一种煤电配煤方案分时段优化方法及具有其的系统与流程

本技术涉及电力系统调度运行，尤其涉及一种煤电配煤方案分时段优化方法及具有其的系统。

背景技术：

1、煤炭清洁高效利用是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径，煤电在电力系统安全稳定运行中发挥兜底保障作用。但是近年来，由于煤价高涨导致煤电企业不得不使用大量价格低、热值低和质量差的煤炭来发电，此种情况虽然减少了煤电企业的亏损，但同时也造成煤电企业发电能力不足。

2、在此情况下，煤电企业综合考虑供电需求、锅炉和辅助设备性能、经济性，通过优化燃料管理来提升煤电供电能力具有重要实际价值。但难点在于：

3、一是煤质的优劣对于锅炉燃烧效率和厂用电率有重要影响，通常电煤灰分越高，热值越低，投入的电煤实物量越多，导致锅炉燃烧效率越低、厂用电率越高(增加了鼓风机和输煤皮带机等辅助设备)，那么如何在配煤方案优化中考虑煤质对锅炉燃烧效率、厂用电率的影响是难点。

4、二是如何测算实际供电能力和预期供电能力的差距，并且以什么准则缩小实际供电能力和预期供电能力的差距，从而达到提升局部时段或者全时段供电能力的效果。

5、针对这两个问题，亟需提供一种煤电配煤方案分时段优化方法，能够考虑煤质对锅炉燃烧效率、厂用电率的影响，并且适应局部时段或者全时段要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种煤电配煤方案分时段优化方法及具有其的系统，能够解决现有技术中没有充分考虑煤质对锅炉燃烧效率、厂用电率的影响，未对局部时段或者全时段优化煤电配煤方案的方法；

2、本技术第一方面提供一种煤电配煤方案分时段优化方法，方法包括：

3、建立混煤灰分的区间约束集合，其中，所述区间约束集合表示每小时内用于燃烧发电的煤种的混煤灰分的可行域，并将所述混煤灰分的可行域划分成若干区间。

4、建立实际供电量和预期供电量的差值约束集合，建立实际供电量和预期供电量最大差值约束，其中，所述差值约束集合表示在所述每小时内，所述实际供电量和所述预期供电量的差值的集合，所述实际供电量和所述预期供电量最大差值约束表示在日内，各小时的所述实际供电量和所述预期供电量差值的最大值的约束；

5、建立煤电配煤方案分时段优化模型的目标函数，其中，所述目标函数最小化至少包括所述日内总购煤成本、所述实际供电能力不足带来的额外成本、所述实际供电量和所述预期供电量最大差值惩罚成本；

6、根据所述目标函数以及约束集合，构建煤电配煤方案分时段优化模型，求解后得到所述日内所述各小时的所述实际供电量和所述煤种投入量的最优解，其中，所述约束集合包括所述区间约束集合、所述差值约束集合和锅炉约束。

7、可实施的一种方式中，所述建立混煤灰分的区间约束集合的步骤，包括：

8、构建混煤灰分计算公式，得到所述混煤灰分的最大值以及最小值，其中，所述混煤灰分表示动力煤混合后，所形成混煤的灰分；其中，所述混煤灰分计算公式为：

9、

10、其中，at为混煤灰分，aj为第j种动力煤的灰分，ujt为第j种动力煤用于第t小时发电的投入量，n为动力煤的品种数量；

11、根据所述混煤灰分的最大值以及最小值，建立所述可行域，并将所述可行域划分成若干区间，其中，混煤的灰分at的最大、最小值分别为amin和amax，at的可行域[amin,amax]，将at的可行域[amin,amax]划分成s个等间距的区间{[ai-1,ai]|i＝1,2,3…s}，其中a0＝amin，as＝amax。

12、可实施的一种方式中，所述建立混煤灰分的区间约束集合的步骤，还包括：

13、建立0-1整数变量δit，其中，

14、当所述混煤灰分落入所述可行域划分成若干区间中的某一个区间i时，所述整数变量δit为1，否则所述整数变量δit为0；

15、建立大m值，其中，所述大m值的计算公式为：

16、ma＝(amax-amin)umax；

17、其中，ma为大m值，umax为最多能送入锅炉燃烧的动力煤质量，；

18、基于所述大m值以及所述整数变量δit，得到混煤灰分区间约束集合，其中，所述混煤灰分区间约束集合的计算公式为：

19、

20、其中，ω为所述混煤灰分的区间约束集合，δit中i＝1,2,…s，s为所述可行域划分成的区间个数，t为小时。

21、可实施的一种方式中，所述建立实际供电量和预期供电量的差值约束集合，建立实际供电量和预期供电量最大差值约束的步骤，包括：

22、所述实际供电量计算公式为：

23、

24、其中，eit为实际供电量，rj为第j种动力煤热值，γ为每度电的热量，π为汽轮机热效率，ηit为灰分区间i下锅炉热效率，λit为灰分区间i下厂用电率，δeit为灰分区间i下煤灰造成的供电量减少，emax是煤电机组一小时内最大供电量；

