本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行和控制，具體涉及一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、隨著新能源的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，新能源發(fā)電接入電網(wǎng)的占比正在不斷提高，帶來了隨機性和不確定性。為了平抑電網(wǎng)波動，可以通過需求側(cè)平衡供電側(cè)輸入，工業(yè)負荷作為一種新的柔性資源主動消納新能源成為未來發(fā)展的主要方向。
2、電解鋁負荷作為一種高耗能工業(yè)負荷，具有熱儲能的特性，其電功率可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，因此，可以讓電解鋁負荷參與需求響應(yīng)，緩解電力系統(tǒng)的壓力。目前，電解鋁采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，電解鋁的生產(chǎn)需要維持電解槽在950℃～970℃高溫情況下運行，電解槽具有很大的熱慣量，熱時間常數(shù)高達數(shù)小時，因此電解鋁在正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上是可以進行功率調(diào)節(jié)的。
3、與此同時，用戶參與需求響應(yīng)有不同的補貼，于是，亟需提供一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法及裝置，能在不影響電解鋁正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，既可以輔助電網(wǎng)平抑由于新能源接入帶來的負荷曲線波動，使電網(wǎng)公司能以較低的代價保障電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行；又可以讓電解鋁企業(yè)獲得一定經(jīng)濟補償。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法及裝置，用于解決如何確定電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)時的功率配置，并取得最大收益等問題，對電解鋁負荷的功率優(yōu)化配置，可以實現(xiàn)參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量達到理想情況的最大收益。
2、為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，包括：
3、步驟1、確定電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的需求響應(yīng)補貼和產(chǎn)品利潤損失；
4、步驟2、根據(jù)電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)對生產(chǎn)的影響，計算調(diào)整電解鋁負荷的總控制成本，總控制成本包括考慮負荷陽極效應(yīng)的電解鋁負荷控制成本和考慮負荷電熱能量轉(zhuǎn)換的電解鋁負荷控制成本；
5、步驟3、基于需求響應(yīng)補貼、產(chǎn)品利潤損失和總控制成本得到電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益，確定收益的目標函數(shù)和約束條件；
6、步驟4、求出收益的目標函數(shù)的最大值，輸出達到最大收益的功率配置，進而確定電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的上報容量。
7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，需求響應(yīng)補貼為：
8、
9、式中，為單位補貼價格，為實際調(diào)整功率，為補貼的比例。
10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，產(chǎn)品利潤損失為：
11、
12、式中，為電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的時間，為單位電能生產(chǎn)的產(chǎn)品凈利潤。
13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，考慮負荷陽極效應(yīng)的電解鋁負荷控制成本為：
14、
15、
16、
17、
18、
19、式中，為考慮負荷陽極效應(yīng)的電解鋁負荷控制成本，、、分別為考慮飽和電抗器調(diào)節(jié)效應(yīng)的成本系數(shù)，為單次陽極效應(yīng)對電解鋁生產(chǎn)的損失，為單次陽極效應(yīng)的固定損失，為單次陽極效應(yīng)的成本系數(shù)，為飽和電抗器電壓調(diào)節(jié)量，、分別為表示陽極效應(yīng)發(fā)生的概率與飽和電抗器電壓調(diào)節(jié)量之間耦合關(guān)系的系數(shù)，為飽和電抗器初始電壓，為飽和電抗器額定電壓，為電解槽的等效反電動勢，為電解鋁負荷直流側(cè)電壓，為電解槽的等效電阻。
20、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，考慮負荷電熱能量轉(zhuǎn)換的電解鋁負荷控制成本為：
21、
22、式中，、、、、分別為考慮飽和電抗器調(diào)節(jié)效應(yīng)的成本系數(shù)；為采樣時間間隔；為額定溫度下電解鋁負荷單位時間收益；為反應(yīng)速率。
23、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，考慮飽和電抗器調(diào)節(jié)效應(yīng)的成本系數(shù)的表達式為：
24、
25、
26、
27、
28、
29、式中，c為熔融電解質(zhì)的比熱容；m為熔融電解質(zhì)的質(zhì)量；為懲罰成本系數(shù)；為電流效率與電解槽之間的耦合關(guān)系的比例系數(shù)；為當前電解槽的工作溫度；為電解槽的額定溫度；、分別為電解槽正常生產(chǎn)的溫度上限、下限。
30、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益的目標函數(shù)為：
31、
32、式中，為電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益的目標函數(shù)。
33、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益的約束條件包括：
34、
35、
36、
37、
38、式中，為電解鋁負荷的實際工作功率，為電解鋁負荷的額定工作功率，分別為電解鋁負荷工作功率的下限、上限，分別為飽和電抗器壓降的下限、上限。
39、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，步驟4采用拉格朗日松弛算法，得到收益的目標函數(shù)的最大值。
40、第二方面，本發(fā)明提供一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量裝置，包括：
41、確定單元，用于確定電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的需求響應(yīng)補貼和產(chǎn)品利潤損失；
42、計算單元，用于根據(jù)電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)對生產(chǎn)的影響，計算調(diào)整電解鋁負荷的總控制成本，總控制成本包括考慮負荷陽極效應(yīng)的電解鋁負荷控制成本和考慮負荷電熱能量轉(zhuǎn)換的電解鋁負荷控制成本；
43、處理單元，用于基于需求響應(yīng)補貼、產(chǎn)品利潤損失和總控制成本得到電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益，確定收益的目標函數(shù)和約束條件；
44、輸出單元，用于求出收益的目標函數(shù)的最大值，輸出達到最大收益的功率配置，進而確定電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的上報容量。
45、本發(fā)明的技術(shù)方案至少具備以下技術(shù)效果：
46、本發(fā)明提供的一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法及裝置，該方法包括：確定電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的需求響應(yīng)補貼和產(chǎn)品利潤損失；根據(jù)電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)對生產(chǎn)的影響，計算調(diào)整電解鋁負荷的總控制成本；基于需求響應(yīng)補貼、產(chǎn)品利潤損失和總控制成本得到電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益，確定收益的目標函數(shù)和約束條件；求出收益的目標函數(shù)的最大值，輸出達到最大收益的功率配置。本發(fā)明綜合考慮需求響應(yīng)補貼和產(chǎn)品利潤損失，對電解鋁負荷的功率進行優(yōu)化配置，進而確定電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的上報容量，可以實現(xiàn)參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量達到理想情況的最大收益。
1.一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，所述需求響應(yīng)補貼為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，所述產(chǎn)品利潤損失為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，所述考慮負荷陽極效應(yīng)的電解鋁負荷控制成本為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，所述考慮負荷電熱能量轉(zhuǎn)換的電解鋁負荷控制成本為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，所述考慮飽和電抗器調(diào)節(jié)效應(yīng)的成本系數(shù)的表達式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，所述電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益的目標函數(shù)為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，所述電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的收益的約束條件包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量方法，其特征在于，采用拉格朗日松弛算法，得到所述收益的目標函數(shù)的最大值。
10.一種電解鋁負荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng)的報量裝置，其特征在于，包括：