一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法，该方法利用峰谷分时电价的差异，增加峰时段自发电量。该方法由煤气管网状态识别模块、峰谷电价计算模块、煤气柜优化操作指导模块以及优化效益评价模块四部分组成。其中，煤气管网状态识别模块实时分析判断煤气系统是否处于富余状态，并发出优化使能信号；峰谷电价计算模块负责计算当前时刻下以及未来某一时刻下的电价；煤气柜优化操作指导模块负责计算煤气柜的目标柜位及当前时刻的期望柜位；优化效益评价模块负责统计煤气柜优化操作带来的经济效益。本发明操作简便，易于实施，在不增加发电量的情况下，通过改变峰谷时段的自发电比例，能够降低钢铁企业的生产成本。
【专利说明】
一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法
技术领域
[0001] 本发明涉及钢铁企业煤气发电优化领域，具体涉及一种基于峰谷分时电价的钢铁 企业富余煤气优化调度方法。
【背景技术】
[0002] 钢铁企业在生产过程中产生了大量的副产煤气，利用富余的副产煤气进行发电是 钢铁行业进行资源回收、发展循环经济的重要措施，煤气锅炉、CCPP等煤气发电装置在钢铁 企业得到了大量应用，与此同时，富余煤气在煤气发电装置与煤气柜中的优化调度技术也 越来越受到企业的关注。
[0003] 工业用电普遍采取峰谷分时电价制度，谷时段电价一般为峰时段电价的三分之一 左右甚至更低，如何合理利用峰谷分时电价的差异，降低钢铁企业生产成本是相关技术人 员一直关心的问题。中国发明专利申请CN201510239804.1公开了一种自备电厂燃烧冶金煤 气的发电方法及系统，在谷电期利用低热值的高炉煤气发电并存储高热值煤气，在峰电期 利用高热值煤气发电并存储低热值的高炉煤气，希望达到谷电期少发电、峰电期多发电的 目的。但是煤气发电装置的发电量主要由输入的煤气量决定，煤气热值的高低对发电量的 影响较小，利用上述方法不能改变峰谷时段的自发电比例，且长期的大幅度的煤气热值波 动对煤气锅炉的性能会产生不利影响。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤 气优化调度方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] -种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法，其特征在于:包括煤 气管网状态识别模块、峰谷电价计算模块、煤气柜优化操作指导模块以及优化效益评价模 块；
[0007] 所述煤气管网状态识别模块的输出端分别与煤气柜优化操作指导模块以及优化 效益评价模块的输入端连接，所述峰谷电价计算模块的输出端分别与煤气柜优化操作指导 模块以及优化效益评价模块的输入端连接，所述煤气柜优化操作指导模块的输出端与优化 效益评价模块的输入端连接；
[0008] 所述煤气管网状态识别模块，负责实时分析判断煤气系统是否处于富余状态，并 发出优化使能信号；
[0009] 所述峰谷电价计算模块，负责计算当前时刻下以及未来某一时刻下的电价、峰谷 电类型；
[0010]所述煤气柜优化操作指导模块，负责计算煤气柜当前时刻的期望柜位，并在发现 电价即将变化时，发送煤气柜柜位调节预警信号；
[0011]所述优化效益评价模块，负责统计煤气柜优化操作带来的经济效益。
[0012] 所述煤气管网状态识别模块的输入参数包括煤气管网的煤气放散量、煤气管网的 煤气富余量以及煤气管网压力；
[0013] 输出参数为优化使能信号；
[0014] 当符合以下任一种条件时，认为煤气管网处于煤气富余状态：
[0015] (1)煤气放散量大于零；
[0016] (2)煤气放散量为零，且煤气管网的煤气富余量大于零，且煤气管网压力不低于安 全压力范围的下限；
[0017] 仅当判断出煤气管网处于煤气富余状态时，输出的优化使能信号值为1，否则为0。
[0018] 所述的峰谷电价计算模块的输入参数为优化使能信号；
[0019] 输出参数包括当前时刻的以及Td时刻的电价。
[0020] 所述的煤气柜优化操作指导模块的输入参数包括优化使能信号、当前时刻的电 价、Td时刻的电价以及煤气柜的当前柜位；