25、建立所述实际供电量和所述预期供电量的差值约束，其中，所述差值约束的计算公式为：

26、θt≥et-eit；

27、其中，θt为所述实际供电量和所述预期供电量的差值；et为所述预期供电量；

28、针对日内各小时，以及所述混煤灰分区间，构建实际供电量和预期供电量的差值约束集合：

29、

30、根据所述差值约束，得到最大差值约束，其中，所述最大差值约束的计算公式为：

31、θmax≥θt,t＝1,2,..24；

32、其中，θmax为煤电机组在所述日内各小时的所述实际供电量和所述预期供电量差值的最大值。

33、可实施的一种方式中，所述建立煤电配煤方案分时段优化模型的目标函数的步骤，包括：

34、获取所述日内总购煤成本，其中，所述日内总购煤成本的计算公式为：

35、

36、其中，c1为日内总用煤成本，n为动力煤品种数，24为每日的小时数，qj是第j种动力煤的购买价格；

37、获取所述实际供电能力不足带来的额外成本，其中，所述实际供电能力不足带来的额外成本的计算公式为：

38、

39、其中，c2为实际供电能力不足带来的额外成本，τt为第t小时所述实际供电量和所述预期供电量差值的边际惩罚成本，θt为每小时所述实际供电量和所述预期供电量的差值；

40、获取所述实际供电量和所述预期供电量最大差值惩罚成本，其中，所述实际供电量和预期供电量最大差值惩罚成本的计算公式为：

41、c3＝βθmax

42、其中，c3为所述实际供电量和所述预期供电量最大差值惩罚成本，β是最大值的边际惩罚成本，θmax是煤电机组所述日内各小时的所述实际供电量和所述预期供电量差值的最大值；

43、根据所述日内总用煤成本、所述实际供电能力不足带来的额外成本和所述实际供电量和所述预期供电量最大差值惩罚成本相加，并进行最小化，得到所述目标函数的计算公式：

44、min c1+c2+c3

45、可实施的一种方式中，所述锅炉约束包括热值约束、灰分约束和硫分约束，其中，所述热值约束的计算公式为：

46、

47、其中，rtmin为混煤热值的下限，ujt为第j种动力煤用于第t小时发电的投入量，rj为第j种动力煤热值；

48、所述灰分约束的计算公式为：

49、

50、其中，atmax为灰分的上限，aj为第j种动力煤的灰分；

51、所述硫分约束的计算公式为：

52、

53、其中，otmax为硫分的上限。

54、可实施的一种方式中，所述约束集合还包括所述日内各煤种总投入量约束和每小时各煤种总投入量约束，其中，

55、所述日内各煤种总投入量约束的计算公式为：

56、

57、其中，uj是所述日内第j种动力煤的最大总投入量；

58、所述每小时各煤种总投入量约束的计算公式为：

59、

60、其中，umax为所述每小时各煤种最大总投入量。

61、本技术第二方面提供一种煤电配煤方案分时段优化系统，应用于前述的煤电配煤方案分时段优化方法，系统包括：

62、第一建立单元，用于建立混煤灰分的区间约束集合，其中，所述区间约束集合表示每小时内用于燃烧发电的煤种的混煤灰分的可行域，并将所述混煤灰分的可行域划分成若干区间；

63、第二建立单元，用于建立实际供电量和预期供电量的差值约束集合，建立实际供电量和预期供电量最大差值约束，其中，所述差值约束集合表示在所述每小时内，所述实际供电量和所述预期供电量的差值的集合，所述实际供电量和所述预期供电量最大差值约束表示在日内，各小时的所述实际供电量和所述预期供电量差值的最大值的约束；

64、第三建立单元，用于建立煤电配煤方案分时段优化模型的目标函数，其中，所述目标函数最小化至少包括所述日内总购煤成本、所述实际供电能力不足带来的额外成本、所述实际供电量和所述预期供电量最大差值惩罚成本；

65、输出单元，用于根据所述目标函数以及约束集合，构建煤电配煤方案分时段优化模型，求解后得到所述日内所述各小时的所述实际供电量和所述煤种投入量的最优解，其中，所述约束集合包括所述区间约束集合、所述差值约束集合和锅炉约束。

66、本技术第三方面提供一种电子设备，包括：

67、处理器；

68、用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

69、所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现前述的煤电配煤方案分时段优化方法。

70、本技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时，以实现前述煤电配煤方案分时段优化方法的步骤。

71、本发明有益效果：

72、首先，建立混煤灰分的区间约束集合，在区间约束集合中得到可行域划分的若干区间。接下来，建立实际供电量和预期供电量的差值约束集合，建立实际供电量和预期供电量最大差值约束。然后，建立煤电配煤方案分时段优化模型的目标函数。最后，利用目标函数和约束集合，构建煤电配煤方案分时段优化模型，求解后得到日内各小时的实际供电量和煤种投入量的最优解。煤电配煤方案分时段优化方法中考虑煤质对锅炉燃烧效率、厂用电率的影响，同时提出明确的准则来减小实际供电量和预期供电量之差，得到分时段优化配煤方案后的燃料管理决策和供电能力结果。