关的国家政策激励和配套的自动化技术，国内污水厂在需求侧响应方面的探索尚且空白。
6、结合国内污水厂实际情况考虑，曝气是我国污水处理厂的高能耗占比环节，对鼓风机的调节和控制也无需增设额外的设施，是进行用电负荷平移较好的出发点。进而，可根据污水厂进水条件、光伏发电功率及工业分时电价，通过跟踪光伏发电量平移鼓风机的用电负荷，充分利用光伏发电量，以在满足出水水质达标的前提下，降低污水处理厂用电成本，减少碳排放量。但污水处理的滞后性、光伏的发电不稳定性以及同时考虑多个因素的复杂性使得用电调度策略的生成存在挑战。因此，如何考虑污水厂的低碳用电调度策略值得思考。
技术实现思路
1、本专利技术旨在通过需求侧响应克服污水处理厂对光伏发电量利用不充分的问题，目的是提供一种光伏发电污水厂低碳用电调度方法及计算机可读介质，本专利技术可在保证出水水质达标的前提下，结合光伏发电功率和工业分时电价，灵活调度鼓风机设备用电，实现污水处理厂的低碳用电。
2、本专利技术公开了一种光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于，包括：
3、获取污水厂历史每天每个时段进水的多种水质参数；鼓风机所需用电功率以及除鼓风机外的剩余设备所需用电功率；气象数据，并计算得到污水厂所设光伏发电系统的历史每天每个时段的光伏发电功率；获取污水厂当前每天每个时段的工业用电价格和光伏余电售电价格；
4、构建约束条件、污水厂历史每天每个时段的总电费，以污水厂历史每天多个时段的总电费用最小化作为优化目标，以污水厂历史每天每个时段的鼓风机所需用电功率作为优化求解对象，通过遍历法求解得到历史每天每个时段优化后鼓风机所需用电功率；
5、构建每组样本、每组样本对应的真实标签；
6、将每组样本输入至卷积神经网络进行训练，通过梯度下降法训练得到优化参数后卷积神经网络；
7、实时采集污水厂历史每天每个时段进水的多种水质参数、鼓风机所需用电功率以及除鼓风机外的剩余设备所需用电功率、气象数据，计算得到污水厂所设光伏发电系统的光伏发电功率、污水厂工业用电价格和光伏余电售电价格，计算对应时段的优化后鼓风机所需用电功率，通过优化参数后卷积神经网络进行预测，得到下一日每个时段优化后鼓风机所需用电功率的预测结果。
8、本专利技术方法的具体步骤如下：
9、步骤1：获取污水厂历史每天每个时段进水的化学需氧量、氨氮含量、总氮含量、总磷含量、历史每天每个时段的鼓风机所需用电功率以及除鼓风机外的剩余设备所需用电功率；获取污水厂所在地历史每天每个时段的气象数据，计算得到污水厂所设光伏发电系统的历史每天每个时段的光伏发电功率；获取污水厂当前每天每个时段的工业用电价格和光伏余电售电价格；
10、作为优选，步骤1所述气象数据包括：辐照强度、环境温度；
11、步骤1所述计算得到污水厂所设光伏发电系统的历史每天每个时段的光伏发电功率，具体如下：
12、
13、其中，*指标准测试条件；
14、ppv，j，i表示污水厂所设光伏发电系统的历史第j天第i时段的光伏发电功率；
15、p*表示标准状态下光伏发电机组的标称直流功率；
16、gj，i表示历史第j天第i时段污水厂所在地的辐照强度；
17、g*表示标准状态下太阳总辐照强度；
18、k表示因电池板温度变化而引起的发电功率的相对变化系数；
19、tc，j，i表示历史第j天第i时段的运行状态下光伏电池板的温度；
20、表示标准状态下光伏电池板的温度；
21、fg表示与入射辐照水平本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
10.一种计算机可读介质，其特征在于，其存储电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-9任一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的光伏发电污水厂低碳用电调度方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的光伏发电污水厂低碳用电...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵青，龚庆武，刘子正，陈轶群，谢裕祥，易怡怡，李朝璟，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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