CN112615370A - 一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法 - Google Patents

一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112615370A
CN112615370A CN202011490794.6A CN202011490794A CN112615370A CN 112615370 A CN112615370 A CN 112615370A CN 202011490794 A CN202011490794 A CN 202011490794A CN 112615370 A CN112615370 A CN 112615370A
Authority
CN
China
Prior art keywords
load
power
wind
wind power
electric smelting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011490794.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112615370B (zh
Inventor
宁辽逸
郝睿
高洋
韩子娇
刘宇
梁凯
李松涛
杜亮
贺欢
赵郁婷
兰天
刘闯
孙傲
蔡国伟
张海亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Northeast Electric Power University
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Northeast Dianli University
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Northeast Dianli University, State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202011490794.6A priority Critical patent/CN112615370B/zh
Publication of CN112615370A publication Critical patent/CN112615370A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112615370B publication Critical patent/CN112615370B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/004Generation forecast, e.g. methods or systems for forecasting future energy generation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06312Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315Needs-based resource requirements planning or analysis
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Electricity, gas or water supply
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/003Load forecast, e.g. methods or systems for forecasting future load demand
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • H02J3/0075Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load and source according to economic or energy efficiency considerations, e.g. economic dispatch
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28The renewable source being wind energy
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/50The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
    • H02J2310/56The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
    • H02J2310/58The condition being electrical
    • H02J2310/60Limiting power consumption in the network or in one section of the network, e.g. load shedding or peak shaving
