專利名稱：工業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于企業(yè)電力負(fù)荷調(diào)度領(lǐng)域，特別是提供一種工業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷優(yōu)化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋼鐵、電解鋁、冶煉銅等行業(yè)是耗電大的行業(yè)，這些行業(yè)的企業(yè)用戶用電收費(fèi)執(zhí)行的是大工業(yè)用電的兩部制電價(jià)，總電費(fèi)主要由電度電費(fèi)、基本電費(fèi)(又稱容量電費(fèi)或需量電費(fèi))和調(diào)整電費(fèi)組成。電度電費(fèi)用是根據(jù)用戶在尖峰平谷各時(shí)段的用電量，按照尖峰平谷費(fèi)率計(jì)算出的電費(fèi)；基本電費(fèi)是以變電站當(dāng)月的“最大需量”來收取的費(fèi)用(或按變壓器容量的40%收取的費(fèi)用)；調(diào)整電費(fèi)是根據(jù)當(dāng)月功率因數(shù)大小進(jìn)行獎(jiǎng)懲的費(fèi)用。需量，是需量周期內(nèi)的平均功率。需量周期，需量的計(jì)算周期，我國一般規(guī)定需量周期為15分鐘。最大需量，是在指定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)需量的最大值，通常為一個(gè)繳費(fèi)周期。需量計(jì)算方式，滑差式，從任意時(shí)刻起，按小于需量周期的時(shí)間遞推測(cè)量需量的方法，遞推時(shí)間叫滑差時(shí)間，滑差時(shí)間可以是1、3、5、15分鐘(或者1到15分鐘的任意時(shí)間)； 區(qū)間式，從任意時(shí)刻起，按給定的需量周期遞推測(cè)量需量的方法。沖擊負(fù)荷，企業(yè)的一些大型用電設(shè)備，如大型電弧爐、大型初軋機(jī)、冶煉爐、電解爐、各類型鋼軋機(jī)、冷熱連軋機(jī)等，單機(jī)容量大，其有功功率變動(dòng)的幅度、頻度都較大，這類負(fù)荷稱之為沖擊負(fù)荷。通過企業(yè)用電負(fù)荷月曲線分析，發(fā)現(xiàn)用電高負(fù)荷時(shí)段的極為有限，一般是幾個(gè)小時(shí)到幾十個(gè)小時(shí)，而就是這有限時(shí)段的高負(fù)荷使得本月最大需量超過一定數(shù)值。導(dǎo)致用電負(fù)荷升高的原因就是沖擊負(fù)荷的運(yùn)行，有時(shí)沖擊負(fù)荷的疊加使負(fù)荷更高。小于15分鐘的短時(shí)間沖擊負(fù)荷不會(huì)造成需量升高，但電弧爐、冶煉爐、電解爐、軋機(jī)等這些大型設(shè)備一般不會(huì)只開幾分鐘的，一旦開機(jī)不會(huì)為了減少負(fù)荷而停機(jī)，停機(jī)造成的損失會(huì)更大。目前企業(yè)電力系統(tǒng)的調(diào)度大部分只是依據(jù)潮流、負(fù)荷、報(bào)警等信息，進(jìn)行電話調(diào)度，對(duì)需量和最大需量的認(rèn)識(shí)不深刻，也缺少相應(yīng)的手段來觀察當(dāng)前負(fù)荷與需量的關(guān)系，無法及時(shí)做出負(fù)荷調(diào)整方案，來降低對(duì)需量的影響；而且很多地方的供電部門不容許企業(yè)直接讀取關(guān)口表上的最大需量信息，只能人工定時(shí)抄表，企業(yè)只能根據(jù)供電部門給出的月最大需量繳費(fèi)，無法知道什么時(shí)候、哪些車間或設(shè)備導(dǎo)致了本月最大需量的增大，也就無法為下個(gè)月的生產(chǎn)調(diào)整提供有用信息?？梢?，對(duì)按最大需量繳費(fèi)的企業(yè)，對(duì)需量信息掌握的詳細(xì)程度是影響其用電成本的一個(gè)重要因素。需量的計(jì)算周期是15分鐘，調(diào)度人員不可能長期盯著多條負(fù)荷曲線，對(duì)變化較大的負(fù)荷，很難及時(shí)判斷需量值；每天手抄的一天或一個(gè)班需量信息不夠詳細(xì)及時(shí)， 對(duì)優(yōu)化電力調(diào)度、優(yōu)化生產(chǎn)排程、節(jié)約需量電費(fèi)、降低成本，就少了很重要的信息來源。因每個(gè)時(shí)段電價(jià)水平不一樣，企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃受尖峰平谷時(shí)段的影響，生產(chǎn)計(jì)劃做的是否合理以及是否還有可優(yōu)化的余地，是需要分時(shí)有功電度量的詳細(xì)數(shù)據(jù)和產(chǎn)量信息提供數(shù)據(jù)支撐的。很多企業(yè)往往只分析一個(gè)較長時(shí)間段的用電情況，沒有從每天的詳細(xì)分時(shí)電度量和對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)上挖掘有用信息，也就不容易發(fā)現(xiàn)存在的問題以及可優(yōu)化的地方。為了應(yīng)對(duì)兩次世界能源危機(jī)以及日益嚴(yán)重的環(huán)境壓力，國外自20世紀(jì)70年代開始研究推廣了電力需求側(cè)管理(DSM)，其中重要一項(xiàng)內(nèi)容就是移峰填谷、降低最大需量、平穩(wěn)用電負(fù)荷。