[发明专利]一种基于设备工况组合的能源调度系统

摘要

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。

主权项

1.一种基于设备工况组合的能源调度系统，其特征在于，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；能源调度的步骤如下：1)在设备工况定义管理模块定义设备工况类型，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，以及定义一段时间内设备的工况组合，每个工况定义了工况发生的起止时间、能源介质的初始值、结束值，在工况发生时段，系统会将由该工况引起的不平衡量加入模型中；2)在模型配置工具模块对变量、介质及约束条件进行配置，确定变量的上下限、价格、调整成本配置项，以及设置介质参数和特殊约束，将其保存并作为调度模型模块的参数和约束条件；3)在调度模型模块定义目标函数，根据步骤2)中模型配置的参数和约束条件，建立调度模型；4)在优化计算模块，将步骤1)中由工况组合预测信息得到的系统不平衡量和从现场各个设备产生或消耗的数据得到的当前产耗量作为模型的输入，对上述步骤2)和步骤3)建立的模型进行求解，模型求解失败则需返回步骤2)和步骤3)确保模型配置正确，模型求解成功则将调度方案以图表直观的方式显示，进行优化前后预期效果的对比和分析，并保存调度方案；所述的设备工况定义管理模块，包含设备工况类型定义、工况能源介质特性管理、工况组合工具三个部分:(1)设备工况类型定义，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，每种工况由一个名称作为助记符；(2)工况能源介质特性管理，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，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，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；(3)工况组合工具，提供可移动甘特图工具，甘特图的横坐标轴为时间、纵坐标轴为设备，甘特图上每个图块表示设备的一个工况，图块宽度表示工况的持续时间，不同类型的工况通过图块上的颜色和文本进行区分，横向拖动图块改变其开始、结束时间，从生产排程计划中提取生产设备的工况组合，或者直接从设备工况类型定义模块中选择设备工况进行组合；每个工况定义了工况发生的起止时间、能源介质的开始值、结束值，初始值和结束值根据实际数据确定，在工况发生时段，系统会将该工况引起的产耗变化情况加入模型中；工况发生时，能源系统的动态平衡被打破，工况引起的产耗变化量即为能源系统的不平衡量W，将不平衡量W输入模型中，由调度模型来平衡，因此要计算不平衡量W；由于在t(t₀≤t≤t_N)时段内有多种工况存在，设有K个工况类型，每种工况都设置了开始时间、结束时间和工况发生时段能源介质j的值随时间变化的函数f_k，j(t)；将t时段内所有K个工况的开始时间和结束时间提取出来，设总共有m个时间点，m≤2K，按时间先后顺序排列，并分别设置为t₁，t₂，...，t_m‑1，t_m；于是，将(t₀，t_N)时段划分为m+1段:(t₀，t₁)，(t₁，t₂)，…,(t_m‑1，t_m)，(t_m，t_N)，其中，(t₀，t₁)、(t_m，t_N)时段没有工况，不予考虑，故设l_i＝(t_i，t_i+1)，(1≤i≤m‑1)；每种能源介质j的不平衡量W_j是多时段的，根据上述的m‑1个时段分别求取，每个时段l_i的不平衡量是此时段内发生的工况的叠加，于是，可表示成：其中，(t_i，t_i+1)∈[(t₁，t₂)，(t₂，t₃)，...，(t_m‑1，t_m)]∈t，(t_i，t_i+1)是m‑1个时段中的一个时段，是某一种工况在(t_i，t_i+1)时段内的能源介质j的不平衡量，某种工况K_i发生的时间范围不在(t_i，t_i+1)时段内，则W_j是m‑1个时段能源介质j的不平衡量的集合，而每种工况中有多种能源介质发生变化，因此，系统的不平衡量W是N种能源介质的不平衡量W_j的集合。