CN115018668A - 一种用于园区的可调控能力建模系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业园区管理系统技术领域,公开了一种用于园区的可调控能力建模系统,包括多个与各个工厂单独映射的供能提资模块,供能提资模块的输出端连接有虚拟电厂模块,虚拟电厂模块的输出端连接有并网辅助模块,并网辅助模块的供电输出端连接电网,并网辅助模块的数据输出端连接有可控供能分析模块,可控供能分析模块包括与并网辅助模块相互连接的数据采集模块,数据采集模块的输出端连接有建模分析模块,建模分析模块的输出端连接有激励奖金计算模块。本发明通过激励奖金计算模块计算每个工厂补给电能削峰带来的各自激励奖金收入,鼓励工厂积极参与到用电削峰中,平衡用电高峰段各工厂时间协作与扶持,避免过剩购买电能导致电违约成本升高。
Description
技术领域
本发明涉及工业园区管理系统技术领域,具体涉及一种用于园区的可调控能力建模系统。
背景技术
现有的工业园区能源管理系统中用能都会出现高峰期,在用能高峰期间并不是工业园区内所有工厂都处于用能的峰值期,有一些工厂存在富余的能量能够在用能高峰期能源供给单价较高时,作为填峰补给能源以降低整个工业园区的用能成本,提高整个工业园区的经济效益,但是现有的工业园区如果需要调度各个工厂的富余能源去进行填峰,首先需要获取各个工厂的富余能源参数信息,但是由于这些参数涉及到了生产机密,很多的工厂是不愿意提供的,尤其针对电能的峰值期补给,现有的能源管理系统没有完善的奖励系统,来根据每个工厂为用电峰值段调峰补给电能,对每个工厂发放奖金来鼓励每个工厂,在出现用能高峰时,将各自富余能源贡献出来,以降低整个园区的用能成本,实现多工厂相互补给的良好现象,同时也能够避免向外部电网购能过剩导致用能违约成本的提高。
针对以上不足,本发明提出一种能够完善每个工厂电能填峰供能奖励机制和预测机制以降低整个工业园区用能成本和用电违约成本的用于园区的可调控能力建模系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:如何解决现有的工厂园区对于工厂填峰供能奖励机制不完善以致于整个工厂园区用能成本和外购电过剩导致电违约成本增加的问题,提供了一种用于园区的可调控能力建模系统。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的,本发明一种用于园区的可调控能力建模系统,包括多个与各个工厂单独映射的供能提资模块,所述供能提资模块的输出端连接有虚拟电厂模块,所述虚拟电厂模块的输出端连接有并网辅助模块,所述并网辅助模块的供电输出端连接电网,所述并网辅助模块的数据输出端连接有可控供能分析模块,所述可控供能分析模块包括与所述并网辅助模块相互连接的数据采集模块,所述数据采集模块的输出端连接有建模分析模块,所述建模分析模块的输出端连接有激励奖金计算模块和位于所述激励奖金计算模块一侧的供能能力预估模块,所述建模分析模块通过从所述数据采集模块获取工厂供能信息计算得到供能功率、功能参数变化量和供能响应时间,所述激励奖金计算模块通过逻辑斯蒂方程以供能功率作为变量计算供能贡献奖励金,所述激励奖金模块通过以供能参数变化量为变量计算供能稳定奖励金所述激励奖金计算模块通过将供能响应时间输入反比例函数乘以一个经验奖励金价格来得到供能响应激励金,所述激励奖金计算模块将所述供能功率贡献奖金、所述供能稳定奖励金和所述供能响应奖励金进行相加得到综合供能奖励金,所述综合供能奖励金通过工厂园区按月发放给在峰值期提供供能的工厂,所述激励奖计算模块将供能功率记为,将供能参数变化量记为,将供能响应时间记为,将综合激励奖金记为W,综合激励奖金的计算公式为:,
进一步的,所述供能提资模块与各个对应的工厂相互连接,通过工厂向所述供能提资模块提供能够供给的能源类型和各个能源的供能参数,根据能源的类别,所述供能提资模块包括热能提资模块、电能提资模块、供冷提资模块和供汽提资模块,所述电能提资模块与所述虚拟电厂相互连接。