需量控制代表性的產(chǎn)品分別是日本技術(shù)的VDLFHZK微機(jī)電力負(fù)荷中央控制系統(tǒng)和德國技術(shù)的“PTE百泰能源”需量控制系統(tǒng)(又名需求側(cè)管理系統(tǒng))，此兩類產(chǎn)品在國內(nèi)外一些鋼鐵企業(yè)的電爐和煉銅企業(yè)的冶煉爐等生產(chǎn)工藝中有應(yīng)用。我國也從20世紀(jì)80年代初開始引進(jìn)需求側(cè)管理，政府和不少大工業(yè)企業(yè)開始研究需求側(cè)管理以及優(yōu)化負(fù)荷的措施和技術(shù)，達(dá)到平衡負(fù)荷、節(jié)約能源的目的。中國專利局2010年2月3日公布的西門子公司申請(qǐng)的《一種負(fù)荷管理的方法及裝置》(CN101640417)、2010年4月21日公布的中華電信股份有限公司(臺(tái)灣)申請(qǐng)的《需量控制系統(tǒng)及其方法》(CN101697074A)。以上專利或產(chǎn)品都是對(duì)企業(yè)的某些工藝、車間或設(shè)備進(jìn)行的需量監(jiān)視或控制，沒有對(duì)企業(yè)進(jìn)行整體需量和負(fù)荷監(jiān)控；只針對(duì)需量或分時(shí)負(fù)荷的一種進(jìn)行監(jiān)控，沒有從分時(shí)電費(fèi)和基本電費(fèi)兩方面結(jié)合考慮、尋求總電費(fèi)成本最小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷優(yōu)化系統(tǒng)，從企業(yè)全局出發(fā)，考慮所有重大用電車間或設(shè)備(根據(jù)每個(gè)企業(yè)的總負(fù)荷大小和用戶負(fù)荷所占比例確定哪些是重大用戶)的負(fù)荷變化情況，通過對(duì)企業(yè)總需量的監(jiān)控，利用搜索規(guī)則(負(fù)荷變化率超過設(shè)定值或負(fù)荷超過設(shè)定值)及時(shí)找到引起總需量增大的用電車間或設(shè)備，并輸出相應(yīng)的控制方案，利用方案中的控制參數(shù)通過控制器對(duì)用戶負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)來降低短時(shí)高負(fù)荷；通過需量分析和分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化，制定企業(yè)未來最小成本的用電計(jì)劃，達(dá)到移峰平谷、平衡負(fù)荷、增加用電設(shè)備壽命、降低企業(yè)用電成本的目的。本發(fā)明的系統(tǒng)的硬件包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、客戶端PC、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，應(yīng)用服務(wù)器與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，應(yīng)用服務(wù)器與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取，客戶端PC與應(yīng)用服務(wù)器連接進(jìn)行信息交互。在應(yīng)用模塊上包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、需量預(yù)測(cè)與控制模塊、 負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊；其中參數(shù)設(shè)置模塊、需量預(yù)測(cè)與控制模塊、負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊部署在客戶端機(jī)器；數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊部署在應(yīng)用服務(wù)器， 關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集模塊部署在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；參數(shù)設(shè)置模塊與關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊連接，傳遞對(duì)應(yīng)的參數(shù)；除數(shù)據(jù)采集外其他模塊都與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接，從數(shù)據(jù)庫讀取或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，從數(shù)據(jù)采集模塊獲取數(shù)據(jù)；需量預(yù)測(cè)與控制模塊、負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊與關(guān)系數(shù)據(jù)庫、需量計(jì)算模塊連接，從數(shù)據(jù)庫讀取信息，通過需量計(jì)算模塊讀取需量相關(guān)數(shù)據(jù)。