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Abstract

本发明公开了一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,包括:通过对日前风电出力曲线进行预测,结合电熔镁负荷实际的生产运行状况,在日前调度时,将电熔镁负荷看做一种可控负荷,通过在弃风时段对高耗能负荷进行调控,将次日全天内弃风量之和最小作为优化目标,在约束条件中引入电熔镁负荷功率上下限约束,调节时长约束、和调节次数约束,以及风电与火电的运行约束,通过优化计算得到电熔镁负荷各时段的调节量,来实现风电的消纳。充分电熔镁负荷运行特性与生产流程,提出改变电熔镁负荷曲线的一种协调控制策略,在不增加其他辅助设备的情况下,利用负荷侧现有的电熔镁可控负荷,对弃风电量的削减具有积极作用,提升风电利用率。

Description

一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法
技术领域
本发明涉及风电消纳能力方法技术领域,特别涉及一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法。
背景技术
随着煤、石油等化石能源的短缺以及大量化石能源的使用所带来的环境污染问题的影响,使得人类对可再生能源的发展产生了足够的重视。我国能源消费总量不断提高,并且保持着较快的增速,由此所带来的污染排放、生态建设等问题十分突出,所以建设一个安全、清洁和可持续发展的能源系统成为我国能源发展的必然要求。近年来,在政府、发电企业、电网企业和用户的共同努力下,我国新能源发展取得巨大成就,对推动我国能源转型、践行应对气候变化承诺发挥了重要作用。截至2019年年底,我国风电累计装机2.1亿千瓦,光伏发电累计装机达2.04亿千瓦,装机占比达到20.6%。2019年,国家电网有限公司经营区新能源利用率达到96.8%,提前一年完成《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》中确定的目标。
近年来,随着国家大力推进节能减排,有关于需求响应的研究日益兴起,利用负荷端资源参与可再生能源就地消纳是解决弃风问题的新思路,更重要的是加强了需求侧与电源侧的互动,这就为电网调峰模式的转变提供了前提条件。因此,采取积极有效的激励政策与措施,高耗能负荷积极主动参与电网调峰,改变电网以往仅靠水电与火电调峰模式,与高耗能负荷共同协作提高电网调峰能力,以最小的电网、电源设施投资,可以换取更大规模可再生能源消纳能力。
电熔镁负荷是在生产过程中用电量较高的工业负荷。由于电熔镁负荷的容量为几十兆瓦级或数百兆瓦级,即使只调节一小部分,也能提供足够的调节容量来消纳风电。在电熔镁的生产过程中,主要通过电熔镁炉进行制备,从炉体结构来说,电熔镁炉属于一种交流电弧炉,从生产工艺上来说,是利用交流电弧炉的电流产生的热量对电熔镁矿石进行加热,使矿石达到熔融状态,进而可以得到氧化镁晶体。
目前通过使用电熔镁负荷参与电网调峰的策略还有待研究,可再生能源占比不断提高,对电网如何消纳更多的风电提出了更高的要求。电熔镁负荷作为负荷侧的一种可调控资源,通过合理规划其生产方式,增加风电的消纳量,由此可见,研究一种基于电熔镁负荷的协调调度方法具有较强的工程意义与实用价值。
发明内容
为解决背景技术提出的技术问题,本发明提供了一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,目的是通过结合电熔镁负荷的具体特性与生产工艺,建立一种基于电熔镁负荷的协调控制策略,解决在大规模风电接入情况下的风电消纳问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,所述的方法通过对日前风电出力曲线进行预测,结合电熔镁负荷实际的生产运行状况,在日前调度时,将电熔镁负荷看做一种可控负荷,通过在弃风时段对高耗能负荷进行调控,将次日全天内弃风量之和最小作为优化目标,在约束条件中引入电熔镁负荷功率上下限约束,调节时长约束、和调节次数约束,以及风电与火电的运行约束,通过优化计算得到电熔镁负荷各时段的调节量,来实现风电的消纳。
所述的方法具体包括以下步骤:
步骤1、预测电力系统内次日的风电发电功率情况,并且结合电熔镁生产企业上报的生产计划,得到电熔镁负荷的负荷曲线;
步骤2、综合上述信息,判断电力系统是否存在弃风时段;
步骤3、当在某时段内,电力系统存在弃风功率,以电熔镁负荷参与电网调峰后的弃风量最小为目标,考虑电熔镁负荷运行约束与电源的运行约束,进行优化求解;
步骤4、通过优化计算得到电熔镁负荷在各个时段是否需要进行调整以及调整量的大小,为次日电熔镁企业生产调度提供理论依据。
进一步地,所述的步骤1中,通过对区域的风电功率进行预测,得到风电数据Pwind和系统的负荷预测数据,其中负荷包括常规负荷预测数据Pm和电熔镁负荷的预测数据Plk
进一步地,所述的步骤2中,考虑风电出力对调峰的影响,风电作为负的负荷,则净负荷为:
Pload′=Pm+Plk-Pwind (1)
其中P′load是电力系统的净负荷值,Plk是电熔镁负荷功率,Pm是常规负荷功率,Pwind是风力发电输出。受风电出力的随机性和波动性的影响,净负荷的峰谷差和波动性增大,为了保证电力系统的安全运行,可能在某些时段存在弃风现象,这时可以采用对电熔镁负荷进行调度的方式,当某一时刻的净负荷值超过常规机组的调整范围时,表明调峰策略不足以跟踪净负荷,需要进行弃风来平衡发电和需求。
