一种基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法与流程

本发明涉及电力系统运行与控制，尤其涉及一种基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法。

背景技术：

1、新能源的不确定性对电网安全稳定运行的影响成为迫在眉睫需要解决的问题。从经济性与可实施性考虑，运用负荷需求侧响应这一种新型灵活资源，参与电网调峰调频、消纳新能源具有重要意义。

2、目前针对负荷资源的调控主要集中在电动汽车、温控负荷等单体容量小，分布分散的对象上，不利于电力调度中心的统一调控。电解铜负荷具有功率容量大、调节速度快、集中易改造、短暂调节不影响生产安全的特点，具有巨大的功率调控潜力。目前针对电解铜负荷的建模与可调容量评估尚无行之有效的方法。如何根据实际生产数据建立电解铜负荷的可控特性模型，并以此为基础评估负荷可调容量是使其参与电网需求响应亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明提供了一种基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法解决目前电解铜负荷的建模与可调容难以评估的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、依据电解铜的生产工艺参数建立电解铜负荷可控特性模型，获取电解铜负荷的电气特性；

6、依据电解铜生产的实际数据，采用最小二乘法进行所述模型参数辨识，得到电解铜负荷可控特性模型参数；

7、依据电解铜负荷的可控特性，结合生产安全约束条件，获取电解铜负荷功率可调容量范围。

8、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：所述电气特性包括电解槽，所述电解槽的伏安特性模型建模，表示为：

9、vb＝idr+e          (1)

10、其中，vb为电解槽的直流母线电压，id为电解槽的直流电流，r为电解槽串联的等效电阻，e为电解槽等效电势。

11、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：所述电解槽串联的等效电阻r、电解槽等效电势e与电解质成分、电解槽温度和电极极距相关，对于任意确定电解槽可保持不变。

12、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：所述电气特性还包括电解铜的负荷功率，表示为，

13、

14、其中，pcu为电解铜的负荷功率。

15、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：所述依据电解铜生产的实际数据，采用最小二乘法进行所述模型参数辨识，包括，依据电解槽的直流电压vb与直流电流id的线性关系，可得变形关系：

16、

17、其中，e和r待辨识，vb和id为可量测数据，能够通过监测直接获取。

18、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：所述依据电解铜生产的实际数据，采用最小二乘法进行所述模型参数辨识，还包括，

19、通过调整有载调压变压器分接头改变变压器的变比k，从而改变直流侧母线电压vb，并监测相应的直流电流id；

20、基于所述变形关系，采用最小二乘法辨识得到等效电阻r和反电动势e。

21、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：所述依据电解铜负荷的可控特性，结合生产安全约束条件，获取电解铜负荷功率可调容量范围，其中，电解铜负荷的可控特性包括，电解铜直流母线电压vb与电解铜负荷所接高压母线电压vcu-ah的关系，表示为：

22、

23、其中，lsr为饱和电抗器等效值，vcu-ah为高压母线电压，ω为电压角频率。

24、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：所述电解铜负荷的可控特性，还包括，

25、电解铜负载所接为有载调压变压器，有载调压变压器变比取值共有m1级，改变其变比kcu可实现m1级调节，表示为：

26、

27、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：其中，所述结合生产安全约束条件，包括，

28、设满足生产要求时饱和电抗器等效值lsr的调节范围为则由式(4)，可解得对应变比kcu-i下的电解铜直流母线压降vb调节范围为：

29、

30、

31、作为本发明所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法的一种优选方案，其中：获取电解铜负荷功率可调容量范围，包括，结合所述电气特性还包括电解铜的负荷功率，可得在考虑生产安全约束条件下电解铜负荷最大可调功率范围为：

32、

33、与现有技术相比，本发明的有益效果：基于电解铜负荷的工艺流程建立了电解铜的负荷可控特性模型；结合实际的生产测试数据进行模型参数辨识；在此基础上，考虑电解铜的生产约束条件，确定了电解铜负荷的最大功率调控范围。可以为以电解铜为代表的电解类负荷参与电力需求响应提供基础条件，对负荷侧灵活调节资源的开发以及电力系统的安全稳定和经济运行提供技术基础。

技术特征：

1.一种基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，

2.如权利要求1所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，所述电气特性包括电解槽，所述电解槽的伏安特性模型建模，表示为：

3.如权利要求2所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，所述电解槽串联的等效电阻r、电解槽等效电势e与电解质成分、电解槽温度和电极极距相关，对于任意确定电解槽可保持不变。

4.如权利要求1-3任一所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，所述电气特性还包括电解铜的负荷功率，表示为，

5.如权利要求4所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，所述依据电解铜生产的实际数据，采用最小二乘法进行所述模型参数辨识，包括，依据电解槽的直流电压vb与直流电流id的线性关系，可得变形关系：

6.如权利要求5所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，所述依据电解铜生产的实际数据，采用最小二乘法进行所述模型参数辨识，还包括，

7.如权利要求6所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，所述依据电解铜负荷的可控特性，结合生产安全约束条件，获取电解铜负荷功率可调容量范围，其中，电解铜负荷的可控特性包括，电解铜直流母线电压vb与电解铜负荷所接高压母线电压vcu-ah的关系，表示为：

8.如权利要求7所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，所述电解铜负荷的可控特性，还包括，

9.如权利要求7或8所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，其中，所述结合生产安全约束条件，包括，

10.如权利要求9所述的基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，其特征在于，获取电解铜负荷功率可调容量范围，包括，结合所述电气特性还包括电解铜的负荷功率，可得在考虑生产安全约束条件下电解铜负荷最大可调功率范围为：

技术总结
本发明公开了一种基于负荷特性建模的电解铜负荷可调容量评估方法，包括：依据电解铜的生产工艺参数建立电解铜负荷可控特性模型，获取电解铜负荷的电气特性；依据电解铜生产的实际数据，采用最小二乘法进行模型参数辨识，得到电解铜负荷可控特性模型参数；依据电解铜负荷的可控特性，结合生产安全约束条件，获取电解铜负荷功率可调容量范围。本发明基于电解铜负荷的工艺流程建立了电解铜的负荷可控特性模型；结合实际的生产测试数据进行模型参数辨识；考虑电解铜的生产约束条件，确定了电解铜负荷的最大功率调控范围。可以为以电解铜为代表的电解类负荷参与电力需求响应提供基础条件。

技术研发人员：李玲芳,陈义宣,孙鹏,廖思阳,段平生,徐箭,司大军,贺聪,吴琛,高杉雪,皮山泉,游广增,何烨,陈姝敏,黄润,郑超铭,刘民伟,余强
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12