一种分时电价的含燃煤自备电厂企业发用电策略优化方法

技术领域

本发明涉及发用电策略，尤其是涉及一种分时电价的含燃煤自备电厂企业发用电策略优化方法。

背景技术

一般情况下，自备电厂发电可以满足企业自身的用电需求，当自备电厂机组不能满足企业的用电需求时，企业需要从电网用电。大量自备电厂自治运行会导致电网无法及时、准确地制定售电计划，破坏电网运行的可靠性，并容易造成大规模停电。大量的自备电厂集中发电且不参与电网调峰，导致电网调峰能力不足。现有的发用电响应策略没有考虑到负荷转移的成本以及负荷转移相关的约束，导致在调动负荷时难以保证用电成本的最小化，此外，对于分时电价，没有进行每个时段的分析，难以得到分时电价不同的情况下的最优发用电响应策略。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种分时电价的含燃煤自备电厂企业发用电策略优化方法，通过设置负荷转移的成本以及负荷转移相关的约束，保证用电成本的最小化，同时考虑不同考核时段的净电费和发电量，得到不同分时电价下的满足用电成本最小化的发用电响应策略，能够改善自备电厂的问题，且有助于电网调峰。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种分时电价的含燃煤自备电厂企业发用电策略优化方法，包括以下步骤：

S1、获取发用电信息，所述发用电信息包括分时电网电价信息、含燃煤自备电厂企业的负荷种类及用电相关信息、自备电厂发电功率以及发电量信息；

S2、基于所述发用电信息建立分时电价背景下含燃煤自备电厂企业的发用电响应一体化模型，所述发用电响应一体化模型包括目标函数和约束条件，所述约束条件包括负荷转移模型相关约束；

S3、求解分时电价背景下含燃煤自备电厂企业的发用电响应一体化模型，得到模型的解；

S4、基于求得的模型的解生成分时电价背景下含燃煤自备电厂企业的发用电响应策略；

其中，所述用电响应一体化模型的目标函数为用电成本最小，所述目标函数的表达式为：

其中，C

进一步地，所述负荷转移模型相关约束包括负荷转移时间约束和四种负荷运行情况下对应的负荷运行约束。

进一步地，所述四种负荷运行情况为：开始及结束都不在时段内、开始和结束都在时段内、开始在时段前结束在时段后和开始在时段前终止在时段内。

进一步地，所述用电响应一体化模型的约束条件还包括净电费约束、电量平衡约束、自备电厂机组发电量约束、发电功率约束、可转移负荷工作的起止时间相关约束和辅助变量相关约束中的一个或多个。

进一步地，所述净电费约束为：

其中，

进一步地，所述自备电厂所有机组在时段k内的发电量的表达式为：

其中，E

进一步地，所述电量平衡约束为：

其中，B

进一步地，所述自备电厂机组发电量约束为：

E

其中，E

进一步地，所述发电功率约束为：

其中，g

进一步地，所述用电响应一体化模型通过Cplex求解器求解。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在用电响应一体化模型中考虑负荷转移的成本以及负荷转移相关的约束，将负荷转移的成本纳入用电成本中，发用电响应策略只转移一部分负荷，因此发用电响应策略的用电成本得到进一步的优化。

(2)本发明考虑不同时段的净电费和发电量，可以得到不同分时电价下的满足用电成本最小化的发用电响应策略，更贴近实际电价变化状态下的发用电响应策略。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的3种情况的用电响应策略图；

图3为本发明的发用电响应策略实施前后效果对比图；

图4为本发明的生产的任务安排图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，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。

本发明提供一种分时电价的含燃煤自备电厂企业发用电策略优化方法，方法的流程图如图1所示，方法包括以下步骤：

S1、获取发用电信息，所述发用电信息包括分时电网电价信息、含燃煤自备电厂企业的负荷种类及用电相关信息、自备电厂发电功率以及发电量信息。

S2、基于所述发用电信息建立分时电价背景下含燃煤自备电厂企业的发用电响应一体化模型，所述发用电响应一体化模型包括目标函数和约束条件，所述约束条件包括负荷转移模型相关约束。

