[发明专利]一种基于设备工况组合的能源调度系统和方法

说明书

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生产线上多台设备工况组合的能源调度系统和方法。

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。在工业企业生产中，各种原材料在能源的作用下，通过生产线上的设备完成物理、化学性质转变而最终成为产品。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。工业企业能源调度人员的职责是，在满足生产需要的前提下使能源使用成本尽可能低，这就要求调度人员制定能源调配方案以适应各种工况变化，能源调配方案既要满足生产要求又要经济可行。对于工业用电，尖峰时段电价往往是谷时段电价的两倍以上，如果再考虑最大需量因素，能源调配方案不当往往会增加企业的用能成本。对于企业自产的能源介质（例如煤气、氧气），多台机组同时、集中使用会造成煤气柜位或管网压力迅速下降，不仅影响使用还会影响系统安全。

假设设备数量为N台，设备工况类型为S种，能源介质种类为M种，则能源调度问题的组合空间∑=N×S×M。企业规模、产品类型增加到一定程度后，调度人员就无法针对多种复杂工况组合做出调度方案，也谈不上对方案的经济性进行评价。目前的现状是，每年或每月，企业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；在每日生产排程中，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）；实际生产过程中，能源调度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。

与调度有关的研究多集中在生产调度方面。例如，中国专利局2008年11月12日公开的合肥工业大学申请的专利《基于实时工况的变权式随机调度方法》（CN101303597）是针对生产调度不确定问题影响下的重调度问题，2006年5月24日公开的上海宝信软件股份有限公司申请的专利《炼钢连铸生产工艺中的出钢计划排程方法》（CN1775416）是针对间歇炼钢适应连续铸钢的生产排程问题。也有针对单一设备的能源调度，如2011年4月20日公布的上海宝信软件股份有限公司申请的专利《基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法》（CN102021312）。另有一些利用数学规划方法将调度问题归结为最优化问题的研究，因其只适用于某些特定工况组合，且与调度人员的可交互性差，不能解决本发明所针对的技术问题。

可见，工业企业能源系统的运行规律是各种工况下设备产、用能规律的叠加；工业企业目前的能源计划和调度仍是以满足生产需要为主的敞口供应模式，能源成本偏高、系统不稳定；有关调度的研究主要集中在生产排程方面，调度算法多为数学规划方法，不能解决多种复杂工况组合下的能源精细化调度问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于设备工况组合的能源调度系统和方法，解决多种复杂工况组合下的能源精细化调度问题，提供易于交互的能源调度系统，从而帮助能源调度人员提高调度水平和反应速度，降低能源成本，提高生产稳定性。

本发明用工况来表达设备的状态，并记录该工况下能源介质消耗或发生的数据，提供可移动甘特图工具定义一段时间内各种设备的工况组合，自动生成该段时间内能源介质的平衡情况，并根据能源介质的峰平谷价格对方案进行经济性评价，提供工具对满意的方案进行保存和回放。

本发明的能源调度系统包括：设备工况类型定义模块、工况能源介质特性管理模块、工况组合工具模块、能源介质平衡模块、经济性评价模块、调度方案保存与回放模块等六个模块,六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，所说的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。各模块的功能如下：

设备工况类型定义模块，根据设备类型、规格，以及原材料、产成品的类型、规格不同，定义各种工况，典型的工况如：运行、故障、停机、升温、保温、降温等，每种工况由一个名称作为助记符，包含工况持续时间等信息，设备的工况类型可以由调度人员根据实践经验逐渐丰富；

工况能源介质特性管理模块，定义设备在某工况下发生、消耗能源介质的种类以及数量随时间的变化规律，可以用典型样本数据或数量-时间函数关系式来表征这一规律，对已发生的工况，可以直接从历史数据中抽取该工况时间范围内的能源介质数据作为样本；