进一步地,所述的步骤3中,如果在部分时刻中存在有不同大小的受阻风电时,则结合电熔镁负荷的调节约束,对基于电熔镁负荷的协调控制方法进行优化求解;
优化目标是以电熔镁负荷参与电力系统调峰后的风电消纳量,即弃风量最小为目标函数:
Figure BDA0002840629270000031
其中,Wq为电熔镁负荷参与电力系统调峰后的弃风量,
Figure BDA0002840629270000032
为第a个风电场在时刻t的风电有功出力预测值,
Figure BDA0002840629270000033
为第b个火电机组在时刻t的有功出力值,
Figure BDA0002840629270000034
为第c个电熔镁负荷在时刻t的运行功率,
Figure BDA0002840629270000035
为第d个普通负荷在时刻t的有功功率计划值;为风电场的个数是Nw、火电机组的数量是NG、电熔镁负荷的数量为NL,普通负荷的数量为NM;SG_b为火电机组的0-1启停变量,Δt是电熔镁风电消纳协调控制策略的优化时段。
由于电熔镁负荷在生产过程中受到多种生产工艺的限制,导致电熔镁负荷在调节过程中需要考虑以下约束:
调节容量约束:
Figure BDA0002840629270000036
Plk_min≤Plk(t)≤Plk_max (4)
Padj表示的是单台电熔镁负荷的调节上下限,Pbase表示在t时刻电熔镁炉运行的基准功率Plk_min和Plk_max分别是电熔镁炉在保证安全运行的前提下的最大最小稳定运行功率;N(t)表示在t时刻可参与调节的电熔镁炉的台数;
调节次数约束:
Figure BDA0002840629270000037
即在电熔镁炉的一个完整的生产周期T内,每台电熔镁炉的调节次数应该小于所设定的最大调节次数Mlk,这样可以避免单台炉进行多次调节,影响该台电熔镁炉的产品纯度与产量;式中
Figure BDA0002840629270000041
代表的是在t时刻的电熔镁炉开关变量;
电熔镁负荷功率上调的调节时间约束:
Figure BDA0002840629270000042
单台电熔镁炉不宜在连续的几个时间段内进行持续上调,否则将导致电熔镁炉中熔融的液体温度持续升高,造成喷炉等事故;Tlk_max是电熔镁炉的最长持续上调时间;
Figure BDA0002840629270000043
是在t时刻的电熔镁炉调节0-1变量;
电熔镁生产过程中所消耗电能的约束:
Figure BDA0002840629270000044
在参与调节过程中,保持每台炉在生产过程内所消耗的电能保持不变,式中T1表示熔炼开始的时刻,T2表示熔炼结束的时刻,Plk(t)电容镁炉工作时段t内的平均功率,Elk为在电熔镁炉额定状态下,熔炼一炉电熔镁所需要的电能。
对于电力系统运行方面的约束,首先考虑功率平衡约束:
Figure BDA0002840629270000045
其中,Nw是风电场个数,NG为火电机组数量,Nlk是电熔镁负荷数量,Pm是常规负荷的有功功率值,Pt lk是各电熔镁负荷k在t时刻的有功功率;Pt wind是各个风电场的有功功率出力值;Pt Gj是火电机组j在t时刻的有功功率出力值;
Figure BDA0002840629270000046
是火电机组j的启停状态0-1变量。
由于对风电的日前预测必定会存在误差,所以在对电力系统的日前优化调度中需要考虑风电功率波动的影响,通过火电机组预留一部分的备用来平衡风电的功率波动情况;旋转备用约束:
Figure BDA0002840629270000047
Figure BDA0002840629270000048
式中Pt Gj表示t时刻第j台火电机组的有功出力值,
Figure BDA0002840629270000049
Figure BDA00028406292700000410
分别是第j台火电机组的出力上限和下限,
Figure BDA0002840629270000051
是火电机组j的启停状态0-1变量。
对于风电有以下约束:
Figure BDA0002840629270000052
其中
Figure BDA0002840629270000053
表示的是t时刻风电是实际出力值,
Figure BDA0002840629270000054
表示的是对于t时刻的风电功率预测值;
另外,由于风电场出力的不确定性,需要对相邻两个时段的风电场的有功出力变化量进行限制:
Figure BDA0002840629270000055
其中,
Figure BDA0002840629270000056
表示的是t时刻风电是实际出力值,
Figure BDA0002840629270000057
表示的是t+1时刻风电是实际出力值,Rwind_down和Rwind_up分别是风电场的相邻时段有功出力的向下调节最大值和向上调节最大值,相邻两个时段的风电场出力之差应该在该风电场出力的向上、向下最大调节速率之间,不应该出现过大的波动。
对于火电机组有以下约束,首先是火电机组输出功率的上下限约束:
Figure BDA0002840629270000058
Pt Gj指的是在t时刻第j台火电机组的有功出力大小,
Figure BDA0002840629270000059
指的是在t时刻第j台火电机组的启停变量,用1表示该台火电机组开启状态,0表示该台火电机组处于停机状态;Pt Gj_min和Pt Gj_max分别表示第j台火电机组的有功出力的最小值和最大值。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制策略,充分电熔镁负荷运行特性与生产流程,提出改变电熔镁负荷曲线的一种协调控制策略,在不增加其他辅助设备的情况下,利用负荷侧现有的电熔镁可控负荷,对弃风电量的削减具有积极作用,提升风电利用率,有着较高的经济效益与环境效益。
