一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型制造技术

本发明专利技术公开了一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，具体包括以下步骤：S1、通过数学建模思想，首先将制浆设备电力优化调度的实际问题转化为数学问题；S2、对数学问题进行定义并计算公式；S3、利用模拟退火算法进行迭代，最终得到在满足生产条件的前提下的最优设备调度方案和最小用电成本，本发明专利技术涉及电力调度技术领域。该基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，该模型采用模拟退火算法，合理分配碎浆机和磨浆机在峰平谷不同时间段内的加工时间，降低造纸企业用电成本，极大减少了由于人员的主观因素，或极易受疲劳、注意力不集中等因素影响而导致生产设备启停不及时，造成结果生产效率低下，人工成本高的问题。人工成本高的问题。人工成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型


[0001]本专利技术涉及电力调度
，具体为一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型。

技术介绍

[0002]近年来，在人们的生产生活中，对纸的需求量越来越大，这就导致了造纸企业的制浆设备要求越来越高，造纸工业是典型的高能耗工业部门之一，而中造纸过程总能耗最高的尤其是电能消耗，约占总能耗的半数以上，所以在保证企业具有较高生产水平的同时，我们必须保障造纸企业的绿色化和清洁化生产，推动造纸工业的健康发展以及优化转型，因此研究如何将能源消耗降低，尤其是电能消耗是造纸行业仍需重点关注的问题，为了缓解用电高峰期或者同时间段用电紧张的状况，针对工厂用电情况，中国部分地区实行不同时间区间不同电价的政策，主要分为峰、平和谷期，其中谷期电价是峰期电价的三分之一，生产调度是造纸企业实现高效率、高柔性和高可靠性得关键技术之一，也是企业生产管理的核心，生产调度方法和优化技术对现代造纸企业实现智能制造、降低能耗等方面具有十分重要的理论价值和现实意义。
[0003]综上所述，造纸行业降低能耗以及用电成本是待解决的问题，其中造纸企业的制浆工段存在大量的间歇性设备，通过优化这些设备的启停时间，可以有效实现造纸企业削峰填谷，降低用电成本，从而节能降耗，目前大多数造纸企业在间歇性用电设备的启停方面没有很好的计划约束，这是导致企业用电成本过高的原因之一，所以基于峰平谷期电价的不同，合理安排间歇性用电的设备生产计划，谷期多开机、平期少开机、峰期不开机，达到用电设备削峰填谷的目的，针对上述不足，本专利技术提供了一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，解决了目前造纸行业采用间歇性用电设备在启停方面没有很好的计划约束，造成用电量大且成本增高的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，具体包括以下步骤：
[0008]S1、通过数学建模思想，首先将制浆设备电力优化调度的实际问题转化为数学问题；
[0009]S2、对数学问题进行定义并计算公式；
[0010]S3、利用模拟退火算法进行迭代，最终得到在满足生产条件的前提下的最优设备调度方案和最小用电成本。
[0011]优选的，在所述步骤S2中设置模拟退火算法的初始参数，即包括自变量数量、搜索空间的范围、初始温度、终止温度、降温参数、Markov链长度以及搜索步长。
[0012]优选的，其中自变量数量定义为3，分别为碎浆机和磨浆机的峰、平、谷期的加工时长，搜索空间的范围为一天中峰、平和谷期加工时长的上下限，初始温度为100度。
[0013]优选的，其中终止温度为1或者0度，降温参数用来控制温度下降的幅度，Markov链长度即同一温度下，内循环运行次数，搜索步长为扰动时的控制参数。
[0014]优选的，在所述步骤S3中解空间内随机初始化本优化案例的解，并当作初始最优解(峰、平、谷期的加工时长)，然后通过初始化最优解计算出当前目标函数的值，即设备总用电成本，当作初始化的总最小用电成。
[0015]优选的，在所述步骤S3中的Markov链范围内，不断产生新解来优化更替初始解，直至超出Markov链范围。
[0016]优选的，具体稳定过程如下：
[0017]F1、扰动产生新解：在解空间内随机对某自变量(峰、平、谷期的加工时长)进行扰动产生新解，并计算其当前最小用电成本。
[0018]F2、判断新解是否优于当前解：判断新的最小用电成本是否小于当前最优解，如是则更新最优解(峰、平、谷期的加工时长)和目标函数值(最小用电成本)，否则根据Metropolis准则第二条判断是否接收新解(防止算法陷入局部最优)。
