本發(fā)明屬于電能利用的，涉及了一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、

2、工商業(yè)的用戶在綠色低碳轉(zhuǎn)型背景下面臨著重大的節(jié)能降本壓力，需要采取一系列措施來減少能源消耗和碳排放，以滿足全球氣候變化目標和法規(guī)要求，這對于工商業(yè)用戶的可持續(xù)發(fā)展和競爭力至關(guān)重要。除了設(shè)備節(jié)能改造、可再生能源利用等措施，工商業(yè)用戶可通過利用自身靈活性資源參與電力市場，進而更好地管理電力采購成本。

3、然而現(xiàn)階段，工商業(yè)用戶參與電力市場面臨進一步地明確資源可調(diào)節(jié)能力、加深政策與規(guī)則認知、增加技術(shù)與成本投入、提升精細化管理和自動控制水平等難點。同時，目前國內(nèi)外的相關(guān)資料大都針對常規(guī)的需求側(cè)分布式資源研究，但是少有面向工業(yè)負荷的靈活性資源和需求響應(yīng)的相關(guān)研究和應(yīng)用案例，為此針對特定工業(yè)負荷開展電力市場環(huán)境下的優(yōu)化調(diào)度方法研究具有重要的價值和意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述的問題，提供一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)和設(shè)備。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，采用如下技術(shù)方案：

3、對污水處理系統(tǒng)進行預處理，構(gòu)建污水處理廠的工藝流程架構(gòu)；

4、根據(jù)污水處理廠的工藝流程架構(gòu)，構(gòu)建各個污水處理環(huán)節(jié)的用能數(shù)字孿生模型；

5、考慮電力市場背景的情況結(jié)合電力需求響應(yīng)市場，構(gòu)建電力市場背景下的污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度模型。

6、優(yōu)選的，所述構(gòu)建污水處理廠的工藝流程架構(gòu)，包括如下步驟：

7、分析構(gòu)建該工藝流程架構(gòu)需要的用電設(shè)備；

8、根據(jù)選定的備選建模設(shè)備，分析這些備選建模設(shè)備用電的可調(diào)節(jié)能力；

9、分析污水處理系統(tǒng)中的蓄能裝置；

10、構(gòu)建出污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的架構(gòu)。

11、優(yōu)選的，所述分析構(gòu)建該工藝流程架構(gòu)需要的用電設(shè)備，具體包括：

12、獲取該污水處理系統(tǒng)的歷史用電數(shù)據(jù)，計算該污水處理系統(tǒng)中各個用電設(shè)備的用電量占比eupv；

13、設(shè)定用電設(shè)備構(gòu)建該工藝流程架構(gòu)的條件，滿足eupv≥θ，則該用電設(shè)備作為備選建模設(shè)備；

14、其中，θ是用電設(shè)備滿足構(gòu)建該工藝流程架構(gòu)的最小用電量占比值。

15、優(yōu)選的，所述污水處理廠的工藝流程架構(gòu)，包括：預處理提升泵、水解酸化池、水解酸化設(shè)備、生化處理池、生化處理設(shè)備、曝氣風機、過濾池、過濾機消毒設(shè)備、尾水池、尾水提升泵、進水池。

16、優(yōu)選的，所述預處理提升泵屬于變頻調(diào)速的設(shè)備，預處理提升泵的用電功率與其自身的抽水流量，滿足如下公式：

17、

18、其中，為t時段所有預處理提升泵的用電功率；為第i臺預處理提升泵的額定抽水流量；為第i臺預處理提升泵的額定用電功率；表示第i臺預處理提升泵的用電功率；表示第i臺預處理提升泵抽出的水流量。

19、優(yōu)選的，所述曝氣風機屬于變頻調(diào)速的設(shè)備，曝氣風機的用電功率與其的送風量之間，滿足如下公式：

20、

21、其中，為t時段所有曝氣風機用電功率；為t時段第j臺曝氣風機的額定送氣量；為t時段第j臺曝氣風機的額定用電功率；表示第i臺曝氣風機的送風量。

22、優(yōu)選的，所述構(gòu)建得到電力市場背景下的污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度模型，優(yōu)化調(diào)度方法的目標函數(shù)為成本最小化，滿足如下公式：

23、

24、其中，c為運行成本；r為參與電力需求響應(yīng)市場的收入；pt為預測的電力市場分時電價；表示預測的電力需求響應(yīng)市場的補貼價格；表示污水處理廠可調(diào)節(jié)部分部分的總用電量；

25、pbase,t表示污水處理廠的運行基線；δt為時段長度，如果以1小時為一個時段的長度，則全天可分為24個時段，tmax＝24。

26、第二方面，本發(fā)明提供了一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

27、一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括污水處理廠工藝流程架構(gòu)的構(gòu)建模塊、污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的構(gòu)建模塊、污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度方法的構(gòu)建模塊；