本發(fā)明中需量周期采用國家規(guī)定的15分鐘，也可根據(jù)實(shí)際需要任意設(shè)定(比如30分鐘)；計(jì)算方式選擇滑差式，滑差時(shí)間為1分鐘(1到15分鐘的任意時(shí)間均可)，與國內(nèi)大部分需量表設(shè)計(jì)的計(jì)算周期一致，也可根據(jù)需要設(shè)置新的滑差時(shí)間，1分鐘時(shí)間計(jì)算結(jié)果既準(zhǔn)確又對(duì)系統(tǒng)的壓力不大。參數(shù)設(shè)置模塊，對(duì)系統(tǒng)用到的信息進(jìn)行配置。配置企業(yè)各個(gè)進(jìn)線、各個(gè)主要用電車間或設(shè)備進(jìn)線的不同采集項(xiàng)(有功功率、有功電度量等)的存儲(chǔ)周期與存儲(chǔ)方式，以及需量的計(jì)算周期、滑差時(shí)間等參數(shù)，和每條要控制線路本月的最大需量，配置結(jié)果被保存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)時(shí)的自動(dòng)采集系統(tǒng)配置的電力系統(tǒng)的有功功率、有功電度量、無功電度量等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊，從數(shù)據(jù)采集模塊讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算處理之后自動(dòng)將數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)方式(平均值、累計(jì)值、實(shí)時(shí)值等)和存儲(chǔ)周期(5秒、900秒、3600秒等)根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)置。存儲(chǔ)需量計(jì)算模塊發(fā)來的帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫定期自動(dòng)清理過期數(shù)據(jù)。需量計(jì)算模塊，利用采集到的有功功率每分鐘計(jì)算一次前15分鐘內(nèi)的平均值(即 1分鐘計(jì)算一次需量)，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)給數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。需量預(yù)測(cè)與控制模塊，對(duì)每個(gè)需要監(jiān)控的線路，通過需量計(jì)算模塊進(jìn)行需量在線計(jì)算，并應(yīng)用趨勢(shì)分析法進(jìn)行實(shí)時(shí)需量預(yù)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)需量超過最大需量設(shè)定值的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，并存儲(chǔ)報(bào)警信息至關(guān)系數(shù)據(jù)庫，當(dāng)報(bào)警持續(xù)時(shí)間超過1分鐘(1到3分鐘均可，但是不宜超過3分鐘，超過3分鐘就會(huì)延誤調(diào)節(jié)的時(shí)間，短時(shí)大幅度的調(diào)節(jié)對(duì)設(shè)備壽命、安全性都會(huì)有影響)，提示可以調(diào)節(jié)的量和剩余的調(diào)節(jié)時(shí)間，并通過算法找到引起需量增大的車間或設(shè)備，給出每個(gè)要調(diào)節(jié)的車間或設(shè)備的具體負(fù)荷控制方案，然后根據(jù)優(yōu)先級(jí)自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)部分用電設(shè)備的負(fù)荷以達(dá)到平衡負(fù)荷、降低最大需量、降低用電成本的目的。車間或設(shè)備被稱為被控對(duì)象，根據(jù)生產(chǎn)工藝的連續(xù)性和啟停的影響范圍將優(yōu)先級(jí)按從高到低依次分為必保(不允許調(diào)節(jié))、可調(diào)(一定范圍之內(nèi)可調(diào))、可停(啟停對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備影響不大)，優(yōu)先級(jí)可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。比如電解爐是必保的不能在生產(chǎn)過程中突然停止供電的設(shè)備，優(yōu)先級(jí)最高。負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊，查詢需量預(yù)測(cè)與控制模塊記錄的報(bào)警信息、 負(fù)荷控制方案，包括報(bào)警時(shí)刻最大需量、預(yù)測(cè)需量、報(bào)警原因、剩余調(diào)節(jié)時(shí)間、負(fù)荷控制對(duì)象、負(fù)荷控制量等信息。通過總結(jié)報(bào)警信息出現(xiàn)的情況以及對(duì)應(yīng)的負(fù)荷控制方案，了解需量增加的原因，為制定未來的生產(chǎn)計(jì)劃和用電計(jì)劃提供參考。