[发明专利]一种基于设备工况组合的能源调度系统

说明书

一种基于设备工况组合的能源调度系统，属于工业信息化领域。包括：设备工况定义管理模块、模型配置工具模块、调度模型模块和优化计算模块,四个模块均运行在调度计算机上，模块涉及的工况类型数据、工况能源介质特性数据、调度方案数据等均保存在关系数据库软件中，关系数据库软件运行在服务器上，调度计算机与服务器之间通过局域网连接。优点在于，将复杂的能源调度问题转化为设备的工况组合问题；提供通用的调度模型配置方案，并在模型中加入调整成本，以解决调整次数太频繁的问题，提高了模型的实用性。

技术领域

本发明属于工业信息化领域，特别是涉及一种基于设备工况组合的能源调度系统。

背景技术

在我国，工业企业消耗了超过三分之二的能源，是节能减排工作的重点。工业企业能源系统的运行规律与设备、原材料和产品种类等密切相关，是各种工况下设备产、用能规律的叠加。这里的工况指设备一段时间内的一种工作状态，例如运行、故障、停机等，不同工况下的产、用能规律不同。能源系统容易受生产、设备的影响，设备检修、停机等工况影响而波动，某些突发事件甚至会危及到能源系统安全。目前，在能源计划层面，企业每年或每月根据生产订单安排生产计划和设备检修计划，能源计划是根据产量和单位产量能耗进行较粗的平衡分配；在能源调度层面，每日排产只是提出能源需求，较少考虑对能源系统的冲击(例如集中用能、高峰期用电等)；在生产过程中，能源调度人员的精力主要放在处理各种异常工况以满足生产上，能源供应模式为粗线条的敞口供应，造成能源成本偏高、生产不稳定。

以钢铁企业煤气-蒸汽-电耦合问题为例，焦炉、高炉、转炉分别产生焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气，煤气的用户包括轧钢加热炉、石灰窑、矿渣制粉、蒸汽锅炉、燃气发电机组，燃气发电机组分为单一高炉煤气机组(CCPP)和混合煤气机组，由于高炉换炉和转炉间歇性生产，煤气存在波动，一般使用煤气柜来稳定管网压力；蒸汽来源包括蒸汽锅炉(余热锅炉)产汽、发电机组抽汽，主要用于炉料预热、伴热、高炉鼓风、取暖等，不可存储；电力一部分由燃气发电、余热发电、余压发电产生，不足的部分从电网购买，工业电价采用峰平谷分段计价，避峰就谷是企业降低用电成本的重要途径。可见，钢铁企业煤气-蒸汽-电是耦合联动的，煤气波动会影响蒸汽和电，最终通过外购电实现三者的平衡。

正常情况下，能源系统能够保持动态平衡，但各种设备故障、检修、停产时有发生，使平衡关系被打破，需要人为干预实现新的平衡。例如某一高炉休风，导致副产煤气量减少，会造成煤气柜位和管网压力迅速下降，若煤气柜位低于下限，将引发落地危险；相反的，假设发电机组检修，导致煤气量过剩，会使煤气柜位和管网压力上升，若煤气柜位高于上限，将引发冲顶危险。这种情况下就需要调度人员进行调节，虽然调度人员能保证煤气柜位在安全范围内，但是给出的调度方案很难是最优的。而上述情况只是描述了一种工况情形，如果多台设备同时发生故障，再考虑到分时电价的影响，调度人员需要针对煤气、蒸汽、电三种能源介质在多个时段(工况发生时段和电的峰平谷时段)，对煤气柜、发电机组、锅炉等多台设备的存储、消耗或产生量进行调节，是很难给出合适的调度方案的。可见，能源系统是一个多介质耦合、多工况叠加、多时段统筹的复杂系统，需要在保证生产安全前提下，通过优化达到能源消耗最小、效益最优的目标。

要解决这一复杂系统的优化问题，需要考虑以下四个方面：①首先要实现基于介质的不平衡量预测，而各种介质产耗设备数量众多，产耗量计量数据本身存在误差，使得采用总量预测得到不平衡量的方法工作量大、难以消除计量误差影响，需要一种预测不平衡量的可行方法；②其次，要考虑多时段特点，建立多时段平衡模型，多时段之间要考虑设备的调整速度；③再次，需要避免调整次数过于频繁，因为每次调整需要下达调度指令由现场人员操作设备，过于频繁的调整无法执行；④最后，要接入生产实际数据以获取当前产耗量，调度模型基于当前产耗量给出调整量。以上四个要点是本发明所针对的技术问题。