附图说明
图1是本发明一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制策略的电熔镁炉的工作原理图;
图2是本发明一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制策略的电熔镁负荷主动控制方式图;
图3是本发明一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制策略的源荷协调控制仿真结果示意图。
图中:1-变压器及短网 2-机械传动装置 3-熔池 4-电极。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
见图1-3,本发明所采用的技术方案是:一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制策略,包括:通过对日前风电出力曲线进行预测,结合电熔镁负荷实际的生产运行状况,在日前调度时,将电熔镁负荷看做一种可控负荷,通过在弃风时段对高耗能负荷进行调控,将次日全天内弃风量之和最小作为优化目标,在约束条件中引入电熔镁负荷功率上下限约束,调节时长约束、和调节次数约束,以及风电与火电的运行约束,通过优化计算得到电熔镁负荷各时段的调节量,来实现风电的消纳。
具体包括以下步骤:
步骤1中通过对区域的风电功率进行预测,得到风电数据Pwind和系统的负荷预测数据,其中负荷包括常规负荷预测数据Pm和电熔镁负荷的预测数据Plk
步骤2中考虑风电出力对调峰的影响,风电作为负的负荷,则净负荷为
Pload′=Pm+Plk-Pwind (1)
其中P′load是电力系统的净负荷值,Plk是电熔镁负荷功率,Pm是常规负荷功率,Pwind是风力发电输出。受风电出力的随机性和波动性的影响,净负荷的峰谷差和波动性增大,为了保证系统的安全运行,可能在某些时段存在弃风现象,这时可以采用对电熔镁负荷进行调度的方式,当某一时刻的净负荷值超过常规机组的调整范围时,表明调峰策略不足以跟踪净负荷,需要进行弃风来平衡发电和需求。
步骤3中如果在部分时刻中存在有不同大小的受阻风电时,可以结合电熔镁负荷的调节约束,对基于电熔镁负荷的协调控制策略进行优化求解。
优化目标是以电熔镁负荷参与电网调峰后的风电消纳量,即弃风量最小为目标函数:
Figure BDA0002840629270000061
其中,Wq为电熔镁负荷参与电网调峰后的弃风量,
Figure BDA0002840629270000062
为第a个风电场在时刻t的风电有功出力预测值,
Figure BDA0002840629270000071
为第b个火电机组在时刻t的有功出力值,
Figure BDA0002840629270000072
为第c个电熔镁负荷在时刻t的运行功率,
Figure BDA0002840629270000073
为第d个普通负荷在时刻t的有功功率计划值;为风电场的个数是Nw、火电机组的数量是NG、电熔镁负荷的数量为NL,普通负荷的数量为NM;SG_b为火电机组的0-1启停变量,Δt是电熔镁风电消纳协调控制策略的优化时段。
由于电熔镁负荷在生产过程中受到多种生产工艺的限制,导致电熔镁负荷在调节过程中需要考虑以下约束:
调节容量约束:
Figure BDA0002840629270000074
Plk_min≤Plk(t)≤Plk_max (4)
Padj表示的是单台电熔镁负荷的调节上下限,Pbase表示在t时刻电熔镁炉运行的基准功率Plk_min和Plk_max分别是电熔镁炉在保证安全运行的前提下的最大最小稳定运行功率。N(t)表示在t时刻可参与调节的电熔镁炉的台数。
调节次数约束:
Figure BDA0002840629270000075
即在电熔镁炉的一个完整的生产周期T内,每台电熔镁炉的调节次数应该小于所设定的最大调节次数Mlk,这样可以避免单台炉进行多次调节,影响该台电熔镁炉的产品纯度与产量;式中
Figure BDA0002840629270000079
代表的是在t时刻的电熔镁炉开关变量;
电熔镁负荷功率上调的调节时间约束:
Figure BDA0002840629270000076
单台电熔镁炉不宜在连续的几个时间段内进行持续上调,否则将导致电熔镁炉中熔融的液体温度持续升高,造成喷炉等事故;Tlk_max是电熔镁炉的最长持续上调时间;
Figure BDA0002840629270000077
是在t时刻的电熔镁炉调节0-1变量;
电熔镁生产过程中所消耗电能的约束:
Figure BDA0002840629270000078
在参与调节过程中,保持每台炉在生产过程内所消耗的电能保持不变,式中T1表示熔炼开始的时刻,T2表示熔炼结束的时刻,Plk(t)电容镁炉工作时段t内的平均功率,Elk为在电熔镁炉额定状态下,熔炼一炉电熔镁所需要的电能。
对于电力系统运行方面的约束,首先考虑功率平衡约束:
Figure BDA0002840629270000081
其中,Nw是风电场个数,NG为火电机组数量,Nlk是电熔镁负荷数量,Pm是常规负荷的有功功率值,Pt lk是各电熔镁负荷k在t时刻的有功功率;Pt wind是各个风电场的有功功率出力值;Pt Gj是火电机组j在t时刻的有功功率出力值;