需量分析模塊，通過對(duì)過去一段時(shí)間內(nèi)(一般是一個(gè)計(jì)費(fèi)周期，比如一個(gè)月，也可以是任意一段時(shí)間)的需量趨勢(shì)進(jìn)行分析，找到引起需量增大并超過設(shè)定值的時(shí)間段及原因，用于指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整以減少短時(shí)負(fù)荷增加引起需量增大。分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊，分析過去一段時(shí)間內(nèi)(一般是一個(gè)計(jì)費(fèi)周期，比如一個(gè)月，也可以是任意一段時(shí)間)的尖峰平谷的用電量趨勢(shì)以及電費(fèi)情況，結(jié)合每天的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，在最大需量約束的前提下，通過優(yōu)化算法給出日分時(shí)成本和日噸產(chǎn)品分時(shí)成本最合理、 最經(jīng)濟(jì)的分時(shí)電量分配方案，用于在不影響產(chǎn)量的情況下指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行合理的調(diào)整。優(yōu)化算法基于統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的分時(shí)電度量數(shù)據(jù)，在每小時(shí)的分時(shí)電度量數(shù)值不能超過最大需量數(shù)值的約束條件下，應(yīng)用最優(yōu)化算法，得到最經(jīng)濟(jì)的分時(shí)電量分配方案，主要包括兩個(gè)步驟步驟一日分時(shí)最優(yōu)電費(fèi)方案，收集分析周期(一般是一個(gè)計(jì)費(fèi)周期)內(nèi)每天的分時(shí)電度量，設(shè)在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)有η天，每天中尖峰平谷分別有共有M個(gè)電度量PPk，(ke
)(每小時(shí)一個(gè)電度量數(shù)值)，最大需量MD。在第i(e [1，η])天，分時(shí)電度量是PPik， (k e ^)，23])，尖峰平谷的電價(jià)分別是 、？吣？1^、？(^尖峰平谷電度量匯總分別是(^、(^、
Gpi>Gci,電費(fèi)總額 Ci = Gji XΡΤ +6Ρ XPFi+Gpi XPPi+GCi XPGi0 Cmm =ItiinCi (其中mixPi^ <MD
z'=lk=Q
)即為最優(yōu)分時(shí)成本，Cmin對(duì)應(yīng)的分時(shí)用電PPik，(ke
)即為最優(yōu)分時(shí)用電方案，可作為未來用電計(jì)劃的重要參考；步驟二 日噸產(chǎn)品分時(shí)最優(yōu)電費(fèi)方案，在步驟一的基礎(chǔ)之上，加上產(chǎn)量信息，在第 i( e [1，η])天，產(chǎn)品產(chǎn)量 Fi, (i e [1，n])。Cmm =IninC1ZFi (其中 mixi^ <MD)即為
z'=lk=Q
噸產(chǎn)品最優(yōu)分時(shí)成本，Cmin對(duì)應(yīng)的分時(shí)用電PPik，(ke
)即為最優(yōu)噸產(chǎn)品分時(shí)用電方案，可作為未來用電計(jì)劃的重要參考依據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)建立了企業(yè)電力系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫，全面記錄有功功率、需量、電度量的詳細(xì)數(shù)據(jù)，完全替代手抄電表，較手抄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、詳細(xì)，避免了數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤、減輕了用戶的負(fù)擔(dān)；(2)需量預(yù)測(cè)與控制，從全局出發(fā)，考慮所有用電設(shè)備的負(fù)荷變化情況，通過分析預(yù)測(cè)和搜索算法找到需量增大的原因，并輸出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化控制方案進(jìn)行負(fù)荷控制，做到整體分析、局部控制；(3)提供了歷史需量分析功能，幫助用戶分析一段時(shí)間內(nèi)需量變化原因，結(jié)合報(bào)警的詳細(xì)信息以及負(fù)荷控制方案的信息，為制定生產(chǎn)計(jì)劃的提供依據(jù)；(4)提供了詳細(xì)準(zhǔn)確的分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化功能，利用產(chǎn)量信息并通過優(yōu)化計(jì)算幫助用戶找到最優(yōu)的分時(shí)電量分配方案和對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)模塊關(guān)系圖。圖2為本發(fā)明需量預(yù)測(cè)與控制流程圖。