[发明专利]一种矿热炉能效在线调度决策方法

权利要求书

1.一种矿热炉能效在线调度决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采集工厂所有矿热炉的用电功率数据，用P_n(t)表示第n台炉子t时刻的用电功率，已知熔炼周期内工况变化情况，用S₁、S₂、S₃分别表示主熔工况、加料工况、排气工况；

步骤2、对步骤1采集的数据进行数据清洗和重采样，删除无效数据；

步骤3、将整个熔炼过程划分为多个需量周期T，根据企业与供电局约定好的最大用电功率设定最大需量限额P_D，其中，需量为在一个需量周期T中，测得用户用电功率的平均值；

步骤4、将一个需量周期T细分为五个时段，实测得前四个时段的功率实际值，并建立功率均值预测模型预测出第五个时段的功率P_n(t+5)，其中，功率均值预测模型采用以下公式：

式中，N表示矿热炉的总数量；t＝0,1,2,......，表示第t分钟；表示第n台炉子在t+1分钟测得的实际功率值；P_n(t+5)表示第n台炉子在t+5分钟的功率预测值，按照相同的方法，向前滚动预测；

步骤5、计算当前需量周期内的平均用电功率，判断是否满足最大需量约束条件，此时分两种情况进行调度决策：当满足条件时，采用单炉控制；当不满足条件时，采用群炉调度；

步骤6、采用在线滚动决策对接下来的每个需量周期进行调度决策，直至决策完整个熔炼周期，以实现矿热炉能效在线调度，其中：

在线滚动决策是指第一个需量周期内用第1、2、3、4时段的功率来预测第5时段的功率，再在第二个需量周期内用第2、3、4、5时段的功率来预测第6时段的功率，依次滚动预测接下来的每个时段内的需量，并按照步骤5的调度决策方法在熔炼周期内在线滚动决策。

2.根据权利要求1中所述的一种矿热炉能效在线调度决策方法，其特征在于，所述步骤3中的需量周期T为测量用户用电需求量的一个标准时间单位。

3.根据权利要求1中所述的一种矿热炉能效在线调度决策方法，其特征在于，所述步骤5中最大需量为在一个月内的所有需量测量周期中出现的最大平均功率，最大需量不能超过与供电局约定的需量限额，否则面临着罚款乃至停电的处罚；

最大需量约束条件如下：

式中分别为t-3、t-2、t-1、t分钟的功率实际值；P_n(t+1)、P_n(t+2)、P_n(t+3)、P_n(t+4)、P_n(t+5)分别为t+1、t+2、t+3、t+4、t+5时刻的功率预测值，P_D为需量限额。

4.根据权利要求1中所述的一种矿热炉能效在线调度决策方法，其特征在于，所述步骤5中的单炉控制是根据单台矿热炉的工况变化调整其用电功率设定值，而不考虑其它矿热炉用电情况，并通过自动控制系统调节三相电极的升降来改变电弧电阻，将矿热炉用电功率控制在设定值上；

群炉调度是指按工况分优先等级建立决策规则，快速根据优先级以及用电需量进行调度，按优先级从高到低执行卸载功率操作，处于排气工况的矿热炉禁止卸载功率操作，否则会加大生产事故的发生率、降低产品的质量，且每台矿热炉能够卸载的功率有一个阈值，用ΔP_y表示，当单台炉子需要卸载的功率ΔP超过阈值ΔP_y时，采取拉闸断电操作来控制需量在需量限额以内；

按照工业现场条件将工况分为三个优先等级，优先级从高到低为S₁、S₂、S₃，分别表示主熔工况、加料工况、排气工况；假设共有N台矿热炉，其中有m台炉子处于主熔工况，n台炉子处于加料工况，(N-m-n)台炉子处于排气工况；需要卸载的总功率用ΔP_z表示，ΔP_Z＝P-P_D，其中，P表示预测的功率值，P_D表示需量限额；

当单台矿热炉要卸载的功率小于ΔP_y时，执行按需卸载功率操作；当要卸载的功率大于等于ΔP_y时，执行拉闸断电操作；用P_S1、P_S2、P_S3分别表示处于主熔工况、加料工况、排气工况的单炉所需功率，ΔP_S1、ΔP_S2分别表示处于主熔工况、加料工况的单炉需要卸载的功率，则规则如下：

(1)当0≤ΔP_z＜m·ΔP_y时：对m台处于S₁工况的矿热炉进行功率卸载，每台卸载的功率为ΔP_S1＝ΔP_z/m；

(2)当m·ΔP_y≤ΔP_z＜m·P_S1时：在m台处于S₁工况的矿热炉中随机抽取i台炉子进行拉闸断电操作，i＝[ΔP_Z/P_S1]+1；

(3)当m·P_S1≤ΔP_z＜m·P_S1+n·ΔP_y时：对m台处于S₁工况的矿热炉进行拉闸断电操作，同时对n台处于S₂工况的矿热炉进行功率卸载，每台卸载的功率为ΔP_S2＝(ΔP_z-m·P_S1)/n；

(4)当m·P_S1+n·ΔP_y≤ΔP_z＜m·P_S1+n·P_S2时，对m台处于S₁工况的矿热炉进行拉闸断电操作，同时在n台处于S₂工况的矿热炉中随机抽取j台炉子进行拉闸断电操作，j＝[(ΔP_Z-m·P_S1)/P_S2]+1；

(5)当m·P_S1+n·P_S2≤ΔP_z＜m·P_S1+n·P_S2+(N-m-n)·P_S3时，将m台处于S₁工况的矿热炉和n台处于S₂工况的矿热炉进行拉闸断电操作，同时在(N-m-n)台处于S₃工况的矿热炉中随机抽取q台进行拉闸断电操作，q＝[(ΔP_Z-m·P_S1-n·P_S2)/P_S3]+1。