Figure BDA0002840629270000082
是火电机组j的启停状态0-1变量。
由于对风电的日前预测必定会存在误差,所以在对电力系统的日前优化调度中需要考虑风电功率波动的影响,通过火电机组预留一部分的备用来平衡风电的功率波动情况。旋转备用约束:
Figure BDA0002840629270000083
Figure BDA0002840629270000084
式中Pt Gj表示t时刻第j台火电机组的有功出力值,
Figure BDA0002840629270000085
Figure BDA0002840629270000086
分别是第j台火电机组的出力上限和下限,
Figure BDA0002840629270000087
是火电机组j的启停状态0-1变量。
对于风电有以下约束:
Figure BDA0002840629270000088
其中
Figure BDA0002840629270000089
表示的是t时刻风电是实际出力值,
Figure BDA00028406292700000810
表示的是对于t时刻的风电功率预测值;
另外,由于风电场出力的不确定性,需要对相邻两个时段的风电场的有功出力变化量进行限制:
Figure BDA00028406292700000811
其中,
Figure BDA00028406292700000812
表示的是t时刻风电是实际出力值,
Figure BDA00028406292700000813
表示的是t+1时刻风电是实际出力值,Rwind_down和Rwind_up分别是风电场的相邻时段有功出力的向下调节最大值和向上调节最大值,相邻两个时段的风电场出力之差应该在该风电场出力的向上、向下最大调节速率之间,不应该出现过大的波动。
对于火电机组有以下约束,首先是火电机组输出功率的上下限约束:
Figure BDA0002840629270000091
Pt Gj指的是在t时刻第j台火电机组的有功出力大小,
Figure BDA0002840629270000092
指的是在t时刻第j台火电机组的启停变量,用1表示该台火电机组开启状态,0表示该台火电机组处于停机状态;Pt Gj_min和Pt Gj_max分别表示第j台火电机组的有功出力的最小值和最大值。
步骤4中,通过优化计算得到电熔镁负荷在各个时段是否需要进行调整以及调整量的大小,为次日电熔镁企业生产调度提供理论依据。
通过以上方式,本发明的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制策略,通过考虑电熔镁负荷的运行特性和调节特性,通过建立电熔镁负荷与风电的联合控制策略,并进行优化计算,得到电熔镁负荷在各个时段参与系统的调节量,有效的增大风电的并网容量,提升电熔镁生产区域的风电消纳量,具有较高的应用价值的同时,具有节能减排的社会效益。
以下结合具体实例,详细介绍本发明的方法:假设一电力系统含有火电机组和风电场各一个,电熔镁炉20台,单台容量约为4MW,电熔镁炉的可上调功率为基准容量的20%,系统的普通负荷为80MW,系统的旋转备用容量为20MW,对于次日风电的预测数据已知,从图3可以看出,在第18-22时段,风电的实际出力值小于风电出力预测值,存在弃风现象,此时电熔镁负荷可以进行上调功率,使得系统弃风量减小,风电接入量提升了7.49%,同时也降低了火电的调节成本。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (10)

1.一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的方法通过对日前风电出力曲线进行预测,结合电熔镁负荷实际的生产运行状况,在日前调度时,将电熔镁负荷看做一种可控负荷,通过在弃风时段对高耗能负荷进行调控,将次日全天内弃风量之和最小作为优化目标,在约束条件中引入电熔镁负荷功率上下限约束,调节时长约束、和调节次数约束,以及风电与火电的运行约束,通过优化计算得到电熔镁负荷各时段的调节量,来实现风电的消纳。
2.根据权利要求1所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1、预测电力系统内次日的风电发电功率情况,并且结合电熔镁生产企业上报的生产计划,得到电熔镁负荷的负荷曲线;
步骤2、综合上述信息,判断电力系统是否存在弃风时段;
步骤3、当在某时段内,电力系统存在弃风功率,以电熔镁负荷参与系统调峰后的弃风量最小为目标,考虑电熔镁负荷运行约束与电源的运行约束,进行优化求解;
步骤4、通过优化计算得到电熔镁负荷在各个时段是否需要进行调整以及调整量的大小,为次日电熔镁企业生产调度提供理论依据。
3.根据权利要求2所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤1中,通过对区域的风电功率进行预测,得到风电数据Pwind和系统的负荷预测数据,其中负荷包括常规负荷预测数据Pm和电熔镁负荷的预测数据Plk
4.根据权利要求2所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤2中,考虑风电出力对调峰的影响,风电作为负的负荷,则净负荷为:
Pload′=Pm+Plk-Pwind (1)
其中P′load是电力系统的净负荷值,Plk是电熔镁负荷功率,Pm是常规负荷功率,Pwind是风力发电输出;受风电出力的随机性和波动性的影响,净负荷的峰谷差和波动性增大,为了保证电力系统的安全运行,可能在某些时段存在弃风现象,这时可以采用对电熔镁负荷进行调度的方式,当某一时刻的净负荷值超过常规机组的调整范围时,表明调峰策略不足以跟踪净负荷,需要进行弃风来平衡发电和需求。