圖3為本發(fā)明負(fù)荷控制原理圖。圖4為本發(fā)明需量分析流程圖。圖5為本發(fā)明分時(shí)電量和費(fèi)用分析流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用客戶端/服務(wù)器的架構(gòu)，服務(wù)端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算及數(shù)據(jù)庫的讀寫等功能，客戶端實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)流程，并與服務(wù)端進(jìn)行信息交互。在服務(wù)器上安裝本發(fā)明的服務(wù)端程序(包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊)，在客戶機(jī)上安裝本系統(tǒng)的客戶端程序(包括參數(shù)設(shè)置模塊、需量預(yù)測(cè)與控制模塊、負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊)。 運(yùn)行客戶端，用戶根據(jù)需要對(duì)要監(jiān)控的用電線路信息進(jìn)行配置，如企業(yè)進(jìn)線的數(shù)據(jù)和各個(gè)重大用電車間或設(shè)備的進(jìn)線、各個(gè)線路上不同數(shù)據(jù)(有功功率、有功電度量等)的存儲(chǔ)周期與計(jì)算方式，以及需量的計(jì)算周期、滑差時(shí)間等參數(shù)信息，每條進(jìn)線或要控制線路本月的最大需量，配置結(jié)果被保存到數(shù)據(jù)庫。如圖1是各個(gè)功能模塊的關(guān)系圖，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上運(yùn)行的數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用服務(wù)器上運(yùn)行的數(shù)據(jù)計(jì)算與處理，關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上運(yùn)行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，客戶端運(yùn)行的配置、分析與控制。系統(tǒng)啟動(dòng)后，數(shù)據(jù)采集模塊與電力系統(tǒng)的通訊模塊進(jìn)行連接，采集已配置的線路的有功功率和有功電度量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊根據(jù)配置信息對(duì)有功功率和有功電度量進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)。有功功率的采集周期是5秒，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不需要計(jì)算直接存儲(chǔ)；有功電度量的采集周期是900 秒，累計(jì)數(shù)據(jù)需要做差運(yùn)算后再存儲(chǔ)；同時(shí)，該模塊也接受需量計(jì)算模塊計(jì)算的帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)，直接存儲(chǔ)數(shù)值和時(shí)間。需量計(jì)算模塊每間隔一個(gè)滑差時(shí)間(1分鐘)讀取當(dāng)前時(shí)刻前一個(gè)需量周期(15 分鐘)內(nèi)的有功功率的數(shù)據(jù)，計(jì)算出其時(shí)間平均值，并將計(jì)算結(jié)果和當(dāng)前時(shí)間發(fā)送給數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊。如圖2調(diào)度人員打開需量預(yù)測(cè)與控制模塊，可看到最大需量預(yù)警值(設(shè)定值)、當(dāng)前需量、預(yù)測(cè)需量、剩余可調(diào)功率等信息，以及報(bào)警信息。當(dāng)本周期預(yù)測(cè)需量大于設(shè)定值時(shí)， 系統(tǒng)報(bào)警。報(bào)警持續(xù)時(shí)間超過1分鐘，并啟動(dòng)優(yōu)化分析算法，根據(jù)剩余可調(diào)功率和時(shí)間選擇對(duì)設(shè)備調(diào)節(jié)最少又不影響生產(chǎn)的快速調(diào)節(jié)策略，并輸出相應(yīng)的控制方案信息，調(diào)度人員可選擇自動(dòng)執(zhí)行控制也可手動(dòng)執(zhí)行控制，執(zhí)行器會(huì)根據(jù)輸出的控制量和控制策略對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。也可不按照輸出的控制方案執(zhí)行控制。需量周期(15分鐘)結(jié)束時(shí)如果本周期需量大于當(dāng)前最大需量的值，則更新最大需量，否則時(shí)間自動(dòng)向前推進(jìn)一個(gè)滑差時(shí)間(1分鐘)， 從新計(jì)算新的需量、預(yù)測(cè)需量等信息。