鄂世平 1、实业 2、蒋斌 2、金浩 2、郝飞 2
1.国网湖北省电力有限公司；
2.南京南瑞继电电气有限公司系统软件研究所
01
研究背景
在绿色发展、能源供给侧和消费侧改革的背景下，基于分布式电源、储能、灵活负荷等资源的聚合和调节，实现多种资源优化配置和经济运行的VPP技术生产了大量的国产产品。 应用要求。 与微电网等分布式电力管理方法相比，VPP可以在不改变现有电网拓扑的情况下，利用先进的测量、通信和控制技术，将不同类型和区域的分布式资源（DER）结合起来。 ）聚合成一个整体的发电综合体，通过其内部的协调运行方式，实现多个“单元”之间的协调运行，从而更加合理、高效地协调利用区域内的分布式资源。 钢铁企业作为高耗能工业用户，其能源价值占其产品产量比重较高，具有用电量大、电气化水平高、可调负荷数量和种类多、安全生产限制少等特点条件来调整其可调能力。 诸多优势使其成为探索VPP监管潜力的重点目标。 传统钢铁企业的能源管理过程中，存在“重监控管理、轻优化调度”的情况。 钢铁企业能源管理系统被视为一个采集系统。 能源管理只关注能源消耗指标，没有充分挖掘能源数据的价值。 根据新能源管控技术的发展需要，迫切需要在钢铁企业现有能源管控体系的基础上，构建适合VPP调节的新型调节模式钢材比重计算软件，满足钢铁企业参与能源管理的需求。 VPP 运营活动。 多种分布式能源聚合、优化控制和管理，促进电网供需平衡，充分消纳清洁能源发电，推动钢铁企业绿色能源转型。
学者们对需求响应资源参与电网运行进行了研究。 主要包括：采用设备级模拟方法描述用户响应行为，构建资源质量分类指标，为本文资源评价指标体系的构建提供参考，但没有提供具体的资源聚合方法； VPP给出了聚合输出特征的经济调度模型，使用线性规划方法进行输出聚合。 该算法需要对每个聚合对象单独建模，通用性不是很强。 文献[13]提出了一种针对大规模、多样化柔性载荷的VPP。 聚合方法，但模型中不考虑每个聚合对象的历史响应； 从可再生能源发电的可靠性以及基于云模型和改进证据理论的资源聚合方法出发，给出了资源优化选择的方法。 但这两个文献模型的实现方法复杂，算法调试周期长，不方便现场工程应用。 在总结现有文献成果的基础上，提出一种基于规则模型的VPP资源聚合方法，构建聚合资源评价指标，综合考虑聚合负载参与因素，且不需要复杂的计算。 根据既定的正规化战略，对钢铁企业的内部资源进行评估。 聚合各类监管资源，形成VPP整体邀请响应申报的价格和响应量信息，参与VPP监管活动。
02
研究方法
统计钢铁企业各资源的调控成本、调控能力、调控响应时间、理论调控率等参数，构建资源响应能力指标； 同时，利用实际监管率、响应时间、完成度、分配响应量、监管比例等指标构建资源历史响应分数。 由上述资源响应能力和资源历史响应得分两个指标构建的资源优化指标体系如图1所示。
图1 钢铁企业监管资源优化指标
本文所述的钢铁企业资源聚合申报算法的基本流程如图2所示。
图2 资源聚合算法流程
1）首先获取厂内各监管资源的监管能力、历史响应状态等资源信息。
2) 手动设置“优选”资源的各种参数，并根据第2章描述的评估规则对每个资源进行归一化和综合评估。
3）按照综合得分从低到高对各个资源进行排序。 如果综合得分小于首选资源的综合得分，则将对应资源纳入聚合范围； 如果综合得分大于首选资源的综合得分，则该资源不会纳入聚合范围。
4）获取聚合资源列表后，可以计算聚合商的整体申报量和申报价格，作为聚合申报的依据。
03
研究成果
采用本文介绍的方法进行资源聚合，不仅可以得到相同的资源选择结果，而且可以得到资源的聚合编号顺序为01、02、03、04、05。最终推荐的聚合报价范围为[ 3.09, 3.25]元/(kW·h)，最终报告的风量范围为[6.33, 7.60] MW。 平台净利润、申报量、平均成本、平台利润增长率等数值随着资源总量增加的变化如图3(a)、(b)所示，计算过程耗时小于0.01 s ，且算法实现比线性规划方法更简单。 无需使用求解器来获得聚合结果。 不存在计算不收敛的风险，方便项目部署和现场调试。 。
图3 资源聚合结果
分别选取各指标的等效聚合系数：监管成本（0.64）、监管能力（0.08）、监管率（0.04）、历史得分（0.16）、响应时间（0.04）、响应次数（0.04），得到各指标资源 的等效总成本。 并将各资源（包括首选资源）的等效聚合成本从低到高排序。 如果该资源的等效聚合成本小于首选资源的等效聚合成本，则该资源将被纳入聚合范围。 那么资源会按照编号1、2、3、4、7、5、6、8的顺序一一纳入本次聚合的范围。资源9和10不会纳入本次聚合的范围聚合。
图3(c)和(d)分别显示了平台净利润、申报量、平均成本、平台利润增长率等数值随着资源总量增加的变化情况。 可以看出，资源按照聚合顺序纳入响应范围后，平台的利润值呈现先升后降的趋势。 根据参数权重系数，综合考虑各种因素后，最终合计推荐报价范围为[3.19,3.29]元/(kW·h)，最终报送范围为[13.83,16.60]MW。 这种资源聚合是综合考虑各种因素的结果。 因此，资源8纳入聚合范围后，平台整体利润值将会下降。 如果想保证平台的盈利能力，可以加大报价系数的比例。
04
分析结论
1)针对钢铁企业参与VPP市场活动时的资源聚合问题，建立了基于规则模型的资源聚合算法。 采用数值模拟方法对模型和算法进行了验证。 结果表明，该模型和算法是有效的钢材比重计算软件，能够综合考虑厂内聚合资源的控制能力和历史响应等多种因素来选择聚合资源。
2）在进行资源聚合时，基于规则模型的资源聚合优化算法，在获取工厂内各资源的成本、可调量等信息的基础上，根据基于规则的算法协调用户资源，实现资源优化聚合声明。 整个过程基于简单的代数运算，简化了算法执行过程，并且在聚合过程中考虑了资源的历史响应，提高了聚合结果的可信度。
引用本文：鄂世平，石野，蒋斌，等。 基于规则模型的钢铁企业虚拟电厂资源聚合算法[J]. 冶金自动化, 2023, 47(3): 63-70.
本文最初发表于《冶金自动化》2023年第3期，点击“阅读原文”查看论文全文。
关于作者
鄂世平，高级工程师，从事电力系统分析与控制相关研究
石野，高级工程师，从事电力系统分析与控制、高耗能企业能源管理等相关研究
蒋斌，教授级高级工程师，从事企业能源管理及能源综合管控相关研究
金浩，高级工程师，从事企业能源管理、电力需求及电力技术经济相关研究
郝飞，教授级高级工程师，长期从事能源管理及电力系统先进应用相关研究。
关于这本杂志
《冶金自动化》创刊于1976年，由中国钢铁工业协会主管，冶金自动化研究设计院有限公司、北京钢铁燕百源出版社有限公司主办，在国内外冶金行业（含钢铁、有色金属）公开发行。 自动化技术应用科技学报。 主要报道自动控制理论、人工智能、5G、工业互联网、电气传动自动化、检测技术在国内外冶金过程（含钢铁）控制和科学管理中应用的新理论、新技术、新成果。和有色金属）。
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