【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)一次調(diào)頻領(lǐng)域，涉及一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，并將其應(yīng)用于高耗能電熔鎂爐負(fù)荷參與電網(wǎng)一次調(diào)頻。
技術(shù)介紹
1、電力系統(tǒng)的安全高效、綠色低碳轉(zhuǎn)型及數(shù)字化智能化技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)成為全球發(fā)展趨勢，我國正在加速構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。近年來，以風(fēng)電和光伏為代表的新能源獲得大規(guī)模開發(fā)和利用，有助于降低對傳統(tǒng)化石能源的依賴，并推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)向清潔能源為主體轉(zhuǎn)型，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是促進(jìn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)低碳化發(fā)展的必然趨勢。系統(tǒng)低碳化發(fā)展使得其呈現(xiàn)出“雙高”的特點(diǎn)導(dǎo)致電網(wǎng)一次調(diào)頻需求日益強(qiáng)烈，調(diào)頻資源的不足會(huì)使得電網(wǎng)的頻率質(zhì)量下降，因此電網(wǎng)亟需在“源-網(wǎng)-荷”各側(cè)設(shè)法增加一次調(diào)頻資源。
2、負(fù)荷側(cè)大量的靈活性資源可以通過諸多模式參與系統(tǒng)運(yùn)行中，如參與調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)、中長期市場、新能源交易等。負(fù)荷側(cè)靈活性資源在自身高速發(fā)展的同時(shí)具備了數(shù)字化的技術(shù)，加強(qiáng)調(diào)控理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，通過靈活、可靠、智能、綠色的負(fù)荷側(cè)靈活性資源管理，負(fù)荷側(cè)靈活性資源的利用獲得進(jìn)一步發(fā)展。尤其是高耗能工業(yè)負(fù)荷，其負(fù)荷容量大、自動(dòng)化水平高，是參與一次調(diào)頻的良好靈活性資源。電熔鎂負(fù)荷是一種典型的高耗能工業(yè)負(fù)荷，而目前幾乎未見電熔鎂爐參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的研究，因此有必要在該領(lǐng)域開展研究。
3、由于電熔鎂爐的主要工作目標(biāo)是熔煉高品質(zhì)氧化鎂晶體，而非參與電網(wǎng)一次調(diào)頻，因此在響應(yīng)一次調(diào)頻信號或需求的同時(shí)需要關(guān)注自身的電量裕度，使得電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻的實(shí)施環(huán)節(jié)實(shí)質(zhì)上屬于優(yōu)化運(yùn)行過程。如何權(quán)衡電熔鎂
4、隨著新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)步推進(jìn)，一次調(diào)頻資源逐漸短缺、頻率響應(yīng)能力日趨衰弱。依托市場化的有償服務(wù)機(jī)制，負(fù)荷側(cè)資源參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的巨大潛力得以體現(xiàn)。但受限于負(fù)荷建模、功能目標(biāo)和不確定信息等復(fù)雜因素的共同作用，負(fù)荷側(cè)資源參與電網(wǎng)頻率調(diào)整正面臨著重大挑戰(zhàn)。因此，亟需探索負(fù)荷側(cè)資源參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的協(xié)調(diào)調(diào)控策略，提升電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定運(yùn)行能力的同時(shí)提升負(fù)荷側(cè)資源的經(jīng)濟(jì)效益。在單一制負(fù)荷側(cè)資源一次調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制下，靈活性資源主體在d-1日將其運(yùn)行日(d日)的一次調(diào)頻可調(diào)容量作為市場商品上報(bào)至系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對日前上報(bào)容量優(yōu)化的問題，本專利技術(shù)提供一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法。電熔鎂群爐一次調(diào)頻容量日前優(yōu)化問題：
2、首先，確定目標(biāo)函數(shù)的組成。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，電熔鎂爐60％以上的生產(chǎn)成本來自電能消耗，因此電熔鎂企業(yè)選擇在電價(jià)相對較低的夜間進(jìn)行熔煉，21:00—次日07:30熔煉10.5小時(shí)。其余成本主要包括原料與人工成本，為簡化問題，本專利技術(shù)僅考慮電能成本。因此，每日收益為生產(chǎn)晶體氧化鎂獲得收益減去電能成本。但當(dāng)電熔鎂企業(yè)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻后，可以獲得一次調(diào)頻補(bǔ)償，與此同時(shí)調(diào)頻過程中會(huì)造成生產(chǎn)損失，并且部分時(shí)刻還會(huì)受到調(diào)頻不足懲罰。因此電熔鎂企業(yè)參與一次調(diào)頻后，總收益等于生產(chǎn)高純度晶體氧化鎂獲得收益加上一次調(diào)頻補(bǔ)償再減去電能成本、生產(chǎn)損失以及可能產(chǎn)生的調(diào)頻不足懲罰。
