一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法及系统，属于间歇性生产工艺优化技术领域。本发明专利技术的间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，通过构建用户参与需求响应模型，将电网侧需求响应、用户侧可调资源负荷互联；并设置合理的需求响应下经济调度用的优化目标、约束条件；然后获取分时电价以及需求响应下的负荷转移重调度的任务，利用目标函数，进行优化求解，确保高生产负荷在低电价时段生产，以及将允许的生产空闲等待时间安排在高电价时段以及需求响应时段，通过错峰或避峰方式实现经济负荷调度，最终实现间歇性生产工艺参与电力需求响应的最优经济目标的调度，方案详尽，科学合理，切实可行。切实可行。切实可行。

【技术实现步骤摘要】
一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法及系统，属于间歇性生产工艺优化


技术介绍

[0002]中国钢铁工业煤炭比重和外购电量过大，其中电力所占比例在20％
‑
30％之间，是钢铁企业正常生产中仅次于煤炭的重要能源之一。我国钢铁工业用电占全国总用电量的8.3％左右，占全国工业用电总量的15％左右，而钢铁企业的电能成本占生产总成本的10％以上。钢铁企业现行生产节能大多从内部生产管理角度进行改进，为进一步拓展钢铁工业节能空间，积极探索基于外部环境的节能成为新的发展方向。
[0003]进一步，中国专利(CN 111277007 A)公开了一种计及需求侧响应的火电机组调频系统，包括响应聚合组、分散控制中心和火力发电系统，响应聚合组为多个聚合商管理下的发用电单元，发用电单元包括电动汽车充电单元和空调系统用电单元，火力发电系统包括阀门调节装置、计量装置、调频命令模块、偏差调整模块和一次调频控制器等；通过获取响应聚合组的参数分别建立第一和第二充用电聚合模型，采用粒子群算法和交替方向乘子法进行调频控制策略求解，响应聚合组与分散控制中心相连接以接收相应的控制策略。上述专利技术实现了对负荷资源的调动，最大程度地利用负荷与机组的双向互动弥补火力机组一次调频的不足，以及新能源上网出力的不确定，更好地保障了电网的安全稳定运行。
[0004]进而，需求响应在促进电力平衡和新能源消纳的同时，也为高耗能电力用户节约用电成本及参与电网调峰提供了契机，高耗能工业负荷参与电力需求响应的研究与实践逐步得到重视，然而，上述方案以及现有的工业电力需求响应相关研究大多集中在连续过程生产上且以电气设备控制的手段实现。
[0005]但是在钢铁行业中，电炉炼钢，钢材热轧等间歇过程生产中的电力负荷无法中断或直接调控，直接负荷控制等需求响应实现方法无法直接应用到这些生产过程中。
[0006]更进一步，对于钢铁行业的热轧负荷，热轧负荷调度与作业计划调度非线性耦合，不仅需要确定任务与设备之间的分配关系以及任务在设备上的处理顺序，而且要确定任务划分的批次以及每个批次内的加工产品次序等，其调度结果直接影响产品质量、生产效率、生产成本等，比一般连续过程生产调度更为复杂。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的一在于提供一种通过构建用户参与需求响应模型，将电网侧需求响应、用户侧可调资源负荷互联；并设置合理的需求响应下经济调度用的优化目标、约束条件；然后获取分时电价以及需求响应下的负荷转移重调度的任务，利用目标函数，进行优化求解，确保高生产负荷在低电价时段生产，以及将允许的生产空闲等待时间安排在高电价时段以及需求响应时段，通过错峰或避峰方式实现经济负荷调度，最终实现间歇性生产工艺参与电力需求响应的最优经济目标的调度，方案详尽，科学合理，切实
可行的间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法及系统。
[0008]本专利技术的目的二在于提供一种钢铁行业间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，通过将电网侧需求响应主站平台、用户侧可调资源负荷通过需求响应终端互联，构建需求响应下经济调度模型的优化目标、约束条件，旨在实现钢铁行业间歇性生产工艺参与电力需求响应的最优经济目标调度。
[0009]为实现上述目的之一，本专利技术的第一种技术方案为：
[0010]一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，
[0011]包括如下步骤：
[0012]第一步，采集用户侧用电设备的数据信息；
[0013]第二步，根据第一步中的数据信息，通过构建用户参与需求响应模型，实时计算用户可调资源可调能力、动态准备时长参数，将电网侧需求响应与用户侧可调资源负荷互联，实现需求响应指令与用户侧的交互执行；
[0014]第三步，对第二步中的用户参与需求响应模型，构建目标函数，进行间歇过程生产调度；
[0015]所述间歇过程生产调度是在满足需求约束和能力约束的条件下，确定产品在各批次上的分配以及在批次内的排列次序，使得生产调度的总收益最大；
[0016]第四步，获取分时电价以及需求响应下的负荷转移重调度的任务，利用第三步中的目标函数，进行优化求解，使得高生产负荷在低电价时段生产，以及将允许的生产空闲等待时间安排在高电价时段以及需求响应时段，通过错峰或避峰方式实现经济负荷调度。
[0017]本专利技术经过不断探索试验，通过构建用户参与需求响应模型，将电网侧需求响应、用户侧可调资源负荷互联；并设置合理的需求响应下经济调度用的优化目标、约束条件；然后获取分时电价以及需求响应下的负荷转移重调度的任务，利用目标函数，进行优化求解，确保高生产负荷在低电价时段生产，以及将允许的生产空闲等待时间安排在高电价时段以及需求响应时段，通过错峰或避峰方式实现经济负荷调度，最终实现间歇性生产工艺参与电力需求响应的最优经济目标的调度，进而本专利技术特别适合电力负荷无法中断或直接调控的行业，方案详尽，科学合理，切实可行。