[0021] 输出参数包括煤气柜的目标柜位、当前时刻的期望柜位以及柜位调节预警信号。 [0022]所述的煤气柜优化操作指导模块的优化调节策略为：
[0023] 当煤气管网处于富余状态时，在谷电价时段，控制自备电厂发电负荷，使煤气柜保 持较高柜位，在峰电价时段，多释放煤气柜煤气，供自备电厂提高发电负荷，增加峰时段自 发电量。
[0024] 所述的煤气柜优化操作指导模块的具体计算方法为：
[0025] (1)设定模块的计算循环周期为T秒；
[0026] (2)当输入的优化使能信号值为0时，输出的煤气柜的目标柜位及期望柜位值均等 于煤气柜的当前柜位，不发送煤气柜柜位调节预警信号，结束本次计算;仅当输入的优化使 能信号值为1时，执行以下步骤；
[0027] (3)当输入的当前电价与Td电价相等时，输出的煤气柜的目标柜位及期望柜位值 均等于煤气柜的当前柜位，不发送煤气柜柜位调节预警信号，结束本次计算;仅当输入的当 前电价与Td电价不相等时，执行以下步骤；
[0028] (4)仅当首次发现当前电价与Td的电价不相等时，计算比例系数k，否则跳过此步， 执行以后步骤：
[0029]
[0030]式中：Vclbj
为煤气柜的目标柜位，当发现当前电价高于Td的电价时，目标柜位为煤 气柜安全柜位范围的下限值，当发现当前电价低于Td的电价时，目标柜位为煤气柜安全柜 位范围的上限值;Vini为煤气柜的当前柜位;m为计算周期数，m=1800/T;
[0031]输出的煤气柜的期望柜位等于当前柜位，并发送柜位调节预警信号；
[0032] (5)煤气柜的期望柜位按下式计算：
[0033] VexP = kXn+Vini
[0034] 式中：VMP为煤气柜的当前期望柜位;η为从首次发现电价差异开始到当前计算循 环的周期数；
[0035] 输出的煤气柜的期望柜位等于当前柜位，不发送柜位调节预警信号。
[0036] 所述的优化效益评价模块的输入参数包括优化使能信号、当前时刻的电价、Td时 刻的电价以及煤气柜的目标柜位；
[0037] 输出参数为煤气柜优化操作带来的经济效益。
[0038] 本发明所达到的有益效果：1、本发明利用峰谷分时电价的差异，在谷电价时段，控 制自备电厂发电负荷，使煤气柜保持较高柜位，在峰电价时段，多释放煤气柜煤气，供自备 电厂提高发电负荷，增加峰时段自发电量，在不增加自发电量的情况下，通过改变峰谷时段 的自发电比例，能够降低钢铁企业的生产成本;2、本发明操作简便，易于实施，可以方便地 集成在钢铁企业能源管理系统等信息系统中，不需要增加任何硬件设备;3、本发明能够为 煤气调度人员提供实时操作指导与预警，帮助调度人员及时科学准确进行煤气柜柜位调 节;4、本发明具备优化效益统计功能。
【附图说明】
[0039]
[0040] 图1为一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法的总体框图。
[0041 ]图中，FT_Gas_l〇SS、FT_Gas_Surplus分别为煤气管网的放散量及富余量，单位为 1113/11;?_638为煤气管网压力，单位为1^;￥_110￥、￥_〇13」、￥_61口分别为煤气柜的当前柜位、目 标柜位及当前期望柜位，单位为111 ;?!'；[06_110￥、？1'；[06_13丨61'分别为当前时刻及101时刻的电 价，单位为元/度;Benefi ts_exp为优化效益，单位为元;Enabl e_opt为优化使能信号。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0043] 如图1所示，一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法，包括煤气 管网状态识别模块、峰谷电价计算模块、煤气柜优化操作指导模块以及优化效益评价模块。
[0044] 具体连接关系如下:煤气管网状态识别模块的输出端分别与煤气柜优化操作指导 模块以及优化效益评价模块的输入端连接，峰谷电价计算模块的输出端分别与煤气柜优化 操作指导模块以及优化效益评价模块的输入端连接，煤气柜优化操作指导模块的输出端与 优化效益评价模块的输入端连接。
[0045] 各模块的功能如下：