S3、求解分时电价背景下含燃煤自备电厂企业的发用电响应一体化模型，得到模型的解。

S4、基于求得的模型的解生成分时电价背景下含燃煤自备电厂企业的发用电响应策略。

对于企业自备电厂发电量过大导致电网发电过剩或者高耗能企业充电网买电量过大加重电网的峰谷差等问题，调控企业用电负荷在用电低峰时段用电，调控自备电厂在电价高峰时期多发电，实现电网削峰填谷结合企业净电费成本、负荷转移模型等建立分时电价下含燃煤自备电厂企业发用电响应一体化模型，以含燃煤自备电厂企业的用电成本最小为目标，实现含燃煤自备电厂企业、企业自备电厂和电网三者之间平稳运行，在自备电厂发电功率、含燃煤自备电厂企业用电负荷信息、与电网的买卖点价已知的情况下，本发明制定了面向分时电价下含燃煤自备电厂企业发用电响应策略生成方法。

S2的具体原理和步骤如下：

用电响应一体化模型的目标函数为用电成本最小，所述目标函数的表达式为：

其中，C

其中，自备电厂所有机组在时段k内的发电量的表达式为：

其中，E

企业负荷转移成本的表达式为：

其中，

负荷转移模型相关约束包括负荷转移时间约束和四种负荷运行情况下对应的负荷运行约束。四种负荷运行情况为：开始及结束都不在时段内，即在该时段前开始并结束或者在该时段后开始并结束、开始和结束都在时段内、开始在时段前结束在时段后，即时段长度的试卷负荷均在工作，和开始在时段前终止在时段内，即运行时间部分在时段外，时段内也有一部分运行时间。

负荷转移时间约束为：

L

式中：L

四种负荷运行情况下对应的负荷运行约束为：

O

式中：O

用电响应一体化模型的约束条件还包括净电费约束、电量平衡约束、自备电厂机组发电量约束、发电功率约束、可转移负荷工作的起止时间相关约束和辅助变量相关约束中的一个或多个。

净电费约束为：

其中，

电量平衡约束为：

/>

其中，B

自备电厂机组发电量约束为：

E

其中，E

发电功率约束为：

其中，g

辅助变量相关约束为：

可转移负荷工作的起止时间相关约束为：

式中：τ为考核时段长度；k为考核时段编号；

步骤S3中的求解为通过MATLAB中的Cplex求解器求解发用电响应一体化模型，得到模型的解。获得模型的解后，基于模型的解生成发用电响应策略。

下面举一个具体的例子：

首先考虑自备电厂发电策略，在自备电厂的发电过程中，需要考虑到企业用电需求量和电网电价关系，基于此，考虑企业的发用电响应策略。其中对于自备电厂发用电响应策略分以下情形：

情况1：当企业用电需求量大于自备电厂发电量时，如果电网电价是峰时电价，则自备电厂多发电，尽量调度企业用电负荷减少该时段用电量；如果电网电价是平时电价，则尽量跟踪自身负荷；如果电网电价是谷时电价，则自备电厂少发电，调度企业负荷在此时段用电。

情况2：当企业用电需求量等于自备电厂发电量时，如果电网电价是峰时电价，则自备电厂多发电，向电网卖电，尽量调度企业用电负荷减少该时段用电量；如果电网电价是平时电价，则尽量跟踪自身负荷；如果电网电价是谷时电价，则自备电厂少发电，调度企业负荷在此时段用电。

情况3：当企业用电需求量小于自备电厂发电量时，如果电网电价是峰时电价，则自备电厂多发电，向电网卖电；如果电网电价是平时电价，则尽量跟踪自身负荷，向电网卖电；如果电网电价是谷时电价，则自备电厂少发电，调度企业负荷在此时段用电。3种情况的用电响应策略如图2所示。

在企业自备电厂中，考虑电网电价不同，所以自备电厂在电网低谷期少发电，在电网平/峰时期多发电，可以提供自备电厂收益，此次验证以六个时段为例，每个时段电价和自发电成本如表1所示。

表1不同时段买入、卖出电价

在不同的分时电价情况下，系统在各时段的用电期望值与所需电量上下限值如表2所示。

表2系统在各时段的期望及所需电量上下限

表3为可转移负荷表。

表3可转移负荷表

根据以上数据，通过MATLAB的Cplex求解器进行求解，可以得到分时电价下含燃煤自备电厂企业发用电响应策略实施前后企业可转移负荷情况随时间的变化情况，此次验证取上网电价为374元/MWh为例，其效果图如图3所示，以及在分时电价上网电价为374元/MWh时含燃煤自备电厂企业发用电响应方法实施前后企业自备电厂出力调度随时间的变化情况，生产的任务安排如图4所示，可转移负荷工作时间从峰时向谷时或平时转移，也有部分负荷不转移，因为负荷转移有成本。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。