[0018]作为优选技术措施：
[0019]所述第一步中，数据信息包括设备的各种状态数据、电气数据、传感器数据。
[0020]作为优选技术措施：
[0021]所述第二步中，用户参与需求响应模型通过需求响应终端将电网侧需求响应主站平台、用户侧可调资源负荷互联，并能采集用户侧用电设备的各种数据以及控制通讯组网。
[0022]作为优选技术措施：
[0023]所述第三步中，目标函数用于在产品加工总量已知的条件下，根据生产安排需要将加工产品分割为任意数量批次，其具体的计算公式如下：
[0024][0025]其中，C
ij
是加工产品i和j相邻排列获得的价值收益，为生产调度中批次调度方案的决策变量，其取值为
[0026][0027]作为优选技术措施：
[0028]间歇性生产工艺为钢材热轧工艺，其约束条件为轧机能力和生产工艺约束，其包括的内容如下：
[0029]1)轧制单元内板坯次序的约束公式如下：
[0030][0031][0032]式中，N为板坯库中的板坯序号集合，N＝{1,2,...,n}，n为板坯数；M为轧制单元序号集合，M＝{1,2,...,m}，m为轧制单元数；为0
‑
1变量，如果板坯在轧制单元内紧接板坯后轧制则值为1，否则为0；为0
‑
1变量，如果板坯被安排在轧制单元内生产则值为1，否则为0；
[0033]2)每个板坯仅能分配到一个轧制单元中约束，其计算公式如下：
[0034][0035]3)轧制单元内连续轧制相同宽度板坯的轧制长度限制公式如下：
[0036][0037]式中，为0
‑
1变量，如果板坯i和板坯j宽度相同则值为1，否则为0；l
j
为第j个板坯的轧制长度；R为轧制单元内相同宽度板坯连续轧制长度上限值。
[0038]4)轧制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，采集用户侧用电设备的数据信息；第二步，根据第一步中的数据信息，通过构建用户参与需求响应模型，实时计算用户可调资源可调能力、动态准备时长参数，将电网侧需求响应与用户侧可调资源负荷互联，实现需求响应指令与用户侧的交互执行；第三步，对第二步中的用户参与需求响应模型，构建目标函数，进行间歇过程生产调度；所述间歇过程生产调度是在满足需求约束和能力约束的条件下，确定产品在各批次上的分配以及在批次内的排列次序，使得生产调度的总收益最大；第四步，获取分时电价以及需求响应下的负荷转移重调度的任务，利用第三步中的目标函数，进行优化求解，使得高生产负荷在低电价时段生产，以及将允许的生产空闲等待时间安排在高电价时段以及需求响应时段，通过错峰或避峰方式实现经济负荷调度。2.如权利要求1所述的一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，所述第一步中，数据信息包括设备的各种状态数据、电气数据、传感器数据。3.如权利要求1所述的一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，所述第二步中，用户参与需求响应模型通过需求响应终端将电网侧需求响应主站平台、用户侧可调资源负荷互联，并能采集用户侧用电设备的各种数据以及控制通讯组网。4.如权利要求1所述的一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，所述第三步中，目标函数用于在产品加工总量已知的条件下，根据生产安排需要将加工产品分割为任意数量批次，其具体的计算公式如下：其中，C
ij
是加工产品i和j相邻排列获得的价值收益，为生产调度中批次调度方案的决策变量，其取值为5.如权利要求4所述的一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，间歇性生产工艺为钢材热轧工艺，其约束条件为轧机能力和生产工艺约束，其包括的内容如下：1)轧制单元内板坯次序的约束公式如下：1)轧制单元内板坯次序的约束公式如下：式中，N为板坯库中的板坯序号集合，N＝{1,2,...,n}，n为板坯数；M为轧制单元序号集
合，M＝{1,2,...,m}，m为轧制单元数；为0
‑
1变量，如果板坯在轧制单元内紧接板坯后轧制则值为1，否则为0；为0
‑
1变量，如果板坯被安排在轧制单元内生产则值为1，否则为0；2)每个板坯仅能分配到一个轧制单元中约束，其计算公式如下：3)轧制单元内连续轧制相同宽度板坯的轧制长度限制公式如下：式中，为0
‑
1变量，如果板坯i和板坯j宽度相同则值为1，否则为0；l
j
为第j个板坯的轧制长度；R为轧制单元内相同宽度板坯连续轧制长度上限值；4)轧制单元内板坯轧制长度上下限值公式如下：式中，L为轧制单元内板坯连续轧制长度下限值；U为轧制单元内板坯连续轧制长度上限值。6.如权利要求1所述的一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，所述第四步中，负荷转移重调度的任务包括：1)调整轧制单元生产次序，2)安排轧制单元待产时间。7.如权利要求6所述的一种间歇性生产工艺参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，优化求解的具体方法如下：根据目标函数和约束条件，采用遗传算法优化求解，获得间歇性生产工艺参与电力需求响应的最优调度方案。8.一种面向钢铁行业参与电力需求响应的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，采集钢材热轧工艺用电设备的数据信息；第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，马亮，王朝亮，芦鹏飞，刘炜，叶菁，陆春光，肖涛，李亦龙，卢峰，麻吕斌，胡泳，岑梁，陈婷，张军达，王荣根，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司营销服务中心，
类型：发明
国别省市：