如圖3調(diào)度人員打開負(fù)荷控制方案和報(bào)警信息管理模塊，選擇時(shí)間范圍，查詢報(bào)警信息報(bào)警時(shí)刻最大需量、預(yù)測(cè)需量、引起需量增大的線路負(fù)荷信息、剩余調(diào)節(jié)時(shí)間；以及報(bào)警對(duì)應(yīng)的負(fù)荷控制方案負(fù)荷控制對(duì)象、負(fù)荷控制量。通過總結(jié)報(bào)警信息出現(xiàn)的情況以及對(duì)應(yīng)的負(fù)荷控制方案，更好的了解需量增加的原因，對(duì)經(jīng)常引起需量增加的車間或設(shè)備， 在制定以后生產(chǎn)計(jì)劃和用電計(jì)劃時(shí)可作為重點(diǎn)考慮對(duì)象，進(jìn)行合理的調(diào)配。如圖4調(diào)度人員或管理人員打開需量分析模塊，選擇分析時(shí)間段，比如一個(gè)計(jì)費(fèi)周期從2011-05-01 0:00:00到2011-05-31 235900，系統(tǒng)自動(dòng)查找超過最大需量設(shè)定值的時(shí)間段，并分析是哪些車間或設(shè)備的負(fù)荷增加引起的總需量增大，并給出解決方案，比如(1) 1#軋機(jī)開機(jī)時(shí)間與1#電爐冶煉開始時(shí)間疊加，建議開始時(shí)間錯(cuò)開15分鐘；(2)軋機(jī)在尖峰時(shí)段減少50kW負(fù)荷。生產(chǎn)調(diào)度人員就可以在后面的生產(chǎn)中制定更合理、更節(jié)能的計(jì)劃。也可以分析任意時(shí)間段(如昨天)的需量情況，以便調(diào)度人員更好的掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況和生產(chǎn)之前的關(guān)系，使得調(diào)度有詳細(xì)的數(shù)據(jù)依據(jù)。如圖5調(diào)度人員或管理人員打開分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊，選擇分析時(shí)間段，比如一個(gè)計(jì)費(fèi)周期從2011-05-01 0:00:00到2011-05-31 23:59:00，結(jié)合每天的產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過分析計(jì)算，給出最經(jīng)濟(jì)的日分時(shí)成本最小和日噸產(chǎn)品分時(shí)成本最小的分時(shí)電量分配方案，調(diào)度人員用于指導(dǎo)生產(chǎn)在不影響產(chǎn)量的進(jìn)行合理的調(diào)整。
系統(tǒng)在某鋼鐵企業(yè)安裝運(yùn)行，該企業(yè)有兩個(gè)變電站，總?cè)萘?80000kVA，通過實(shí)時(shí)的需量控制，顯著的降低了生產(chǎn)過程中短時(shí)高負(fù)荷導(dǎo)致最大需量增加的機(jī)率，需量分析和分時(shí)電費(fèi)分析工具為電力調(diào)度人員和管理人員提供了很好的分析方案，對(duì)最大需量、分時(shí)電量和分時(shí)電費(fèi)有非常清楚的認(rèn)識(shí)，結(jié)合詳細(xì)的數(shù)據(jù)提供精細(xì)化管理和調(diào)度，使事后的總結(jié)變成事前有計(jì)劃的調(diào)整?，F(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行一年多來，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了平衡負(fù)荷、消峰填谷、增加設(shè)備壽命的目的，累計(jì)為該企業(yè)節(jié)約電費(fèi)800多萬元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，硬件包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、客戶端PC、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；應(yīng)用服務(wù)器與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互， 應(yīng)用服務(wù)器與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取，客戶端PC與應(yīng)用服務(wù)器連接進(jìn)行信息交互；應(yīng)用模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、 需量預(yù)測(cè)與控制模塊、負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊；其中參數(shù)設(shè)置模塊、需量預(yù)測(cè)與控制模塊、負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊部署在客戶端機(jī)器；數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊部署在應(yīng)用服務(wù)器，關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集模塊部署在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；參數(shù)設(shè)置模塊與關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊連接， 