[0019]F3、判断是否达到迭代次数：即判断是否超出Markov链范围，如是则进行后一步，即判断是否到达终止温度，否则回到F1。
[0020]优选的，在所述步骤S3中判断是否到达终止温度，若没有到达，则进行温度下降，然后返回上一步，即稳定过程，若到达，则终止迭代，输出最优结果，即得到了在最佳的峰、平、谷期的加工时长配置下，所消耗的最小用电成本。
[0021](三)有益效果
[0022]本专利技术提供了一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型。具备以下有益效果：该基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，具体包括以下步骤：S1、通过数学建模思想，首先将制浆设备电力优化调度的实际问题转化为数学问题；S2、对数学问题进行定义并计算公式；S3、利用模拟退火算法进行迭代，最终得到在满足生产条件的前提下的最优设备调度方案和最小用电成本，该模型采用模拟退火算法，合理分配碎浆机和磨浆机在峰平谷不同时间段内的加工时间，降低造纸企业用电成本，减少能源消耗，通过自动调度优化模型，极大减少了由于人员的主观因素，或极易受疲劳、注意力不集中等因素影响而导致生产设备启停不及时，造成结果生产效率低下，人工成本高的问题。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]请参阅图1，本专利技术实施例提供一种技术方案：一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，目的是在满足生产的前提下，合理计划制浆用电设备的开关机时长，目的是降低用电成本，积极响应节能减排的号召，利用模拟退火算法，对造纸企业制浆线的设备进行电力优化调度，电力调度模型的不会随着设备的增加而陷入局部最优，具体包括以下步骤：
[0026]S1、通过数学建模思想，首先将制浆设备电力优化调度的实际问题转化为数学问题；
[0027]S2、对数学问题进行定义并计算公式，设置目标函数为碎浆机和磨浆机的最小用电成本，设置决策变量为碎浆机和磨浆机的峰、平、谷期的加工时长，设置约束条件为浆池液位；
[0028]S3、利用模拟退火算法进行迭代，最终得到在满足生产条件的前提下的最优设备调度方案和最小用电成本，迭代是重复反馈过程的活动，其目的通常是为了逼近所需目标或结果，每一次对过程的重复称为一次“迭代”，而每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值，重复执行一系列运算步骤，从前面的量依次求出后面的量的过程，此过程的每一次结果，都是由对前一次所得结果施行相同的运算步骤得到的，例如利用迭代法*求某一数学问题的解，对计算机特定程序中需要反复执行的子程序*(一组指令)，进行一次重复，即重复执行程序中的循环，直到满足某条件为止，亦称为迭代。
[0029]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、通过数学建模思想，首先将制浆设备电力优化调度的实际问题转化为数学问题；S2、对数学问题进行定义并计算公式；S3、利用模拟退火算法进行迭代，最终得到在满足生产条件的前提下的最优设备调度方案和最小用电成本。2.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，其特征在于：在所述步骤S2中设置模拟退火算法的初始参数，即包括自变量数量、搜索空间的范围、初始温度、终止温度、降温参数、Markov链长度以及搜索步长。3.根据权利要求2所述的一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，其特征在于：其中自变量数量定义为3，分别为碎浆机和磨浆机的峰、平、谷期的加工时长，搜索空间的范围为一天中峰、平和谷期加工时长的上下限，初始温度为100度。4.根据权利要求2所述的一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，其特征在于：其中终止温度为1或者0度，降温参数用来控制温度下降的幅度，Markov链长度即同一温度下，内循环运行次数，搜索步长为扰动时的控制参数。5.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的造纸企业用电调度模型，其特征在于：在所述步骤S3中解空间内随机初始化本优化案例的解，并当作初始最优解(峰、平、谷期的加工时长...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，史成洁，王茂森，张文，牛少彰，
申请(专利权)人：浙江砖助智连科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：