进一步的,所述虚拟电厂模块对所述电能提资模块工厂提出的富余电能进行聚合和协调优化,并将协调优化好的补给电能通过所述并网辅助模块并入工厂园区电网补给工厂园区用电峰值期的缺额。
进一步的,所述建模分析模块将所述数据采集模块采集供能数据将供能分为三个模型,分别是持续供电模型、短时供电模型和储蓄供电模型,所述持续供电模型将工厂发电机组产生的持续性供电进行定义,将持续供电时间记为,将持续供给功率记为,将供电响应时间记为,将供电电压、供电频率的变化量分别记为,将所述持续供电模型目标函数记为:
所述持续供电模型目标函数的表达式为:
进一步的,所述可调控能力建模系统的工作流程如下:
步骤一:各个工厂在园区的征集要求下向各自的供能提资模块提出自己能够提供的补给供电能力信息,供电提资模块将数据传输给虚拟电厂模块;
步骤二:虚拟电厂模块将获得的工厂补给供能新信息进行聚合和协调优化最终转化为电能通过并网辅助模块并入工厂园区的电网中补给用电峰值期供电缺额;
步骤三:工厂园区将各个工厂补给电能加在一起判断能不能满足用电峰值削峰要求,满足则使用工厂补给电能进行填峰,如果不满足,则向外部公共电网和工厂园区热电联产系统购买电补充缺额;
步骤四:并网辅助模块将调整好的工厂供能参数信息传输给可控能力分析模块中的数据采集模块,数据采集模块将数据整合传输给建模分析模块分别计算持续供电模型的数值、短时供电模型的数值和储蓄供电模型的数值,并对数值取最值,将最值记录为每个工厂的调控范围;
步骤五:根据数据采集模块采集的数据信息传输给激励奖金计算模块,计算综合供能奖金;
步骤六:供能能力预估模块根据建模分析模块提供的每个工厂的可控供能调控范围,根据调控参量的单一变量法原则进行等值预测。
本发明相比现有技术具有以下优点:该用于园区的可调控能力建模系统,通过建模分析模块的设置,能够根据电能供给的性质划分为多种不同时效性的削峰补给电能,并根据各个不同削峰补给电能性质建立不同的描述目标函数,对供给的补给电能进行描述,进而通过描述的补给电能预估工厂的供能阈值同时对工厂的削峰补给电能给予奖励金,通过激励奖金计算模块计算出每个工厂补给电能削峰带来的各自的激励奖金收入,以此鼓励工厂积极参与到用电削峰中来,从而平衡用电高峰段各个工厂时间的协作与扶持,同时避免过剩的购买电能导致的电违约成本的升高。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本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下述的实施例。
如图1所示,本实施例提供一种技术方案:一种用于园区的可调控能力建模系统,包括多个与各个工厂单独映射的供能提资模块,所述供能提资模块的输出端连接有虚拟电厂模块,所述虚拟电厂模块的输出端连接有并网辅助模块,所述并网辅助模块的供电输出端连接电网,所述并网辅助模块的数据输出端连接有可控供能分析模块,所述可控供能分析模块包括与所述并网辅助模块相互连接的数据采集模块,所述数据采集模块的输出端连接有建模分析模块,所述建模分析模块的输出端连接有激励奖金计算模块和位于所述激励奖金计算模块一侧的供能能力预估模块,所述建模分析模块通过从所述数据采集模块获取工厂供能信息计算得到供能功率、功能参数变化量和供能响应时间,所述激励奖金计算模块通过逻辑斯蒂方程以供能功率作为变量计算供能贡献奖励金,所述激励奖金模块通过以供能参数变化量为变量计算供能稳定奖励金所述激励奖金计算模块通过将供能响应时间输入反比例函数乘以一个经验奖励金价格来得到供能响应激励金,所述激励奖金计算模块将所述供能功率贡献奖金、所述供能稳定奖励金和所述供能响应奖励金进行相加得到综合供能奖励金,所述综合供能奖励金通过工厂园区按月发放给在峰值期提供供能的工厂,所述激励奖计算模块将供能功率记为,将供能参数变化量记为,将供能响应时间记为,将综合激励奖金记为W,综合激励奖金的计算公式为:
建模分析模块的设置能够根据电能供给的性质划分为多种不同时效性的削峰补给电能,并根据各个不同削峰补给电能性质建立不同的描述目标函数对供给的补给电能进行描述,进而通过描述的补给电能预估工厂的供能阈值,同时对工厂的削峰补给电能给予奖励金,通过激励奖金计算模块计算出每个工厂补给电能削峰带来的各自的激励奖金收入,以此鼓励工厂积极参与到用电削峰中来,从而平衡用电高峰段各个工厂时间的协作与扶持,同时避免过剩的购买电能导致的电违约成本的升高。
所述供能提资模块与各个对应的工厂相互连接,通过工厂向所述供能提资模块提供能够供给的能源类型和各个能源的供能参数,根据能源的类别,所述供能提资模块包括热能提资模块、电能提资模块、供冷提资模块和供汽提资模块,所述电能提资模块与所述虚拟电厂相互连接。
通过将供能提资模块与各个对应的工厂相互连接,这就为每个工厂搭建一个向园区提供资源和能源富余的平台,进而便于让工厂园区通过供能提资平台获取每个工厂愿意在用电高峰时段向外补给的电能情况,进而便于根据统计信息和计算结果去决定向公共电网和园区热电联产系统购买的电能数量,进而避免过多购买电能导致电违约成本的升高以及避免购买电能不足导致无法满足削峰负荷的需求量。
所述虚拟电厂模块对所述电能提资模块工厂提出的富余电能进行聚合和协调优化,并将协调优化好的补给电能通过所述并网辅助模块并入工厂园区电网补给工厂园区用电峰值期的缺额。
通过虚拟电厂的设置能够将工厂提供的电能进行聚合和协调优化,进而投入到园区的削峰时段补给中,避免在用电峰值时段高价购入外网和园区内热电联产系统的电能,进而实现园区内工厂用电的平均成本降低,优化资源组成,避免资源过剩。
所述建模分析模块将所述数据采集模块采集供能数据将供能分为三个模型,分别是持续供电模型、短时供电模型和储蓄供电模型,所述持续供电模型将工厂发电机组产生的持续性供电进行定义,将持续供电时间记为,将持续供给功率记为,将供电响应时间记为,将供电电压、供电频率的变化量分别记为,将所述持续供电模型目标函数记为:
所述持续供电模型目标函数的表达式为:
通过在建模分析模块中将工厂供给的电能按照能够持续供电的时长和电能产生的性质分为持续供电模型、短时供电模型和储蓄供电模型,并根据每种能源的不同性质和特点用各自的参变量设置各自的目标函数,旨在根据目标函数的阈值范围去形成对各个性质的供电进行稳定性和响应性的评估,进而便于根据目标函数所得的函数值得出需要调节的参变量,进而协助工厂优化和调节各种供能设备的运行参数和启停操作。
将供能响应时间与工厂发电机组产生的电对工厂园区削峰补给的响应时间设置为相等关系是因为对于太阳能电池产生的电能和蓄电池储蓄的电能都是一种贮存的电能,与园区电网的参数一般设置为相同,因此可以考虑直接并入名但是发电机组产生的电能需要经过相对应的转化设备转化调整和整理后方可接入园区的电网供给削峰补给,因此需要一个响应的时间,响应时间越快说明工厂补给的电能越优质,在急需补给电能的时候越能够提高供电的可靠性和及时性。
将分别根据工厂园区历史电价数据选择年度历史电价的中值、均值和标准差的十分之一能够使得综合激励奖金能够根据工厂园区的年度电价去对综合激励奖金进行一个参考的设定进而使得综合激励奖金能够根据的变化而产生正相关的变化,进而有助于提高综合激励奖金对电价的时态响应性。
将设置为根据工厂历史数据设置各个工厂最低供能功率的平均值,这样能够使得在范围以下的供能补给消除功率供给产生的综合激励奖金随着供给功率的降低而减少,超过的部分给予差值平方的奖励,这样有助于调动工厂提供补给供电的积极性。
所述可调控能力建模系统的工作流程如下:
步骤一:各个工厂在园区的征集要求下向各自的供能提资模块提出自己能够提供的补给供电能力信息,供电提资模块将数据传输给虚拟电厂模块;
步骤二:虚拟电厂模块将获得的工厂补给供能新信息进行聚合和协调优化最终转化为电能通过并网辅助模块并入工厂园区的电网中补给用电峰值期供电缺额;
步骤三:工厂园区将各个工厂补给电能加在一起判断能不能满足用电峰值削峰要求,满足则使用工厂补给电能进行填峰,如果不满足,则向外部公共电网和工厂园区热电联产系统购买电补充缺额;
