面向制浆过程的错峰用电调度优化模型研究及工业验证

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随着市场竞争日趋激烈,如何在生产环节降低成本是造纸企业必须考虑的问题。在碎浆和打浆工段组成的制浆过程中,制浆过程的作业方式是间歇的,制浆设备根据生产需要进行启停。我国各地工业用电实行分时电价制度,在制浆过程中如何控制设备的启停会对生产成本产生较大影响。通过控制制浆设备启停的方式错峰用电有助于企业降低生产成本。制浆过程错峰用电难点较多,需要做好制浆过程和纸机端的协同,在保证用电成本最低的同时兼顾设备的工作特性。人工经验错峰用电效果不佳,导致企业制浆过程的用电成本处于较高水平。为了解决造纸企业制浆过程用电成本过高的问题,本研究以两种不同用电方式的制浆过程为研究对象,针对不同研究对象特点建立调度模型。首先,对制浆线进行分析,确定制浆过程数学描述方程,采集建模所需要的数据。工业数据在采集过程中由于传感器或网络通信的问题会出现数据缺失、数据异常等情况,因此对数据进行预处理。其次,针对外购电模式下的制浆过程,以制浆设备的用电成本最优为目标,以浆池液位为基本约束,基于制浆过程的数学描述建立了调度模型。将企业1,V浆线作为案例进行研究,采用单纯形法、贪心算法,动态规划法对问题进行求解,并针对生产过程中情况多变的特点设计了动态调度策略,保证模型的准确性。结果表明该模型可为工厂降低7%左右的制浆段用电成本,证明了调度模型的有效性和稳定性。再次,针对混合用电模式下的制浆过程,以总用电成本最优为目标,以浆池液位为基本约束,基于制浆过程的数学描述建立了调度模型。以企业2的制浆线作为案例进行研究,使用内点法、分支定界法,动态规划法求解之后进行对比分析确定了适合案例的求解算法,根据不同的调度策略进行动态调度。结果表明该模型能为企业降低4%左右的制浆设备用电成本。最后,开发了对应的功能模块,将模型部署到企业1,V浆线进行应用。模型2021年7月份在企业上线开始投入使用。从企业方获得了2021年7月至10月模型运行效果的相应数据,数据表明该企业使用模型之后制浆过程设备的加权电价分别降低了5.85%、6.85%、5.14%、8.11%,充分证明了该模型的有效性与稳定性。
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