[发明专利]电解铝负荷基于温度状态参与电网调频的控制方法及装置

说明书

本发明涉及高耗能负荷调频控制技术，具体涉及电解铝负荷基于温度状态参与电网调频的电功率控制方法，采用温度计监测N台机组的实时温度并记录，同时记录电解铝的实时产量，N为大于1的正整数；利用MATLAB输入两组数据拟合，求得N台机组电解铝产量随温度变化曲线和效率系数；监测调频开始时的初始温度和初始电功率，利用初始温度、初始电功率和效率系数建立收益最大化的目标函数；求解得到各时刻各机组的电功率，按所求电功率运行参与调频控制。该方法实现在保证自身经济效益最大化的同时，对电网频率变化起到一定的平抑作用。

技术领域

本发明属于高耗能负荷调频控制技术领域，特别涉及电解铝负荷基于温度状态参与电网调频的控制方法及装置。

背景技术

随着新能源发电的不断发展，新能源装机容量占比正在不断提升。新能源发电的不确定性、随机性对电力系统运行的稳定性造成的影响成为亟待解决的问题。一方面，新能源发电输出电流变化不规则，会造成电网电压波动，造成无功调节装置频繁动作；另一方面，新能源发电输出功率的不确定性会影响电力系统的有功平衡，从而造成频率变化，使电力系统的频率偏移所允许的范围，影响电力系统的正常运行。

高耗能负荷，尤其是电解铝负荷具有以下特点：耗电量大，具备大容量的调节潜力；具有大的热惯量，参与电网调峰调频对正常生产不会造成大的影响，十分适合电力系统快速动态调节；参与电网调节的积极性高，可以降低高载能负荷企业的用电成本，提高经济性，实现多方共赢。

因此，研究电解铝负荷参与电网调频的控制策略可以使电网方减少维护电力系统运行稳定的费用；使企业方降低用电成本，获得一定的调频补偿；使新能源方提高了新能源的接入率，实现新能源消纳，提高收益。这是一种多方参与、互惠互利的良好模式，提高了负荷-电网-电源的总体收益。

目前，主要是由电源侧发电机组的一次调频和二次调频担负电力系统的调频任务，但是，由于占比大多数的火电机组的本身特性，其调频速度很慢，存在调频延迟，无法进行实时调频。而高载能负荷，即电解铝负荷则可以实现实时调频，快速完成调频任务。然而，提高电解铝负荷参与调频的积极性的办法以及针对不同温度状态求得不同调控策略的具体分析模型的缺少，使得实现电解铝参与电网调频的难度居高不下。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种实现电解铝负荷经济效益最大化的参与电网调频的控制方法和装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：电解铝负荷基于温度状态参与电网调频的电功率控制方法，包括：

采用温度测量装置监测N台机组的实时温度并记录，同时记录电解铝的实时产量，N为大于1的正整数；

利用MATLAB输入两组数据拟合，求得N台机组电解铝产量随温度变化曲线和效率系数；

监测调频开始时的初始温度和初始电功率，利用初始温度、初始电功率和所求得的效率系数建立收益最大化的目标函数；

求解得到各时刻各机组的电功率，按所求电功率运行参与调频控制。

在上述电解铝负荷基于温度状态参与电网调频的电功率控制方法中，利用MATLAB输入两组数据拟合，求得N台机组电解铝产量随温度变化曲线和效率系数包括：

由伯奇-格洛泰姆方程知，在规定温度内，温度与电解铝效率成反比，设，其中，为电解铝效率，T为机组温度，为电解铝效率与机组温度的比例系数，称效率系数，且；

利用实时监测数据拟合曲线得到相应参数，对每台机组求平均斜率，平均斜率的绝对值即为相应机组的效率系数值；

设有调频需求时刻到调节电功率开始调频时刻为第0个小时，从调节电功率开始调频时刻之后则依次为第1个小时、第2个小时……经过温度测量装置测出第i台机组、第0个小时的温度，经过电功率测量装置测出第i台机组、第0个小时的电功率，各机组各时刻的效率为：