5.根据权利要求2所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤3中,如果在部分时刻中存在有不同大小的受阻风电时,则结合电熔镁负荷的调节约束,对基于电熔镁负荷的协调控制方法进行优化计算;
优化目标是以电熔镁负荷参与系统调峰后的风电消纳量,即弃风量最小为目标函数:
Figure FDA0002840629260000021
其中,Wq为电熔镁负荷参与电力系统调峰后的弃风量,
Figure FDA0002840629260000022
为第a个风电场在时刻t的风电有功出力预测值,
Figure FDA0002840629260000023
为第b个火电机组在时刻t的有功出力值,
Figure FDA0002840629260000024
为第c个电熔镁负荷在时刻t的运行功率,
Figure FDA0002840629260000025
为第d个普通负荷在时刻t的有功功率计划值;为风电场的个数是Nw、火电机组的数量是NG、电熔镁负荷的数量为NL,普通负荷的数量为NM;SG_b为火电机组的0-1启停变量,Δt是电熔镁风电消纳协调控制策略的优化时段。
6.根据权利要求5所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤3中,由于电熔镁负荷在生产过程中受到多种生产工艺的限制,导致电熔镁负荷在调节过程中需要考虑以下约束:
调节容量约束:
Figure FDA0002840629260000026
Plk_min≤Plk(t)≤Plk_max (4)
Padj表示的是单台电熔镁负荷的调节上下限,Pbase表示在t时刻电熔镁炉运行的基准功率Plk_min和Plk_max分别是电熔镁炉在保证安全运行的前提下的最大最小稳定运行功率;N(t)表示在t时刻可参与调节的电熔镁炉的台数;
调节次数约束:
Figure FDA0002840629260000027
即在电熔镁炉的一个完整的生产周期T内,每台电熔镁炉的调节次数应该小于所设定的最大调节次数Mlk,这样可以避免单台炉进行多次调节,影响该台电熔镁炉的产品纯度与产量;式中
Figure FDA0002840629260000028
代表的是在t时刻的电熔镁炉开关变量;
电熔镁负荷功率上调的调节时间约束:
Figure FDA0002840629260000029
单台电熔镁炉不宜在连续的几个时间段内进行持续上调,否则将导致电熔镁炉中熔融的液体温度持续升高,造成喷炉等事故;Tlk_max是电熔镁炉的最长持续上调时间;
Figure FDA0002840629260000031
是在t时刻的电熔镁炉调节0-1变量;
电熔镁生产过程中所消耗电能的约束:
Figure FDA0002840629260000032
在参与调节过程中,保持每台炉在生产过程内所消耗的电能保持不变,式中T1表示熔炼开始的时刻,T2表示熔炼结束的时刻,Plk(t)电容镁炉工作时段t内的平均功率,Elk为在电熔镁炉额定状态下,熔炼一炉电熔镁所需要的电能。
7.根据权利要求2所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤3中,对于电力系统运行方面的约束,首先考虑功率平衡约束:
Figure FDA0002840629260000033
其中,Nw是风电场个数,NG为火电机组数量,Nlk是电熔镁负荷数量,Pm是常规负荷的有功功率值,Pt lk是各电熔镁负荷k在t时刻的有功功率;Pt wind是各个风电场的有功功率出力值;Pt Gj是火电机组j在t时刻的有功功率出力值;
Figure FDA0002840629260000034
是火电机组j的启停状态0-1变量。
8.根据权利要求7所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤3中,由于对风电的日前预测必定会存在误差,所以在对电力系统的日前优化调度中需要考虑风电功率波动的影响,通过火电机组预留一部分的备用来平衡风电的功率波动情况;旋转备用约束:
Figure FDA0002840629260000035
Figure FDA0002840629260000036
式中Pt Gj表示t时刻第j台火电机组的有功出力值,
Figure FDA0002840629260000037
Figure FDA0002840629260000038
分别是第j台火电机组的出力上限和下限,
Figure FDA0002840629260000039
是火电机组j的启停状态0-1变量。
9.根据权利要求7所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤3中,对于风电有以下约束:
Figure FDA0002840629260000041
其中
Figure FDA0002840629260000042
表示的是t时刻风电是实际出力值,
Figure FDA0002840629260000043
表示的是对于t时刻的风电功率预测值;
另外,由于风电场出力的不确定性,需要对相邻两个时段的风电场的有功出力变化量进行限制:
Figure FDA0002840629260000044
其中,
Figure FDA0002840629260000045
表示的是t时刻风电是实际出力值,