[0046]煤气管网状态识别模块：负责实时分析判断煤气系统是否处于富余状态，并发出 优化使能信号。煤气管网状态识别模块的输入参数包括煤气管网的煤气放散量、煤气管网 的煤气富余量以及煤气管网压力;输出参数为优化使能信号。
[0047]当符合以下任一种条件时，认为煤气管网处于煤气富余状态：
[0048] (1)煤气放散量大于零；
[0049] (2)煤气放散量为零，且煤气管网的煤气富余量大于零，且煤气管网压力不低于安 全压力范围的下限；
[0050] 仅当判断出煤气管网处于煤气富余状态时，输出的优化使能信号值为1，否则为0。
[0051] 峰谷电价计算模块：负责计算当前时刻下以及未来某一时刻下的电价、峰谷电类 型。峰谷电价计算模块的输入参数为优化使能信号;输出参数包括当前时刻的以及Td时刻 的电价。
[0052] 煤气柜优化操作指导模块：负责计算煤气柜当前时刻的期望柜位，并在发现电价 即将变化时，发送煤气柜柜位调节预警信号。煤气柜优化操作指导模块的输入参数包括优 化使能信号、当前时刻的电价、Td时刻的电价以及煤气柜的当前柜位;输出参数包括煤气柜 的目标柜位、当前时刻的期望柜位以及柜位调节预警信号。煤气柜优化操作指导模块的优 化调节策略为：
[0053] 当煤气管网处于富余状态时，在谷电价时段，控制自备电厂发电负荷，使煤气柜保 持较高柜位，在峰电价时段，多释放煤气柜煤气，供自备电厂提高发电负荷，增加峰时段自 发电量。
[0054] 煤气柜优化操作指导模块的具体计算方法为：
[0055] (1)设定模块的计算循环周期为T秒；
[0056] (2)当输入的优化使能信号值为0时，输出的煤气柜的目标柜位及期望柜位值均等 于煤气柜的当前柜位，不发送煤气柜柜位调节预警信号，结束本次计算;仅当输入的优化使 能信号值为1时，执行以下步骤；
[0057] (3)当输入的当前电价与Td电价相等时，输出的煤气柜的目标柜位及期望柜位值 均等于煤气柜的当前柜位，不发送煤气柜柜位调节预警信号，结束本次计算;仅当输入的当 前电价与Td电价不相等时，执行以下步骤；
[0058] (4)仅当首次发现当前电价与Td的电价不相等时，计算比例系数k，否则跳过此步， 执4丁以后步碟：
[0059]
[0060]式中：Vclbj为煤气柜的目标柜位，当发现当前电价高于Td的电价时，目标柜位为煤 气柜安全柜位范围的下限值，当发现当前电价低于Td的电价时，目标柜位为煤气柜安全柜 位范围的上限值;Vini为煤气柜的当前柜位;m为计算周期数，m=1800/T;
[0061]输出的煤气柜的期望柜位等于当前柜位，并发送柜位调节预警信号；
[0062] (5)煤气柜的期望柜位按下式计算：
[0063] VexP = kXn+Vini
[0064] 式中：VMP为煤气柜的当前期望柜位;η为从首次发现电价差异开始到当前计算循 环的周期数；
[0065] 输出的煤气柜的期望柜位等于当前柜位，不发送柜位调节预警信号。
[0066] 优化效益评价模块：负责统计煤气柜优化操作带来的经济效益。优化效益评价模 块的输入参数包括优化使能信号、当前时刻的电价、T d时刻的电价以及煤气柜的目标柜位； 输出参数为煤气柜优化操作带来的经济效益。
[0067] 上述方法利用峰谷分时电价的差异，在谷电价时段，控制自备电厂发电负荷，使煤 气柜保持较高柜位，在峰电价时段，多释放煤气柜煤气，供自备电厂提高发电负荷，增加峰 时段自发电量，在不增加自发电量的情况下，通过改变峰谷时段的自发电比例，能够降低钢 铁企业的生产成本;上述方法操作简便，易于实施，可以方便地集成在钢铁企业能源管理系 统等信息系统中，不需要增加任何硬件设备;上述方法能够为煤气调度人员提供实时操作 指导与预警，帮助调度人员及时科学准确进行煤气柜柜位调节;上述方法具备优化效益统 计功能。