傳遞對(duì)應(yīng)的參數(shù)；除數(shù)據(jù)采集外其他模塊都與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接，從數(shù)據(jù)庫讀取或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，從數(shù)據(jù)采集模塊獲取數(shù)據(jù)；需量預(yù)測(cè)與控制模塊、負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊與關(guān)系數(shù)據(jù)庫、需量計(jì)算模塊連接，從數(shù)據(jù)庫讀取信息，通過需量計(jì)算模塊讀取需量相關(guān)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的參數(shù)設(shè)置模塊，對(duì)系統(tǒng)用到的信息進(jìn)行配置；配置企業(yè)各個(gè)進(jìn)線、各個(gè)用電車間或設(shè)備進(jìn)線的不同采集項(xiàng)的存儲(chǔ)周期與存儲(chǔ)方式，以及需量的計(jì)算周期、滑差時(shí)間，每條要控制線路本月的最大需量，配置結(jié)果被保存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中；不同采集項(xiàng)包括有功功率、有功電度量；數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)時(shí)的自動(dòng)采集系統(tǒng)配置的電力系統(tǒng)的有功功率、有功電度量、無功電度量；數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊，從數(shù)據(jù)采集模塊讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算處理之后自動(dòng)將數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)方式和存儲(chǔ)周期根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)置；存儲(chǔ)需量計(jì)算模塊發(fā)來的帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫定期自動(dòng)清理過期數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)方式包括平均值、累計(jì)值、實(shí)時(shí)值；需量計(jì)算模塊，利用采集到的有功功率每分鐘計(jì)算一次前15分鐘內(nèi)的平均值，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)給數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)；需量預(yù)測(cè)與控制模塊，對(duì)每個(gè)需要監(jiān)控的線路，通過需量計(jì)算模塊進(jìn)行需量在線計(jì)算， 并應(yīng)用趨勢(shì)分析法進(jìn)行實(shí)時(shí)需量預(yù)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)需量超過最大需量設(shè)定值的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，并存儲(chǔ)報(bào)警信息至關(guān)系數(shù)據(jù)庫，當(dāng)報(bào)警持續(xù)時(shí)間1 3分鐘內(nèi)，提示可以調(diào)節(jié)的量和剩余的調(diào)節(jié)時(shí)間，并通過算法找到引起需量增大的車間或設(shè)備，給出每個(gè)要調(diào)節(jié)的車間或設(shè)備的具體負(fù)荷控制方案，然后根據(jù)優(yōu)先級(jí)自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)部分用電設(shè)備的負(fù)荷以達(dá)到平衡負(fù)荷、降低最大需量、降低用電成本的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊，查詢需量預(yù)測(cè)與控制模塊記錄的報(bào)警信息、負(fù)荷控制方案，包括報(bào)警時(shí)刻最大需量、預(yù)測(cè)需量、報(bào)警原因、剩余調(diào)節(jié)時(shí)間、負(fù)荷控制對(duì)象、負(fù)荷控制量；通過總結(jié)報(bào)警信息出現(xiàn)的情況以及對(duì)應(yīng)的負(fù)荷控制方案，了解需量增加的原因， 