Figure FDA0002840629260000046
表示的是t+1时刻风电是实际出力值,Rwind_down和Rwind_up分别是风电场的相邻时段有功出力的向下调节最大值和向上调节最大值,相邻两个时段的风电场出力之差应该在该风电场出力的向上、向下最大调节速率之间,不应该出现过大的波动。
10.根据权利要求7所述的一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法,其特征在于,所述的步骤3中,对于火电机组有以下约束,首先是火电机组输出功率的上下限约束:
Figure FDA0002840629260000047
Pt Gj指的是在t时刻第j台火电机组的有功出力大小,
Figure FDA0002840629260000048
指的是在t时刻第j台火电机组的启停变量,用1表示该台火电机组开启状态,0表示该台火电机组处于停机状态;Pt Gj_min和Pt Gj_max分别表示第j台火电机组的有功出力的最小值和最大值。
CN202011490794.6A 2020-12-17 2020-12-17 一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法 Active CN112615370B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011490794.6A CN112615370B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011490794.6A CN112615370B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112615370A true CN112615370A (zh) 2021-04-06
CN112615370B CN112615370B (zh) 2021-12-21

Family

ID=75240109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011490794.6A Active CN112615370B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112615370B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113111541A (zh) * 2021-05-11 2021-07-13 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 基于菱镁负荷智能调控的需求响应建模与能效提升方法
CN113364017A (zh) * 2021-06-04 2021-09-07 国网辽宁省电力有限公司 Vmd火电机组与电池储能系统的协调消纳风电调节策略
CN113437764A (zh) * 2021-05-21 2021-09-24 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种基于电熔镁主动控制的源荷互动调峰策略
CN113515862A (zh) * 2021-07-13 2021-10-19 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种基于多目标优化算法的电熔镁延时控制方法
CN117293801A (zh) * 2023-09-22 2023-12-26 东北电力大学 一种考虑电弧炉负荷精细化建模的源荷协调调度方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891223A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 栾禄毅 大型固体电熔镁熔坨余热潜能开发利用的方法及设备
CN103135466A (zh) * 2013-01-30 2013-06-05 东北大学 一种电熔镁砂熔炼过程多级需量控制方法
CN104331044A (zh) * 2014-10-17 2015-02-04 东北大学 一种电熔镁炉能耗远程监视系统及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891223A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 栾禄毅 大型固体电熔镁熔坨余热潜能开发利用的方法及设备
CN103135466A (zh) * 2013-01-30 2013-06-05 东北大学 一种电熔镁砂熔炼过程多级需量控制方法
CN104331044A (zh) * 2014-10-17 2015-02-04 东北大学 一种电熔镁炉能耗远程监视系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王芝茗等: "基于电力平衡的辽宁电网接纳风电能力分析 ", 《电力系统自动化》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113111541A (zh) * 2021-05-11 2021-07-13 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 基于菱镁负荷智能调控的需求响应建模与能效提升方法
