鋼鐵能源介質(zhì)預(yù)報(bào)及動(dòng)態(tài)配置計(jì)劃研究.pdf

1、我國(guó)是能源消費(fèi)大國(guó)，單位產(chǎn)品能耗平均比世界先進(jìn)水平高47％。而鋼鐵行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗中所占比重約為10％，是高能耗行業(yè)，并且其能源成本約占鋼鐵生產(chǎn)成本的1/3，能源利用率低，節(jié)能潛力巨大。
　　本文以鋼鐵企業(yè)典型能耗工序?yàn)楸尘埃瑢?duì)能源介質(zhì)消耗進(jìn)行預(yù)報(bào)，科學(xué)計(jì)量各工序能源介質(zhì)在未來(lái)一段展望期內(nèi)的消耗，然后以能源介質(zhì)預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，對(duì)能源動(dòng)態(tài)配置計(jì)劃進(jìn)行了研究。最終現(xiàn)實(shí)能源配置計(jì)劃的優(yōu)化，最外層為能源動(dòng)態(tài)配置，而能源配置過(guò)程中能源介質(zhì)的

2、需求通過(guò)嵌在內(nèi)層的預(yù)報(bào)來(lái)獲取，實(shí)現(xiàn)帶預(yù)報(bào)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置。本文的主要工作如下:
　　1)根據(jù)鋼鐵企業(yè)能源介質(zhì)預(yù)測(cè)的特點(diǎn)建立了馬爾科夫決策過(guò)程(Markov Decision Processes，簡(jiǎn)稱(chēng)MDP)預(yù)測(cè)模型。影響鋼鐵企業(yè)能源介質(zhì)消耗量的因素很多，如產(chǎn)量和氣溫，它們都具有隨機(jī)性，而且要求實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，并且缺乏對(duì)于能源介質(zhì)消耗量機(jī)理的認(rèn)識(shí)，但是卻有著長(zhǎng)期積累的大量歷史數(shù)據(jù)，本文將能源需求預(yù)報(bào)問(wèn)題投射在隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概率框架內(nèi)

3、建立了隨機(jī)MDP模型，有效處理了不確定性及適合鋼鐵能耗介質(zhì)實(shí)時(shí)在線(xiàn)預(yù)報(bào)。
　　2)針對(duì)鋼鐵企業(yè)能源介質(zhì)MDP預(yù)報(bào)模型的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了近似動(dòng)態(tài)規(guī)劃(Approximate dynamic programming，ADP)算法。由于問(wèn)題的隨機(jī)性及MDP預(yù)測(cè)模型中沒(méi)有狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率的知識(shí)，因此無(wú)法用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法精確求出解最優(yōu)解，并且系統(tǒng)狀態(tài)的離散程度會(huì)使問(wèn)題產(chǎn)生巨大規(guī)模，用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解也會(huì)面臨維數(shù)災(zāi)的問(wèn)題。根據(jù)ADP的優(yōu)點(diǎn)，即它完全是無(wú)模型

4、的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法，對(duì)環(huán)境具有高度適應(yīng)性，克服了動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法和增強(qiáng)學(xué)習(xí)的維數(shù)災(zāi)問(wèn)題。本文把預(yù)報(bào)問(wèn)題投射在隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概率框架內(nèi)，用ADP方法來(lái)求解，能有效處理不確定性，并且采用Robbins-Monro隨機(jī)近似方法給出ADP算法策略。
　　3)提出了帶有需求動(dòng)態(tài)更新的能源配置計(jì)劃。傳統(tǒng)的能源配置計(jì)劃都假定能源需求是恒定的，然而根據(jù)我們從實(shí)際中提煉出來(lái)的新問(wèn)題，需求是隨時(shí)間變化的，在這種情況下本文提出帶有需求動(dòng)態(tài)更新的能源配置計(jì)劃模型

5、，該模型以最小化生產(chǎn)過(guò)程中的總成本為目標(biāo)，而能源介質(zhì)的需求量動(dòng)態(tài)更新。
　　4)根據(jù)帶有需求動(dòng)態(tài)更新的能源配置計(jì)劃模型的特點(diǎn)，在能源介質(zhì)需求預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了求解算法。模型最外環(huán)是動(dòng)態(tài)規(guī)劃，動(dòng)態(tài)規(guī)劃的每個(gè)節(jié)點(diǎn)是線(xiàn)性規(guī)劃模型，而線(xiàn)性規(guī)劃模型中的每個(gè)能源需求量是動(dòng)態(tài)更新的，開(kāi)發(fā)出具有三層結(jié)構(gòu)的算法最外環(huán)用前向動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法求解，對(duì)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)性規(guī)劃模型用CPLEX求解，而線(xiàn)性規(guī)劃的每個(gè)能源介質(zhì)預(yù)報(bào)點(diǎn)用ADP算法求解。