3、其中，計(jì)算電能成本需要注意，電熔鎂企業(yè)作為高耗能用戶，針對這類企業(yè)，供電公司采取“兩部制”。企業(yè)的實(shí)際用電度數(shù)是電度電費(fèi)的收取依據(jù)，而基本電費(fèi)的收取依據(jù)是企業(yè)的最大用電量或者企業(yè)的變壓器容量，因此，基本電費(fèi)也被稱為最大需量電費(fèi)。基本電費(fèi)受企業(yè)用電負(fù)荷尖峰值影響，用電負(fù)荷尖峰值越高，供電公司向其收取的基本電費(fèi)就相應(yīng)增加。電熔鎂砂生產(chǎn)企業(yè)會(huì)在開始生產(chǎn)前按當(dāng)?shù)毓╇姽疽笈c其簽訂用電合同以約束最大用電需量，即設(shè)定最大用電需量約定值，實(shí)際生產(chǎn)最大功率一旦超出該契約值，面臨越限懲罰。
4、其次，分析確定優(yōu)化模型中的各類約束條件。功率平衡約束必不可少，它體現(xiàn)了電熔鎂企業(yè)將總體用能分為完成生產(chǎn)功能和一次調(diào)頻功能兩大部分。保證電熔鎂運(yùn)行過程中自身工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益是首要需求，故應(yīng)保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這對電熔鎂爐的運(yùn)行提出了一定要求：要保障爐膛內(nèi)溫度，不能過高也不能過低，這就要求電熔鎂爐功率調(diào)節(jié)容量不宜過大、時(shí)間不宜過長；另外電機(jī)的頻繁動(dòng)作勢必會(huì)對設(shè)備造成額外的損耗，這些都是建模需要考慮的。
5、其中，電熔鎂爐正常生產(chǎn)過程中工況在主熔、排氣和加料循環(huán)進(jìn)行，各種工況的持續(xù)時(shí)間并非完全固定，并且排氣、加料工況功率波動(dòng)較大，導(dǎo)致無法進(jìn)行熔煉功率調(diào)整，只有在主熔工況才能參與一次調(diào)頻。因此，在不同時(shí)刻的電熔鎂群爐的調(diào)節(jié)能力是不確定的，該不確定性影響日前一次調(diào)頻容量優(yōu)化的建模解算，需對其進(jìn)行處理。
6、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：
7、一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，包括以下步驟：
8、步驟1：建立目標(biāo)函數(shù)；
9、以電熔鎂企業(yè)一天的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)的總收入最高為目標(biāo)，兼顧一次調(diào)頻任務(wù)的完成、企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量以及電網(wǎng)用電需求，優(yōu)化各時(shí)段電熔鎂群爐上報(bào)的一次調(diào)頻容量。電熔鎂企業(yè)單位時(shí)間內(nèi)總收入主要包括電熔鎂爐生產(chǎn)收入f1、調(diào)頻輔助服務(wù)收入f2、企業(yè)用電成本f3，調(diào)頻不足懲罰成本f4以及設(shè)備損耗f5。因此，優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)：
10、max?f＝f1+f2-f3-f4-f5?(1)
11、所述電熔鎂企業(yè)生產(chǎn)收入f1：
12、
13、式中，j表示該企業(yè)內(nèi)電熔鎂爐的數(shù)量；t表示調(diào)度周期；α表示每生產(chǎn)一噸氧化鎂晶體的利潤(除用電成本)；pj,t表示第j臺(tái)電熔鎂爐在第t個(gè)時(shí)段的功率；δt表示每個(gè)15min上報(bào)時(shí)段的時(shí)長；η表示電熔鎂爐單噸能耗。
14、所述調(diào)頻輔助服務(wù)收入f2：
15、
16、式中，δpt表示第t個(gè)時(shí)段電熔鎂爐上報(bào)的有效可調(diào)容量；π表示申報(bào)單價(jià)。
17、對于工業(yè)大用戶，供電公司收取電費(fèi)f3的計(jì)價(jià)方式為兩部制電價(jià)，并且按照實(shí)際最大需量計(jì)費(fèi)，分為電度電費(fèi)和基本電費(fèi)兩部分。用電成本f3：
18、
19、式中，λ表示電價(jià)；λ1表示平時(shí)段電價(jià)；λ2表示低谷電價(jià)；pm表示最大需量契約值；ω表示最大需量用電價(jià)格；表示生產(chǎn)周期內(nèi)實(shí)際最大需量。兩部制電價(jià)計(jì)費(fèi)方式中，用電企業(yè)實(shí)際的最大需量超過契約值的105％時(shí)，超過105％的部分基本電費(fèi)加收一倍。
20、上報(bào)一次調(diào)頻容量高于可調(diào)整功率時(shí)，該區(qū)域內(nèi)電熔鎂群爐可調(diào)整功率無法達(dá)到上報(bào)容量，繼而企業(yè)將面臨調(diào)度機(jī)構(gòu)按調(diào)頻不足積分電量懲罰f4：
21、
22、式中，tup表示上調(diào)懲罰時(shí)間；表示第t個(gè)時(shí)段可上調(diào)功率；tdown表示下調(diào)懲罰時(shí)間；表示第t個(gè)時(shí)段可下調(diào)功率；ε表示調(diào)頻不足懲罰單價(jià)。
23、由于響應(yīng)電網(wǎng)頻率變化頻繁對電熔鎂爐進(jìn)行較大幅度調(diào)節(jié)對設(shè)備使用壽命會(huì)產(chǎn)生影響并增加其故障率。因此，電熔鎂爐參與一次調(diào)頻設(shè)備損耗f5：<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟3具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟1中：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟2中：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電熔鎂群爐參與一次調(diào)頻日前上報(bào)容量的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟3具體為：
3...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉嬈，常燕南，李梓鋒，王毅，劉春有，紀(jì)翔，姜福濤，閆志鵬，
申請(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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