[发明专利]一种兼顾多能耦合和工序优化的钢铁企业外购电可调潜力评估方法

说明书

本发明公开一种兼顾多能耦合和工序优化的钢铁企业外购电可调潜力评估方法，通过分析钢铁企业内部的煤气、蒸汽、电力及余热等多能介质耦合特性和可调节能量转化设备，建立钢铁企业内部多能耦合模型及能源系统可调节约束；根据生产工序可调节特性建立钢铁生产工序可调节约束，并构建生产工序与能源系统之间的映射关系；以外购电负荷调整量最大为目标，提出兼顾多能耦合和工序优化的钢铁企业外购电可调潜力评估模型；通过优化模型的求解获取外购电最大可调潜力及对应的能源系统与生产工序的调度运行策略。本发明能够充分挖掘钢铁企业内部能源系统和生产工序的可调潜力，在降低用能成本的同时为电力系统降低负荷峰谷差、消纳分布式清洁能源贡献力量。

技术领域

本发明属于电力系统供需互动领域，具体涉及一种兼顾多能耦合和工序优化的钢铁企业外购电可调潜力评估方法，用于高耗能钢铁企业外购电负荷需求响应控制。

背景技术

目前，大量的能源消耗将被电力替代，这将导致未来电力需求的爆炸式增长，继而导致电力供需矛盾更加严峻。而电力需求侧潜在可调资源的开发可以缓解电力供应紧张，通过需求响应项目实现友好的供需互动。钢铁工业作为重工业的支柱产业之一，用电量也将快速增长，钢铁企业参与需求侧管理的调度潜力巨大。

钢铁产业作为高耗能产业，其能源供给和利用是高度耦合的；同时钢铁企业中存在多种耗能高、冲击大的生产工序。因此，对钢铁企业的外购电负荷潜力进行分析具有重大意义。钢铁企业外购电负荷调节空间主要涵盖两个层面：多能介质耦合系统本身的协调优化和工序计划调整导致的负荷改变。这两种方式都具有其可行性，其中任何一种单一方式的调度均可实现外购电负荷的调节。而其弊端则是没有实现能源和工序的联合调度，导致在对其中之一进行调度时会对另一方面造成影响，因而获取的调度策略可能存在不可行解的情况，同时外购电负荷的可调潜力没有得到充分挖掘。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种兼顾多能耦合和工序优化的钢铁企业外购电可调潜力评估方法，能够充分挖掘钢铁企业内部能源系统和生产工序的可调潜力。

技术方案：一种兼顾多能耦合和工序优化的钢铁企业外购电可调潜力评估方法，包括以下步骤：

1)根据钢铁企业内部供用能系统结构，建立多能介质耦合系统模型及能源系统可调节约束；

2)根据钢铁企业的生产工序特性确定可调工序种类，建立可调工序模型及其消耗能源介质约束模型，构建生产工序与能源系统之间的映射关系；

3)根据步骤1)中的多能介质耦合系统模型和步骤2)的可调工序模型，考虑能量供需平衡约束，以需求响应时段外购电负荷调整量最大为目标，构建可调潜力评估模型；

4)根据步骤3)的可调潜力评估模型以及需要进行调度的时段，对可调潜力评估模型进行求解，获取钢铁企业外购电负荷最大可调潜力及对应的能源与工序优化调度方案。

进一步的，步骤1)具体包括如下内容：

根据钢铁企业内部副产煤气、蒸汽、电力、余热能源介质的供用能系统结构，首先建立钢铁企业内部副产煤气系统的模型：

式(1)表示煤气柜中相邻时段的煤气体积变化量，式中，V_i,t^gas是t时段第i种煤气柜中的煤气i的体积，单位为m³，下标i用以区分焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气，Δt是调度周期，单位为h；f_i,t^pro,gas、f_i,t^roll,gas、f_i,t^other,gas是分别代表煤气产生、轧钢煤气消耗、其他生产环节煤气消耗速度，单位为m³/h；f_i,j,t^gas是蒸汽锅炉j消耗煤气i的速度，单位为m³/h；