[0068]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法，其特征在于：系统模块 化架构包括煤气管网状态识别模块、峰谷电价计算模块、煤气柜优化操作指导模块W及优 化效益评价模块，具体方法步骤是： 步骤一，煤气管网状态识别模块从系统中读取煤气管网的数据，实时分析判断煤气系 统是否处于富余状态，并发出优化使能信号； 步骤二，峰谷电价计算模块读取煤气管网状态识别模块的使能信号后，计算当前时刻 下W及未来某一时刻下的电价、峰谷电类型； 步骤Ξ，煤气柜优化操作指导模块读取煤气管网状态识别模块的使能信号和峰谷电价 计算模块的实时电价信号，计算煤气柜当前时刻的期望柜位，并在发现电价即将变化时，发 送煤气柜柜位调节预警信号； 步骤四，优化效益评价模块读取上述Ξ个功能块的输出信号，计算煤气柜优化操作带 来的经济效益。2. 根据权利要求1所述的一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法， 其特征在于:所述的煤气管网状态识别模块的输入参数包括煤气管网的煤气放散量、煤气 管网的煤气富余量W及煤气管网压力;输出参数为优化使能信号；当符合W下任一种条件 时，认为煤气管网处于煤气富余状态： (1) 煤气放散量大于零； (2) 煤气放散量为零，且煤气管网的煤气富余量大于零，且煤气管网压力不低于安全压 力范围的下限； 仅当判断出煤气管网处于煤气富余状态时，输出的优化使能信号值为1，否则为0。3. 根据权利要求1所述的一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法， 其特征在于:所述的峰谷电价计算模块的输入参数为优化使能信号； 输出参数包括当前时刻的W及Td时刻的电价;Td是将来的某个时刻。4. 根据权利要求1所述的一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法， 其特征在于:所述的煤气柜优化操作指导模块的输入参数包括优化使能信号、当前时刻的 电价、Td时刻的电价W及煤气柜的当前柜位； 输出参数包括煤气柜的目标柜位、当前时刻的期望柜位W及柜位调节预警信号。5. 根据权利要求1所述的一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法， 其特征在于:所述的煤气柜优化操作指导模块的优化调节策略为： 当煤气管网处于富余状态时，在谷电价时段，控制自备电厂发电负荷，使煤气柜保持较 高柜位，在峰电价时段，多释放煤气柜煤气，供自备电厂提高发电负荷，增加峰时段自发电 量。6. 根据权利要求1所述的一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法， 其特征在于:所述的煤气柜优化操作指导模块的具体计算方法为： (1) 设定模块的计算循环周期为T秒； (2) 当输入的优化使能信号值为0时，输出的煤气柜的目标柜位及期望柜位值均等于煤 气柜的当前柜位，不发送煤气柜柜位调节预警信号，结束本次计算;仅当输入的优化使能信 号值为1时，执行W下步骤(3); (3) 当输入的当前电价与Td电价相等时，输出的煤气柜的目标柜位及期望柜位值均等于 煤气柜的当前柜位，不发送煤气柜柜位调节预警信号，结束本次计算;仅当输入的当前电价 与Td电价不相等时，执行W下步骤(4); (4) 仅当首次发现当前电价与Td的电价不相等时，计算比例系数k，否则跳过此步，执行 步骤(5):式中:VoW为煤气柜的目标柜位，当发现当前电价高于Td的电价时，目标柜位为煤气柜安 全柜位范围的下限值，当发现当前电价低于Td的电价时，目标柜位为煤气柜安全柜位范围 的上限值;V i η i为煤气柜的当前柜位;m为计算周期数，m = 1800/ T; 输出的煤气柜的期望柜位等于当前柜位，并发送柜位调节预警信号； (5) 按下式计算煤气柜的期望柜位： Vexp = kXn+Vini 式中：Vexp为煤气柜的当前期望柜位;η为从首次发现电价差异开始到当前计算循环的 周期数； 输出的煤气柜的期望柜位等于当前柜位，不发送柜位调节预警信号。7.根据权利要求1所述的一种基于峰谷分时电价的钢铁企业富余煤气优化调度方法， 其特征在于:所述的优化效益评价模块的输入参数包括优化使能信号、当前时刻的电价、Td 时刻的电价W及煤气柜的目标柜位； 输出参数为煤气柜优化操作带来的经济效益。
【文档编号】G06Q10/06GK105938579SQ201610232053
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】殷捷, 牛洪海, 耿欣, 彭兴, 陈俊, 顾浩
【申请人】南京南瑞继保电气有限公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司