[发明专利]一种钢铁企业发电成本优化的方法

摘要

一种钢铁企业发电成本优化的方法，属于钢铁企业综合节电技术领域。步骤包括：确定需要进行发电成本优化的调度周期T，获取机组发电成本优化参数；获取用于日前发电计划编制的网络断面；确定周期内考虑煤气掺烧情况下的发电机组燃料成本；根据企业机组能耗，外购电成本及外送电收益实际情况建立以全系统发电成本最小为目标的优化调度模型；依据优化求解获得企业自发电机组出力，外购电量，外送电量的结果等。优点在于，可满足生产负荷需要、发电机组出力、线路传输容量等任务，同时保证企业电网的安全稳定运行，结合负荷预测曲线，生产和检修计划，进一步优化调整自发电出力，以及自发电和外购电的比例关系，使企业发电成本最小。

主权项

一种钢铁企业发电成本优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，确定需要进行发电成本优化的调度周期T，获取机组发电成本优化参数，这些参数包括：调度周期内企业负荷预测曲线、生产和检修计划、外购送电计划、机组的启停状态、可用状态、固定的发电机组出力计划，调整机组出力计划；步骤二，获取用于日前发电计划编制的网络断面，网络断面是指在电网安全或电量交易上相互关联的一组输电线路，同时结合企业生产检修计划，利用电网模型自动生成各时段的网络拓扑，并计算各时段的潮流分布及监视元件影响系数；步骤三，确定周期内考虑煤气掺烧情况下的发电机组燃料成本:$C_{\mathrm{zf}}=\underset{t=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[F{\left(P\right)}_{i,t}\×C_{i,t}^f]$F(P)_i,t＝aP_i,t²+bP_i,t+c$C_{i,t}^f=C^{\mathrm{coal}}\×\frac{Q^B}{Q^{\mathrm{coal}}}\×Y_{i,t}^{\mathrm{coal}}+C^{\mathrm{bfg}}\×\frac{Q^B}{Q^{\mathrm{bfg}}}\×Y_{i,t}^{\mathrm{bfg}}+C^{\mathrm{cog}}\×\frac{Q^B}{Q^{\mathrm{cog}}}\×Y_{i,t}^{\mathrm{cog}}$其中，C_zf为发电机组燃料成本，F(P)_i,t为第i台机组t时段的标煤耗，P_i,t为第i台机组t时段的有功出力，为第i台机组t时段煤与煤气混合燃烧的燃料单价，C^coal、C^bfg、C^cog分别为外购煤、高炉煤气，焦炉煤气的价格；Q^coal、Q^bfg、Q^cog分别为煤、高炉煤气，焦炉煤气的热值；其中Q^B为标煤热值，其值恒定为29308KJ/Kg；分别为第i台机组t时段煤、高炉煤气，焦炉煤气占总燃料热量的比例；考虑煤气掺烧的情况，从企业现有的系统中读取煤，高炉煤气，焦炉煤气的量以及其对应的机组的有功出力，将煤，高炉煤气，焦炉煤气折合成标煤量，然后拟合得到一个周期T内的机组能耗模型F(P)_i,t＝aP_i,t²+bP_i,t+c其中a,b,c为拟合系数；步骤四，根据企业机组能耗，外购电成本及外送电收益实际情况建立以全系统发电成本最小为目标的优化调度模型；以15分钟作为一个优化的逻辑时段，以调度周期内负荷预测曲线作为研究对象，结合生产和检修计划，优化企业内部调度发电机组的出力，优化目标是企业自发电成本最小；钢铁企业发电成本优化模型为，目标函数：$\min C_{\cos t}=\underset{t}{\mathrm{\Σ}}(\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{zf}(i,t)}+C_{\mathrm{wg}}-C_{\mathrm{ws}})$约束条件：$C_{\mathrm{wg}}=\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{P}_{w,t}\×C_t\×{\mathrm{\δ}}_t$$C_{\mathrm{ws}}=\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{ws},t}\×C_s\×{\mathrm{\σ}}_t$$\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}+P_{w,t}=P_{\mathrm{load},t}$P_i,min≤P_i,t≤P_i,max‑UR_i≤P_i,t‑P_i,t‑1≤UR_i,i＝1,2...K$P_{\mathrm{ij},t}=\underset{i\∈M}{\mathrm{\Σ}}[P(i,t)-S_{i,t}]{\mathrm{\ω}}_{i,j,t}$P_ij,min≤P_ij,t≤P_ij,max$P_{w,\min }\≤\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{w,t}\≤P_{w,\max }$其中，K为企业内可调度的自备电厂发电机组数，N为系统调度周期T内所包含的时段数，C_zf(i,t)为第i台机组t时段的自发电成本，C_wg外购电成本，P_w,t外购电量，C_t为t时段的外购电价，δ_t为0,1量表征有无外供电，C_ws外送电收益，P_ws,t外送电量，C_s为外送电价，σ_t为0,1量表征无外送电，P_i,t为i台机组t时段的有功出力，P_load,t为t时段企业负荷预测值，P_i,min，P_i,max分别为机组i出力及其上下限，‑UR_i，UR_i为机组i每时段可加减负荷的最大值，P_ij,t为支路ij在t时间段上的潮流，P(i,t)为节点i在t时间段的注入功率，M为节点i下包括的监视元件数，S_i,t为节点负荷功率，ω_i,j,t为节点注入功率对支路ij在t时间段上的影响系数，P_ij,min，P_ij,max表示支路ij潮流的上下限，P_w,min，P_w,max别表示发电机i在时间T内由合同确定的供购电量上下限；步骤五，依据优化求解获得企业自发电机组出力，外购电量，外送电量的结果，考虑全部网络监视元件，对各时段进行安全校核，若没有新增监视元件电压或电流越限，则进入步骤六，否则计算新增越限监视元件的影响系数信息，然后进入步骤二；步骤六，迭代结束，得出钢铁企业自发电计划，优化结束，给出成本最小的自发电方案。