[发明专利]一种短流程钢企需求响应潜力分析方法及系统

说明书

本发明提出了一种短流程钢企需求响应潜力分析方法及系统，包括如下步骤：选择钢铁生产过程中典型可调控设备并建立其用电特性模型；利用离散时间RTN模型给出钢铁生产约束条件；在等待时间约束中计入增加精炼时间对炉次允许冷却时间的延长作用并修正其余约束；兼顾购电成本最小与用电舒适度最大建立短流程钢铁生产调度模型并将其转化为单目标模型；获取生产信息与电价信息，输入上述模型求解得到企业各时段用电功率，将其与响应前比较以分析企业需求响应潜力。本发明计及延长精炼时间对炉次等待时间限制的放宽作用以使钢铁生产负荷的可平移潜力得到进一步释放，且在分析企业响应潜力的过程中兼顾经济性与用电舒适度的影响使得结果更为准确可信。

技术领域

本发明属于电力需求响应分析技术领域，具体涉及一种短流程钢企需求响应潜力分析方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

近年来，伴随社会经济水平的不断提高与可再生能源并网装机规模的迅速增长，用电负荷峰谷差拉大与风电光伏的波动性、反调峰特性加剧导致电网维持供需平衡的能力受到严峻挑战。受制于环保压力加大与电力供给侧降本增效要求，火电机组建设发展速度受阻，源侧可调节能力发挥难以满足日益增长的功率调节需求。基于此，充分挖掘负荷侧资源的需求响应潜力，利用价格信号等方式引导其主动调整用电行为以满足电网的移峰填谷需求，成为促进可再生能源消纳、保证系统安全稳定运行的重要手段。

相较于其他类型负荷，钢铁企业作为典型的高载能工业用户，具有可调节容量大、自动化水平高、信息网络完善等优点，特别是对于具有高耗电生产负荷—电弧炉的短流程钢铁企业，其在保证订单产量按时完成的前提下可通过改变生产设备的使用时间有效平抑负荷波动，进而起到削峰填谷的作用。据发明人了解，现有研究文献虽然在一定程度上揭示了短流程钢铁企业的需求响应潜力，但是对于这类具有多个生产阶段与多种加工设备的大工业用户，未在企业的生产调度目标中反映其响应意愿，且仅将电弧炉负荷的可调控特性作为其需求响应能力的集中表征而不考虑完整的生产流程，可能导致由此得出的企业参与需求响应对电网削峰填谷的贡献并不具有实际意义。

针对该问题，“Pan R,Li Z,Cao J,et al.Electrical load trackingscheduling of steel plants under time-of-use tariffs[J].ComputersIndustrialEngineering,2019,137:106049”、“Zhang X,Hug G,Kolter Z,et al.Industrial demandresponse by steel plants with spinning reserve provision[C]//2015NorthAmerican Power Symposium(NAPS),October 4-6,2015,Charlotte,USA:1-6”等文献分别采用连续时间建模与基于离散时间表示的资源任务网(Resource Task Network,RTN)等方法探究了短流程炼钢生产安排与电能消耗之间存在的耦合关系，并在文中把购电成本最小作为企业制定生产作业计划的目标以表现其逐利的行为特征，钢铁企业在电价信号促使下为追求自身利益最大化会将用电负荷从高电价的峰时段向低电价的谷时段转移。与其他方法相比，RTN的优势在于其具有通用性，能够基于生产流程的抽象化建模对大规模、多阶段、多并行设备的钢铁企业生产调度问题进行统一表述，且在离散时间表示下其数学模型拥有较高的求解效率。但是已有研究在对流程建模时都将炉次在设备外等待加工的时间限制视为不可逾越的刚性约束，未考虑通过调整精炼阶段的持续时间补偿因钢水冷却引起的温度损失可在一定程度上延长炉次的等待时间，致使钢铁企业生产负荷的可平移能力在等待时间可调范围受限的情况下无法得到充分发挥。另外，上述文献在设计短流程钢铁企业生产调度目标时没有计入生产安排较响应前发生改变对其用电舒适度产生的影响，以此做出的钢铁企业需求响应潜力分析不能真实准确地反映该类用户参与需求响应的意愿。

发明内容