為制定未來的生產(chǎn)計(jì)劃和用電計(jì)劃提供參考；需量分析模塊，通過對(duì)過去一段時(shí)間內(nèi)的需量趨勢(shì)進(jìn)行分析，找到引起需量增大并超過設(shè)定值的時(shí)間段及原因，用于指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整以減少短時(shí)負(fù)荷增加引起需量增大；分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊，分析過去一段時(shí)間內(nèi)的尖峰平谷的用電量趨勢(shì)以及電費(fèi)情況，結(jié)合每天的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，在最大需量約束的前提下，通過優(yōu)化算法給出日分時(shí)成本和日噸產(chǎn)品分時(shí)成本最合理、最經(jīng)濟(jì)的分時(shí)電量分配方案，用于在不影響產(chǎn)量的情況下指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行合理的調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的優(yōu)化算法基于統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的分時(shí)電度量數(shù)據(jù)，在每小時(shí)的分時(shí)電度量數(shù)值不能超過最大需量數(shù)值的約束條件下，應(yīng)用最優(yōu)化算法，得到最經(jīng)濟(jì)的分時(shí)電量分配方案；包括兩個(gè)步驟(1)日分時(shí)最優(yōu)電費(fèi)方案，收集分析周期內(nèi)每天的分時(shí)電度量，設(shè)在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)有η天， 每天中尖峰平谷分別有共有對(duì)個(gè)電度量PPk，(ke
)，最大需量MD。在第i(e [Ι,η]) 天，分時(shí)電度量是PPik，(k e ^)，23])，尖峰平谷的電價(jià)分別是 力^[)^(^尖峰平谷電度量匯總分別是(^、(iFi、(iPi、(^，電費(fèi)總額Ci = (^iXPji+GFiXP^GpiXPpJGeiXPei ；Cmm =ItiinCiz'=l(其中即為最優(yōu)分時(shí)成本，Cmin對(duì)應(yīng)的分時(shí)用電PPik，(ke
)即為最k=Q優(yōu)分時(shí)用電方案，可作為未來用電計(jì)劃的重要參考；(2)日噸產(chǎn)品分時(shí)最優(yōu)電費(fèi)方案，在步驟一的基礎(chǔ)之上，加上產(chǎn)量信息，在第i(e[1，η])天，產(chǎn)品產(chǎn)量 Fi, (i e [1，η]) ；Cmm<MD即為噸產(chǎn)品最優(yōu)分z'=lk=Q時(shí)成本，Cmin對(duì)應(yīng)的分時(shí)用電PPik，(ke
)即為最優(yōu)噸產(chǎn)品分時(shí)用電方案，作為未來用電計(jì)劃的重要參考依據(jù)。
全文摘要
一種工業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷優(yōu)化系統(tǒng)，屬于企業(yè)電力負(fù)荷調(diào)度領(lǐng)域。一種工業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，硬件包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、客戶端PC、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，應(yīng)用服務(wù)器與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，應(yīng)用服務(wù)器與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取，客戶端PC與應(yīng)用服務(wù)器連接進(jìn)行信息交互；應(yīng)用模塊上包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊、需量計(jì)算模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、需量預(yù)測(cè)與控制模塊、負(fù)荷控制方案與報(bào)警信息管理模塊、需量分析模塊、分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化模塊。優(yōu)點(diǎn)在于，通過需量分析和分時(shí)電費(fèi)分析優(yōu)化，制定企業(yè)未來最小成本的用電計(jì)劃，達(dá)到移峰平谷、平衡負(fù)荷、增加用電設(shè)備壽命、降低企業(yè)用電成本的目的。
文檔編號(hào)G06Q50/06GK102376026SQ20111033703
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者于立業(yè), 張錚, 徐化巖, 曾玉嬌, 盛剛, 蘇勝石, 賈天云, 趙博, 黃霜梅 申請(qǐng)人:冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院