一种工业用户的用电方案优化方法与流程

本发明设计智能用电
技术领域：
，具体涉及一种工业用户的用电方案优化方法。
背景技术：
：随着社会不断进步发展，电网用户侧在对供电可靠性要求提高的同时，更希望能通过合理的安排优化，实现用电成本的最小化，以进一步提高工业用户在开放市场中的竞争力。同时，面对当前夏季用电高峰等负荷分布不均问题，令工业用户的用电方案优化从而拉平日负荷，能够为整个电力系统减少很多用电压力。目前各个国家相继把智能用电技术研究作为应对挑战的措施之一，经济用电也已经由节约用电转变为合理规划基础上的智能用电，因此如何更好地根据需求响应分时电价项目控制工业用户用电、管理用电习惯已经成为智能用电技术发展的趋势。技术实现要素：本发明提供了一种工业用户的用电方案优化方法，以解决现行电费计价方式下的工业用户用电成本最小化难题。对现行电费计价方式进行了研究，并对工业用户负荷进行分类并分别描述用电行为，添加各设备的约束条件。本发明为解决上述技术问题而采用以下技术方案：一种工业用户的用电方案优化方法，包括如下步骤：步骤一：将用电时间划分为时间段，将工业用户的用电起始时间、用电时长及用电量用时间段来表示。步骤二：基于现行电费计价方式，对用户设备分类成生活设备负荷和生产设备负荷，并分别对这两类进行建模；步骤三：对生活设备，采用基于svm的电力系统短期负荷预测方法，结合历史外界因素条件和历史日负荷数据，构造出能够根据未来外界因素条件预测未来日负荷数据的生活设备负荷预测模型，根据预测模型进行容量/需量申报；同时对历史日负荷曲线进行聚类拟合，构造出生活设备的日负荷曲线。步骤四：在满足生产设备约束条件的前提下，求解最小成本的目标函数，其中目标函数为：objective＝min(pricejian*∑ljian+pricefeng*∑lfeng+pricegu*∑lgu)其中objective表示工业用户的最小日生产成本；pricejian、pricefeng、pricegu分别代表针对工业用户实行的三费制六时段收费方式中的尖电费、峰电费、谷电费；ljian、lfeng、lgu分别代表尖时段、峰时段、谷时段的生产设备即时负荷。利用matlab程序调用cpelx优化算法包，在满足约束条件的情况下求解上述最小成本目标函数，得到优化后的工业用户用电优化方案。进一步的，所述步骤一具体是：将一天分成n个时间段，将设备1在一天内的用电情况用向量l1来表示：式中表示设备1在第n个时间段采集到的功率，作为该段时间的平均功率。进一步的，步骤二中分类是根据该设备是否能够进行人为地调度；根据现行电费计价方式，工业用户的电费包含基本电费和电度电费；基本电费指按用户用电容量或需量计算的容量成本，容量＝装接变压器容量+不通过该变压器的高压电动机容量，需量为15分钟内的用户用电平均功率；电度电费指按用户用电度数计算的电能成本，工业用户采用三费率六时段的分时电价，尖峰电价时段为19：00-21：00，高峰电价时段为8：00-11：00，13：00-19：00，21：00-22：00，低谷电价时段为11：00-13：00，22：00-次日8：00；不可人为调度的生活设备负荷用于计算容量成本，可以人为调度的生产设备负荷用于计算电能成本。进一步的，步骤三中设计的外界因素指温度、湿度和日类型。进一步的，所述步骤四中约束条件包括最大功率限制、最小功率限制、最小开启时间限制、最小停止时间限制、工序限制、设备类型限制、生产计划要求、最大负荷限制。本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明的工业用户用电方案优化设计方法，给出了工业用户设备用电行为和约束的数学描述，在实行基本电费容量/需量申报和电度电费尖峰谷三费率六时段电价机制下，提出了工业用户用电最优化模型，实现工业用户用电安排的智能化、合理化。该优化方法能够有效减少用电成本、降低电量峰值或减少用电中断对用户的用电感受影响。附图说明图1为工业用户用电方案优化方法流程图；图2为浙江省电力销售价格表下的三费率六时段价格明细图；图3为未优化前某工业用户生产设备日负荷曲线图；图4为优化后某工业用户生产设备日负荷曲线图。具体实施方式下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。首先参考图1，本发明提出一种工业用户的用电方案优化方法，具体如下：步骤一：将一日24小时划分为时间段，把每个设备的用电起始时间、用电时长、用电量用时段数来表示。例如每半小时划分为一个时间段，则一日为48段，可采集48点数据。设备1，它一天内的用电情况可用向量l1来表示：式中，表示设备1在第n个时间段采集到的功率，充作该段时间的平均功率，那么设备1在一天内消耗的用电成本为pn表示第n各时间段的电价，t在此处表示时间段长度，即半小时。步骤二：对工业用户的设备进行分类——生活设备和生产设备。生活设备主要是空调、照明等。因为不可能要求用户在夏天切掉空调以避免用电高峰，也不可能要求用户在工作日关闭照明，这类设备不能人为地进行调峰，但却与外界因素，如气候条件、日类型等有关。生产设备则可以在满足约束条件(如最大/小功率限制，最小开启/停止时间限制等)的前提下，进行“削峰填谷”用电优化安排。步骤三：获取生活设备负荷一段历史时期的日负荷变化曲线以及该段历史时期的外界因素数据，通过基于svm的电力系统短期负荷预测方法，构造能够根据未来外界因素条件预测未来日负荷数据的生活设备负荷预测模型。则可以根据未来几日的外界因素数据预测最大日负荷高峰，从而进行容量/需量的申报。同时，对历史日负荷曲线进行聚类拟合，构造出生活设备的日负荷曲线。步骤四：对生产设备负荷的各约束条件进行数学刻画：式中表示设备k在第n时间段内是否开启，开启为1，关闭为0；pmin,k，pmax,k分别为设备k的最小/最大功率限制，pk为设备k在第n时间段内的平均功率一旦某设备在第nup时间段开启，必须经过一段时间缓冲后它才能关闭，即有最小开启时间限制；同理，也有最小停止时间限制。n<＝min(n,nup+minup)，式中n表示设备可以处于开启状态的时间段序号，n表示将一天分隔成的时间段总数，nup表示该设备刚开启的时间段序号，minup表示最小开启时间。n<＝min(n,ndown+mindown)，式中n表示设备可以处于停止状态的时间段序号，n表示将一天分隔成的时间段总数，ndown表示该设备刚停止的时间段序号，mindown表示最小停止时间。某些设备必须在其他设备先序已工作一段时间和才可开启，存在工序限制。某些设备为离散可调负荷，功率取值为阶梯性的特定几个值。某些设备如氧气、氮气生产，需要连续生产，且生产功率需大于某一基准值。最终产出设备要达到生产目标，即总耗能要大于计划。生产设备负荷+生活设备负荷≤申报容量/需量，即调度后的生产设备负荷曲线叠加生活设备负荷曲线后，其总峰值不能超过申报。在满足上述约束的条件下，求目标函数objective＝min(pricejian*∑ljian+pricefeng*∑lfeng+pricegu*∑lgu)可以解得优化方案下工业用户各设备每个时段的开启/关闭状态和具体功率计划。图2为浙江省销售电价表中针对大工业用户的三费率六时段价格明细，可以看到一天24小时被分割成间隔不已的6个时间段，分别对应尖电价、峰电价、谷电价三个费率。由图直观感受可知，应尽量减少尖、峰时段的用电，尽量改为在谷时段进行用电，为节省成本需要进行合理地调度优化。图3和图4表示某工业用户优化调度前后的日负荷分布曲线，假定该用户包含5个设备，最大/小功率限制和最小开启/停止时间限制如下表。设备1设备2设备3设备4设备5最小功率204053040最大功率10050207080最小开启时间630122最小停止时间34322先后顺序的工序关系如下：设备2在设备1开启2个时间段后才能开启；设备3在设备2开启2个时间段后才能开启；设备4在设备1,2,3,5均开启一个时间段后才能开启。设备3是离散可调设备，可取的值为[0,5,10,15,20]。设备5是连续生产设备。设备4的总耗能大于计划。比较可知，未调度的工业用户用电成本明显大于优化后的用电成本，节省比例达到14.21％。因此采用本发明的用电方案优化设计能有效降低电量峰值，减少用电费用，实现工业用户用电安排的智能化、合理化。以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12