CN113111541B (zh) * 2021-05-11 2023-09-01 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 基于菱镁负荷智能调控的需求响应建模与能效提升方法
CN113437764A (zh) * 2021-05-21 2021-09-24 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种基于电熔镁主动控制的源荷互动调峰策略
CN113364017A (zh) * 2021-06-04 2021-09-07 国网辽宁省电力有限公司 Vmd火电机组与电池储能系统的协调消纳风电调节策略
CN113364017B (zh) * 2021-06-04 2024-01-09 国网辽宁省电力有限公司 Vmd火电机组与电池储能系统的协调消纳风电调节策略
CN113515862A (zh) * 2021-07-13 2021-10-19 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种基于多目标优化算法的电熔镁延时控制方法
CN117293801A (zh) * 2023-09-22 2023-12-26 东北电力大学 一种考虑电弧炉负荷精细化建模的源荷协调调度方法
CN117293801B (zh) * 2023-09-22 2024-04-05 东北电力大学 一种考虑电弧炉负荷精细化建模的源荷协调调度方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112615370B (zh) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112615370B (zh) 一种基于电熔镁负荷的风电消纳协调控制方法
CN104135025B (zh) 基于模糊粒子群算法的微网并网经济优化方法
CN101510686B (zh) 基于多代理技术的微电网协调控制系统
CN102710013B (zh) 基于微电网的园区能源网能量优化管理系统及其实现方法
CN102684199B (zh) 一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法
CN110311421A (zh) 基于需求侧响应的微电网多时间尺度能量管理方法
CN106300336A (zh) 一种计及负荷侧和电源侧的虚拟电厂多目标优化调度方法
CN103296682A (zh) 一种多时空尺度渐进趋优的负荷调度模式设计方法
CN105375507A (zh) 雾霾环境下虚拟电厂的电力两级交互优化调度系统
CN111786422B (zh) 基于bp神经网络的微电网参与上层电网实时优化调度方法
CN104376412A (zh) 一种新能源发电模式下高载能企业调峰控制方法
CN112990523B (zh) 区域综合能源系统分层优化运行方法
CN111049192A (zh) 一种考虑可再生能源同台竞价的发电控制方法
CN109617052B (zh) 一种大规模电储热单元智能化分层控制方法
Hu et al. Optimal dispatch of combined heat and power units based on particle swarm optimization with genetic algorithm
CN115170343A (zh) 一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法
Wang et al. Low carbon optimal operation of integrated energy system based on concentrating solar power plant and power to hydrogen
CN112488363B (zh) 基于广义储能的多能源电力系统优化调度方法
Li et al. Capacity Coordinated Optimization of Battery, Thermal and Hydrogen Storage System for Multi-energy Complementary Power System
CN113313329A (zh) 一种含综合能源系统的配电网优化调度方法
CN107086579B (zh) 一种基于回滞效应的空调用户对实时电价的响应方法
CN113078689A (zh) 一种综合能源优化配置的负荷跟踪管理运行策略
Chen et al. Study on Wind Power Accommodation Method Based on Controllable Electric Heating
Liu et al. Day-ahead and intra-day economic dispatch of electricity hydrogen integrated energy system with virtual energy storage
Ning et al. Research on Day-ahead Peak Load Regulation Strategy of Fused Magnesium Load Based on Genetic Algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant