DL/T 1756-2017 高载能负荷参与电网互动节能技术条件.pdf

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标准编号:DL/T 1756-2017
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DL/T 1756-2017 高载能负荷参与电网互动节能技术条件.pdf

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即整流变量的补偿容量C应大于一个值Co,Co一般为额定容量的30~40%,容量补偿装置口 抗器、电容器等。

A.1.3主要限制参数的确定

电解铝负荷可调节上下限、响应持续时间上下限和响应间隔时间都是很重要的参数,对响应潜力 曲线的求解至关重要。这几个参数的确定可以通过有限元建模分析进行初步确定,具体步骤如下: a)建立计算模型。主要是通过改变进入电解槽的电流来改变其功率,电流可调节的上下限、持续 时间上下限,也就对应负荷功率可调节上下限、持续时间上下限。 b)建立有限元模型进行计算。在a)中确定好计算模型后,在ANSYS软件中建立母线和电解铝 槽有限元模型,然后将a)中的电流变化情况加载到两个模型中进行母线和电解槽安全性能的 计算,主要分析电场和温度场的合理情况,从而确定电解铝负荷电流可调节的上、下限和最大 可持续时间,继而确定功率可调节的上、下限和最大可持续时间。 c)对于其他参数的约束,如响应速度、响应次数等,则需根据现场测试来确定。

二期G1住宅楼冬期施工方案A.1.4不同时间尺度调节修正

目前,利用上述潜力量化模型,可以通过日前计划算出每个时间点的调节能力。但是在日内滚动 调节(4h)或实时控制调节(5min)时,任一时刻(按照调节潜力曲线)进行调节之后,考虑到电解 铝负荷的调节特性约束,该时刻之后的整个负荷曲线就会发生变化(影响范围≤最大响应持续时间), 同时也导致该时刻之后的潜力曲线发生较大变化。 当利用上述的潜力量化模型进行日内滚动调节时,可以根据日前已经计算出来的负荷调节潜力作 为电解铝负荷各个时刻的调节上下限。但是,在日内某一个时刻对负荷曲线进行调节以后,此时的负 荷曲线不满足潜力求解的一些特定的约束条件。这时如果将该曲线代入潜力量化模型,求解调整之后 的潜力曲线,很有可能是没有可行解的。因此,为了将潜力量化模型应用到日内滚动调节或实时控制 调节之中,需要对负荷的调节做出一些规定,并对调节之后的曲线进行优化。优化原则为在满足负荷 特性的基础之上尽量减少对该时间点之后机组安排的影响,具体调整过程如下: a)假设在α时间点根据潜力量化模型对负荷的计划出力进行了调整,则可调节负荷功率由 PN;(a)→PiN.,(t) 。 b)根据电解铝的可调节负荷特性,首先求得在原计划中经历了此次调节之后负荷功率恢复到额定 值的时间点Tbi;然后将Tbi与a十T(Ti为可调节负荷的最大响应持续时间)进行比较,求得 两者之间的最小值,即min(Tbi,a十Ti)。 若a≤tmin(T.a十T.),原计划中的功率 P.s()保持不变。

表A.1某电解铝负荷在日前发电计划中的24时段等值负荷预测值

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该电解铝负荷的各特性参数如表A.2所示。将表A.1中的原始数据与表A.2中的电解铝 特性参数带入电解铝负荷响应潜力量化模型中,通过MATLAB的编程计算,得到如图A.1所 铝负荷响应潜力量化曲线。

该电解铝负荷的各特性参数如表A.2所示。将表A.1中的原始数据与表A.2中的电解铝 特性参数带入电解铝负荷响应潜力量化模型中,通过MATLAB的编程计算,得到如图A.1所 铝负荷响应潜力量化曲线。

图A.1电解铝负荷响应潜力量化曲线

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表A.2电解铝负荷调节特性参数

A.2碳化硅负荷响应量化模型

对于碳化硅企业,企业的用电来自于电网与自备电厂的总电量。为了能够尽可能多地消纳电网端 的风电,需要将自备电厂的发电量降到最小值以及碳化硅企业用电达到最大值。碳化硅企业的用电包 括配料系统的设备用电以及电阻炉的耗电,配料系统的设备用电定义为可转移负荷。将配料系统的设 备用电、电阻炉的耗电以及自备电厂的电量定义为等值负荷。 建立碳化硅负荷响应潜力模型,需要在碳化硅负荷运行特性及可调节特性研究基础上,依据不同 用能设备/系统工艺极限,研究适应日前发电计划、日内滚动调度和紧急实时控制的各用能设备/系统响 应潜力量化模型,以等值负荷最大可调能力为目标函数,其等值负荷的最大可调能力为等值负荷的最 大功率值减去其正常运转时等值负荷的功率值,最后提供给电网三个变量,即等值负荷的最大功率 值、等值负荷的爬坡速率以及等值负荷的维持运行时间,如图A.2所示。

Pear 等值负荷可调有功功率上限,MW; Pa 等值负荷可调有功功率下限,MW; Paenin 自备电厂在单位时间内可达的最小功率值,MW Puany 自备电厂在单位时间内可达的最大功率值,MW:

图A.2等值负荷调节功率后的可调节能力

Pmax=Pdcmin + PLmax u,+ PazLmaxPo

PrLmax 可转移辅料设备中第i组在单位时间内可达的最大功率值,MW; 可转移辅料设备中第i组在单位时间内可达的最小功率值,MW; ui 辅助设备参与调节的条件,若参与调节,值为1,若不参与调节,值为0; n 可转移辅料设备中能改变的组数: PazLmx 碳化硅冶炼电阻炉在单位时间内可达的最大功率值,MW; PazLmin 碳化硅冶炼电阻炉在单位时间内可达的最大功率值,MW; P 等值负荷未调节功率前的有功功率(预测)值,MW。

a)等值负荷爬坡速率约束

Vae

自备电厂机组考虑启停爬坡时间,min; 自备电厂机组考虑启停最小爬坡时间,min; tqtmax 自备电厂机组考虑启停最大爬坡时间,min; fa 可转移辅料设备中爬坡时间,min; taLmin 可转移辅料设备中最小爬坡时间,min; taLmx 可转移辅料设备中最大爬坡时间,min; taz 电阻炉升功率阶段的爬坡时间,min; tal. min 电阻炉升功率阶段的最小爬坡时间,min; talmax 电阻炉升功率阶段的最大爬坡时间,min。 c)等值负荷调节次数约束:

Na.

N&一自备电厂的调节次数; Ndcmx—自备电厂的最大调节次数; NdL一可转移辅料的调节次数。 d)等值负荷维持时间约束:自备电厂的维持时间约束texdc、可转移辅料的维持时间约束tex以及 电阻炉维持时间约束txdL。 因为自备电厂发电机交替进行发电,自备电厂的负荷持续时间为对应发电机组的负荷持续时间 因此,tade不受限制。

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2200,2200~2600,2600停炉 La%

A.2.4主要参数的确定

图A.3自备电厂、配料系统以及电阻炉各时段的可调节能力

a)料仓大小的确定:各组设备之间的料仓容积分别为Vep、Vesi、Ves2、Ves3、Vep2、Vop3;配料系 统与电阻炉之间的缓冲料仓容积分别为Vel、Ve2、Ve3、Ve4。 b)进出料能力:破碎机在额定功率下每小时的破碎能力为Mi:筛分机在额定功率下每小时的筛 分能力为M2:混料装置在额定功率下每小时混合的物料量为M3;斗式提升机在额定功率下提 升到特定高度的物料量为M4;皮带输送机每小时能输送的物料量为Ms。 c)混料机设备运行时间:不受限制。 d)辅料设备总的运行时间:

[en, E min[fowe,'se]

e)由图A.3可知,在第一阶段,即电阻炉从开始通电到达到炉体中出现1450℃开始,这一阶段 的最大功率值为Pdzmx,这一阶段功率处于不断上升阶段,则存在最大功率提升速度 Valss

C护芯 炉芯的比热容,J/(kg·℃); Mu花 炉芯的质量,kg:

C炉芯M炉芯△T护芯=Q散热十PazL(t)d

1756 AT护芯——炉芯在一定时间内的温升,℃; 与散热热量的关系,因此将其视为已知量); Pa(t)供给电阻炉的功率值,kW。 根据式(A.18),将相应温度代入,可得到:

C护芯M炉芯×(1450—0)=Q散热+PazLtT=1450℃ C炉芯M炉芯×(1800—1450)=Q做热+Paz(r=1800℃—tt=1450℃) C护芯M护芯×(2200—1800)=Q做热十Pazl(t=2200c—tt=1800c)

图A.4特定温度随治炼时间位置变化曲线

1)首先对工况进行确定。图A.5为某一功率下,t1~t2时刻沿炉体径向温度分布曲线图,在 曲线上,分别对应1450℃、1800℃、2200℃、2600℃温度值,可以分别找到这些温度值 对应的位置(距石墨炉芯外表面的距离),随着时间的变化每条垂线所对应的位置,也会 由里向外移动。在每一时刻这4个温度位置点代表着一种工况。 2)停炉时间的确定。通过计算可分别获得1450℃、1800℃、2200℃、2600℃四个温度值的 位置运动轨迹,同时也可获得计算得到的停炉时刻1450℃温度值所对应的位置(与石墨 炉芯的相对距离)。根据上述计算所获得的1450℃温度值的实时位置与停炉时刻1450℃温 度值位置之差小于基一设定阅值后即为停炉时间。

A.2.5不同时间尺度的修正

下同功率下炉内温度分布

对于上述建立的潜力量化模型,相对于不同时间尺度,在原则上要建立三个不同时间尺度下的潜 力模型,同样也需要对应的三个响应控制模型来求解,但对于所建的通用模型来讲,只需要对时间尺 度进行修正,便可以令所建立的一个潜力量化模型满足三个时间尺度的要求。具体修正规则如下: (1)所谓时间尺度就是在实际来电时刻,需要预先做出调度计划的时间段,即日前发电计划为提 前一天时间计划下一天所有时间节点的负荷调整潜力计划,并且上报给总站;日内滚动计划为在当天 提前4h,以15min为时间节点,滚动循环不断对4h之后的时间节点进行负荷调整潜力进行预测,做出 日内滚动计划;紧急实时控制为提前5min对下一负荷节点进行负荷紧急预测调节。碳化硅冶炼的实际 生产过程中,针对上述三种不同类型的负荷,5min的时间尺度远远小于负荷响应时间,因此第三种时 间尺度在实际工业生产中是没有意义的。 (2)日前发电计划提前一天预知下一天的负荷调配方案,因此日前发电计划计算第二天96个时间 节点的负荷调度方案,换言之,即为用前一天的调度方案和模型来预测后一天的调度方案。而日内滚 动计划则是对日前发电计划的修正,在提前4h的情况下,对当天余下的多个时间节点进行二次预测, 即为对日前发电计划的修正。同理,紧急实时控制计划虽然在实际生产过程中没有意义,但同样也可 以对5min之后的时间节点进行预测,这对紧急出现的大范围负荷波动能够起到保护设备的作用

A.2.6.1求解步验

设风电来临时段为T,~T2,根据功率的上下限值,得到改变功率值Pi1、P2以及相应的时间节点 , 以下采用遗传算法对问题进行求解。 a)初始化种群:采取二进制编码,种群大小为30,每个变量的编码长度采取20位,放入容器 E中。 b)对种群进行适应度函数计算:对种群中的染色体进行可行解和不可行解的判断,如果染色体为 可行解,则采用适应度函数f(x)=P×(T,一T)+P×(T,一T,)。如果染色体为不可行解,则取 适应度为负极大值一M(根据适应度函数值域自行定义)。 c)选择操作:进行选择操作之前,将选择后的染色体按适应度排序从小到大放入另一容器 TempE中。令BestS表示种群中适应度最好的个体。每一个个体被选择的概率与其适应度的大 小相关。 d)交叉操作:随机选择交叉个体、交叉位置和交叉长度。随机选择E中一个个体,使其与

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TempE进行交叉,交叉位置与交叉长度随机选择。 e) 变异操作:按照事先指定的概率对二进制代码进行变异操作,TempE保存交叉与变异后的群体。 f 使用TempE代替E,判断选代次数是否为50次,如果次数未达到最大迭代次数,则重复 b)~e)的操作;如果已经达到最大迭代次数,则输出最优适应度函数以及最优变量值P, P,T.。

四种风电来临时刻的不同

风电期间的时间为4h~10h,即风电开始时刻为电阻炉运行的第4小时,风电结束时刻为电阻 炉运行的第10小时。得到的功率调节曲线图见图A.6。

图A.6功率调节曲线图(4h~10h)

图A.6中:TT,=4h,TT2=10h,P,=10397kW,P2=8768kW, 52800kWh,△W=9531kWh。 b)风电期间的时间为4h~20h,即风电开始时刻为电阻炉运行的第4小时,风电结束时刻为电阻 炉运行的第20小时。得到的功率调节曲线图见图A.7。

图A.7功率调节曲线图(4h~20h)

166z10kWh Wo=140800kWh,△W=25410kWh。 c)风电期间的时间为9h~18h,即风电开始时刻为电阻炉运行的第9小时,风电结束时刻为电阻 炉运行的第18小时。得到的功率调节曲线图见图A.8。

图A.8功率调节曲线图(9h~18h)

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图A.8中:TT=9h,TT2=18h,Pi=9871kW,P2=10398kW,P2=8243kW,TC,=9.0706h, .0453h,W,=93530kWh,Wo=79200kWh,W=14330kWh。 d)风电期间的时间为11h~19h,即风电开始时刻为电阻炉运行的第11小时,风电结束时亥 阻炉运行的第19小时。得到的功率调节曲线图见图A.9

图A.9功率调节曲线图(11h~19h)

图A.9中:TTi=11h,TT2=19h,P=10397kW,P2=10398kW,P2=7862kW,TC=11.823 =12.5213h,W,=831274kWh。 综上所述,根据来电时刻的不同,即TT和TT2的不同,其调节功率的变化以及对应的时刻变 同。且根据以上四种情况可得,与碳化硅企业互动进行风电消纳,对风电利用具有显著效果

A.3铁合金负荷响应量化模型

以铁合金负荷总的调整潜力(包括上调潜力和下调潜力)为目标,以各用能设备极限运行功率、 可调节性为变量,建立模型的目标函数如下:

minP(t)一 铁合金负荷在t时刻的等值负荷可调有功功率下限,MW; max P(t) 铁合金负荷在t时刻的等值负荷可调有功功率上限,MW; P;(t) 铁合金可调节负荷i在t时刻的允许负荷量,MW; PN.;(t) 铁合金可调节负荷i在t时刻的等值负荷预测值,MW; P,(t) 铁合金可中断负荷j在t时刻的可中断能力,MW; PiN,;(t) 铁合金可中断负荷j在t时刻的等值负荷预测值,MW; N; 一铁合金负荷的总数; N 一铁合金可中断负荷的总数。 式(A.19)中的t表示某一时刻,如t=3表示在第3时刻,而该时刻 决定时间尺度的变量n来确定,当n=24时,表示把一天分成24个时段, 第3时刻表示03:00,后面所求的响应潜力曲线的时间尺度便是60min; 96个时段,每一个时段是15min,此时第3时刻表示00:45,后面所求白 是15min。所以,可以通过改变n的值来改变时间尺度。

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式中: 1,(t) 铁合金可调节负荷i在t时刻的状态 m.(0) 铁合金可中断负荷j在t时刻的状态

式中: S..铁合金可调节负荷i的最大上行速度,MW/min;

Tgi——可调节负荷i的最小受控间隔时间,min; Tgi—可中断负荷j的最小受控间隔时间,min。 d)响应次数约束:

f——可调节负荷i的最大允许调节次数; f——可中断荷j的最大允许中断次数。 e)响应持续时间约束。

)对于可调节负荷,其约束条件为:

式中: Tis 可调节负荷i一次调节维持时间,min; Tag.min 一次调节最小维持时间,min Tadjimax 次调节最大维持时间,min; 4; 负荷i的爬坡速度,MW/min。 2)对于可中断负荷,其约束条件为:

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Ts—可中断负荷j响应最小持续时间,min。 f)无功补偿量的约束。 对于铁合金生产来说,其无功补偿量主要是通过自备电厂来提供,其约束条件如下: U,U。

即补偿容量C应大于一个值Co,Co一股为额定容量的30%~40%,容量补偿装置可选取电抗器、 电容器等。

A.3.3不同时间尺度调节修正

目前,利用上述潜力量化模型,可以通过日前计划算出每个时间点的调节能力。但是在日内滚动

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时,任一时刻(按照调节潜力曲线)进行调节之后,考到铁合金负荷的调节特性约束,该时刻 的整个负荷曲线就会发生变化(影响范围≤最大响应持续时间),同时也导致该时刻之后的潜力曲 生较大变化。 当利用上述的潜力量化模型进行日内滚动调节时,可以根据日前已经计算出来的负荷调节潜力作 合金生产负荷各个时刻的调节上下限。但是,在日内某一个时刻对负荷曲线进行调节以后,此时 荷曲线不满足潜力求解的一些特定的约束条件。这时如果将该曲线代入潜力量化模型,求解调整 的潜力曲线,很有可能是没有可行解的。因此,为了将潜力量化模型应用到日内滚动调节之中, 对负荷的调节做出一些规定,并对调节之后的曲线进行优化。优化原则为在满足负荷特性的基础 尽量减少对该时间点之后机组安排的影响,具体调整过程如下: a)假设在α时间点根据潜力量化模型对负荷的计划出力进行了调整,则可调节负荷功率由 Pn, (a)→ PiN,;(a) 。 b)根据铁合金生产负荷的可调节特性,首先求得在原计划中经历了此次调节之后负荷功率恢复到 额定值的时间点T;然后将T,与a十T(T,为可调节负荷的最大响应持续时间)进行比较, 求得两者之间的最小值,即min(Ti,a十T)。 若a≤min(Tri,a十T.)GB/T 26077-2021 金属材料 疲劳试验 轴向应变控制方法.pdf,原计划中的功率Pn,(t)保持不变。 c)根据铁合金生产负荷的可中断特性,首先求得原计划距离a时间点最近的功率变化终止点 T,;然后将T,与a十T,(T,为可调节负荷的最大响应持续时间)进行比较,求得两者之间的 最小值,即min(Tj,a十T,)。 若

以某铁合金负荷为例,阐述互动响应潜力的具体计算过程。 表A.3为某铁合金负荷在日前发电计划中的24时段等值负荷预测值,为了进一步与日内滚动调节 采用的电解铝负荷响应潜力曲线相匹配,将该表格中的24时段扩展成96时段,作为潜力量化计算的 原始数据。

表A3某铁合金负荷在日前发电计划中的24时段等值负荷预测值

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该铁合金负荷的各特性参数如表A.4所示,将表A.3中的原始数据与表A.4中的电解铝负荷特性 参数带入到铁合金负荷响应潜力量化模型中,通过MATLAB编程计算,得到如图A.10所示的铁合金 负荷响应潜力量化曲线,

荷的各特性参数如表A.4所示,将表A.3中的原始数据与表A.4中的电解铝负荷特性 金负荷响应潜力量化模型中,通过MATLAB编程计算,得到如图A.10所示的铁合金 化曲线。

某河大桥连续箱梁施工方案_secret表A.4铁合金负荷调节特性参数

图A.10铁合金负荷响应潜力量化曲线

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