28、所述污水處理廠工藝流程架構(gòu)的構(gòu)建模塊，用于對污水處理系統(tǒng)預處理，構(gòu)建污水處理廠的工藝流程架構(gòu)；

29、污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的構(gòu)建模塊，用于根據(jù)污水處理廠的工藝流程架構(gòu)，構(gòu)建各個污水處理環(huán)節(jié)的用能數(shù)字孿生模型；

30、污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度方法的構(gòu)建模塊，用于考慮電力市場背景的情況結(jié)合電力需求響應(yīng)市場，構(gòu)建得到電力市場背景下的污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度模型。

31、第三方面，本發(fā)明提供了一種計算機存儲介質(zhì)，采用如下的技術(shù)方案：

32、一種計算機存儲介質(zhì)，存儲有一個或多個程序，當所述一個或者多個程序被執(zhí)行時，可以實現(xiàn)上述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法。

33、第四方面，本發(fā)明提供了一種設(shè)備，采用如下的技術(shù)方案：

34、一種設(shè)備，包括處理器、通信接口、存儲器和通信總線；處理器、通信接口、存儲器通過通信總線相互間的通信；存儲器存儲有至少一個能夠被處理器加載并執(zhí)行上述的計算機存儲介質(zhì)中的程序。

35、綜上所述，本發(fā)明包括以下有益技術(shù)效果：

36、1.本發(fā)明結(jié)合污水處理系統(tǒng)的工藝流程架構(gòu)、設(shè)備可調(diào)節(jié)能力、能量存儲設(shè)備等分析結(jié)果，通過預處理構(gòu)建污水處理廠的用能數(shù)字孿生模型架構(gòu)，有助于更好地掌握污水處理廠內(nèi)的有效資源，為后續(xù)的優(yōu)化調(diào)度提供空間；

37、2.本發(fā)明構(gòu)建了污水處理廠的用能數(shù)字孿生模型架構(gòu)，基于該用能數(shù)字孿生模型充分反映污水處理廠內(nèi)各環(huán)節(jié)主要可調(diào)設(shè)備的用能特性，具有廣闊應(yīng)用前景，如可用于開展污水處理廠優(yōu)化調(diào)度、綜合能源管理、綠色低碳發(fā)展等系列研究；

38、3.本發(fā)明的優(yōu)化調(diào)度方法以成本最小化為目標，綜合考慮市場分時電價和電力需求響應(yīng)補貼，制定污水處理廠的日前優(yōu)化調(diào)度計劃，該優(yōu)化調(diào)度方法充分考慮電力市場特點，有助于降低污水處理廠的用能成本，提升企業(yè)競爭力。

技術(shù)特征：

1.一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述構(gòu)建污水處理廠的工藝流程架構(gòu)，包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述分析構(gòu)建該工藝流程架構(gòu)需要的用電設(shè)備，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述污水處理廠的工藝流程架構(gòu)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述預處理提升泵屬于變頻調(diào)速的設(shè)備，預處理提升泵的用電功率與其自身的抽水流量，滿足如下公式：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述曝氣風機屬于變頻調(diào)速的設(shè)備，曝氣風機的用電功率與其的送風量之間，滿足如下公式：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述構(gòu)建得到電力市場背景下的污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度模型，優(yōu)化調(diào)度方法的目標函數(shù)為運行成本最小化，滿足如下公式：

8.一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括污水處理廠工藝流程架構(gòu)的構(gòu)建模塊、污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的構(gòu)建模塊、污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度方法的構(gòu)建模塊；

9.一種計算機存儲介質(zhì)，其特征在于，存儲有一個或多個程序，當所述一個或者多個程序被執(zhí)行時，可以實現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項所述的一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法。

10.一種設(shè)備，其特征在于：包括處理器、通信接口、存儲器以及通信總線；存儲器存儲有至少一個能夠被處理器加載并執(zhí)行如權(quán)利要求9中的計算機存儲介質(zhì)中的程序。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電能利用的技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種污水處理廠用能數(shù)字孿生模型的優(yōu)化調(diào)度方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)和設(shè)備，該方法對污水處理系統(tǒng)進行預處理，構(gòu)建污水處理廠的工藝流程架構(gòu)；根據(jù)污水處理廠的工藝流程架構(gòu)，構(gòu)建各個污水處理環(huán)節(jié)的用能數(shù)字孿生模型；考慮電力市場背景的情況結(jié)合電力需求響應(yīng)市場，構(gòu)建電力市場背景下的污水處理廠日前優(yōu)化調(diào)度模型。本發(fā)明解決了特定工業(yè)負荷開展電力市場環(huán)境下的優(yōu)化調(diào)度方法研究的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：周曉,顏俊,金和平,劉益勇,劉潔,潘中奇,顏安,李存凱
受保護的技術(shù)使用者：中國長江三峽集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30