步骤四:并网辅助模块将调整好的工厂供能参数信息传输给可控能力分析模块中的数据采集模块,数据采集模块将数据整合传输给建模分析模块分别计算持续供电模型的数值、短时供电模型的数值和储蓄供电模型的数值,并对数值取最值,将最值记录为每个工厂的调控范围;
步骤五:根据数据采集模块采集的数据信息传输给激励奖金计算模块,计算综合供能奖金;
步骤六:供能能力预估模块根据建模分析模块提供的每个工厂的可控供能调控范围,根据调控参量的单一变量法原则进行等值预测。
通过设置可控调节能力建模的工作流程能够使得每个模块之间相互协调工作并给出相互需要的耦合参数,进而为各个模块的求解和评估带来方便,通过工厂的供能能力预估模块的设置能够使得每个工厂的每一次向园区补给电能实现削峰降成本的数据都能够参与到工厂供能能力的预估上来,进而能够给工厂园区的能源管理系统提前预估工厂的供能能力,便于应对突发的状况而提前对工厂的供能进行计算实现向外购电量的确定,进而为减少电违约成本带来贡献。
综上所述,本发明建模分析模块的设置能够根据电能供给的性质划分为多种不同时效性的削峰补给电能并根据各个不同削峰补给电能性质建立不同的描述目标函数对供给的补给电能进行描述,进而通过描述的补给电能预估工厂的供能阈值同时对工厂的削峰补给电能给予奖励金,通过激励奖金计算模块计算出每个工厂补给电能削峰带来的各自的激励奖金收入,以此鼓励工厂积极参与到用电削峰中来,从而平衡用电高峰段各个工厂时间的协作与扶持,同时避免过剩的购买电能导致的电违约成本的升高。通过将供能提资模块与各个对应的工厂相互连接,这就为每个工厂搭建一个向园区提供资源和能源富余的平台,进而便于让工厂园区通过供能提资平台获取每个工厂愿意在用电高峰时段向外补给的电能情况,进而便于根据统计信息和计算结果去决定向公共电网和园区热电联产系统购买的电能数量,进而避免过多购买电能导致电违约成本的升高以及避免购买电能不足导致无法满足削峰负荷的需求量。通过虚拟电厂的设置能够将工厂提供的电能进行聚合和协调优化,进而投入到园区的削峰时段补给中,避免在用电峰值时段高价购入外网和园区内热电联产系统的电能,进而实现园区内工厂用电的平均成本降低,优化资源组成,避免资源过剩。通过在建模分析模块中将工厂供给的电能按照能够持续供电的时长和电能产生的性质分为持续供电模型、短时供电模型和储蓄供电模型,并根据每种能源的不同性质和特点用各自的参变量设置各自的目标函数,旨在根据目标函数的阈值范围去形成对各个性质的供电进行稳定性和响应性的评估,进而便于根据目标函数所得的函数值得出需要调节的参变量,进而协助工厂优化和调节各种供能设备的运行参数和启停操作。将供能响应时间与工厂发电机组产生的电对工厂园区削峰补给的响应时间设置为相等关系是因为对于太阳能电池产生的电能和蓄电池储蓄的电能都是一种贮存的电能,与园区电网的参数一般设置为相同,因此可以考虑直接并入名但是发电机组产生的电能需要经过相对应的转化设备转化调整和整理后方可接入园区的电网供给削峰补给,因此需要一个响应的时间,响应时间越快说明工厂补给的电能越优质,在急需补给电能的时候越能够提高供电的可靠性和及时性。将分别根据工厂园区历史电价数据选择年度历史电价的中值、均值和标准差的十分之一能够使得综合激励奖金能够根据工厂园区的年度电价去对综合激励奖金进行一个参考的设定进而使得综合激励奖金能够根据的变化而产生正相关的变化,进而有助于提高综合激励奖金对电价的时态响应性。将设置为根据工厂历史数据设置各个工厂最低供能功率的平均值,这样能够使得在范围以下的供能补给消除功率供给产生的综合激励奖金随着供给功率的降低而减少,超过的部分给予差值平方的奖励,这样有助于调动工厂提供补给供电的积极性。通过设置可控调节能力建模的工作流程能够使得每个模块之间相互协调工作并给出相互需要的耦合参数,进而为各个模块的求解和评估带来方便,通过工厂的供能能力预估模块的设置能够使得每个工厂的每一次向园区补给电能实现削峰降成本的数据都能够参与到工厂供能能力的预估上来,进而能够给工厂园区的能源管理系统提前预估工厂的供能能力,便于应对突发的状况而提前对工厂的供能进行计算实现向外购电量的确定,进而为减少电违约成本带来贡献。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种用于园区的可调控能力建模系统,其特征在于,包括多个与各个工厂单独映射的供能提资模块,所述供能提资模块的输出端连接有虚拟电厂模块,所述虚拟电厂模块的输出端连接有并网辅助模块,所述并网辅助模块的供电输出端连接电网,所述并网辅助模块的数据输出端连接有可控供能分析模块,所述可控供能分析模块包括与所述并网辅助模块相互连接的数据采集模块,所述数据采集模块的输出端连接有建模分析模块,所述建模分析模块的输出端连接有激励奖金计算模块和位于所述激励奖金计算模块一侧的供能能力预估模块,所述建模分析模块通过从所述数据采集模块获取工厂供能信息计算得到供能功率、功能参数变化量和供能响应时间,所述激励奖金计算模块通过逻辑斯蒂方程以供能功率作为变量计算供能贡献奖励金,所述激励奖金模块通过以供能参数变化量为变量计算供能稳定奖励金,所述激励奖金计算模块通过将供能响应时间输入反比例函数乘以一个经验奖励金价格来得到供能响应激励金,所述激励奖金计算模块将所述供能功率贡献奖金、所述供能稳定奖励金和所述供能响应奖励金进行相加得到综合供能奖励金,所述综合供能奖励金通过工厂园区按月发放给在峰值期提供供能的工厂,所述激励奖计算模块将供能功率记为Pg,将供能参数变化量记为,将供能响应时间记为,将综合激励奖金记为W,综合激励奖金的计算公式为:,
2.根据权利要求1所述的一种用于园区的可调控能力建模系统,其特征在于:所述供能提资模块与各个对应的工厂相互连接,通过工厂向所述供能提资模块提供能够供给的能源类型和各个能源的供能参数,根据能源的类别,所述供能提资模块包括热能提资模块、电能提资模块、供冷提资模块和供汽提资模块,所述电能提资模块与所述虚拟电厂相互连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于园区的可调控能力建模系统,其特征在于:所述虚拟电厂模块对所述电能提资模块工厂提出的富余电能进行聚合和协调优化,并将协调优化好的补给电能通过所述并网辅助模块并入工厂园区电网补给工厂园区用电峰值期的缺额。
4.根据权利要求1所述的一种用于园区的可调控能力建模系统,其特征在于:所述建模分析模块将所述数据采集模块采集供能数据将供能分为三个模型,分别是持续供电模型、短时供电模型和储蓄供电模型,所述持续供电模型将工厂发电机组产生的持续性供电进行定义,将持续供电时间记为,将持续供给功率记为,将供电响应时间记为,将供电电压、供电频率的变化量分别记为和,将所述持续供电模型目标函数记为,所述持续供电模型目标函数的表达式为:
8.根据权利要求1所述的一种用于园区的可调控能力建模系统,其特征在于:所述可调控能力建模系统的工作流程如下:
步骤一:各个工厂在园区的征集要求下向各自的供能提资模块提出自己能够提供的补给供电能力信息,供电提资模块将数据传输给虚拟电厂模块;
步骤二:虚拟电厂模块将获得的工厂补给供能新信息进行聚合和协调优化最终转化为电能通过并网辅助模块并入工厂园区的电网中补给用电峰值期供电缺额;
步骤三:工厂园区将各个工厂补给电能加在一起判断能不能满足用电峰值削峰要求,满足则使用工厂补给电能进行填峰,如果不满足,则向外部公共电网和工厂园区热电联产系统购买电补充缺额;
步骤四:并网辅助模块将调整好的工厂供能参数信息传输给可控能力分析模块中的数据采集模块,数据采集模块将数据整合传输给建模分析模块分别计算持续供电模型的数值、短时供电模型的数值和储蓄供电模型的数值,并对数值取最值,将最值记录为每个工厂的调控范围;
步骤五:根据数据采集模块采集的数据信息传输给激励奖金计算模块,计算综合供能奖金;
步骤六:供能能力预估模块根据建模分析模块提供的每个工厂的可控供能调控范围,根据调控参量的单一变量法原则进行等值预测。
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