一种设备和工艺能效碳效优化方法和相关装置与流程

本发明属于工业能效碳效优化，具体涉及一种设备和工艺能效碳效优化方法和相关装置。

背景技术：

1、在新型电力系统建设背景下，电力与化石能源协同及精细化能碳管控已成为工业领域的主要工作方向。随着能源计量技术的不断发展，能碳管理正逐步从全厂粗放统计向工序级、设备级精细化管控转型，亟需构建涵盖监测、核算、溯源、优化及管控的全链条技术体系，以实现能效与碳效的综合提升。

2、工业领域存在大量电力与燃油/燃气耦合型设备，其多套独立工艺流程并行运行，电力与化石能源消耗深度联动。设备的用电工况直接影响燃料燃烧效率与碳排放，而燃料工况反向制约用电负荷分布，形成显著的电碳耦合特征。在此场景下，通过部署分路智能电表、燃油气计量表等终端获取多维度时序运行参数，已成为解构电、气、碳三者动态关联关系并支撑协同管控的重要手段。

3、现有技术中，多源计量数据通常处于独立存储状态且仅做静态统计关联，缺乏对电力与化石能源动态联动规律的深度解析，导致无法基于实测电量等运行数据精准拆分工序级间接碳排放，难以支撑动态工况下的精细化碳溯源与能碳协同优化。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种设备和工艺能效碳效优化方法和相关装置，以解决现有技术中多源电碳数据割裂且缺乏动态耦合规律深度解析，导致工序级精准碳核算缺失及能碳协同优化效果不稳定的问题。

2、第一方面，本发明提供一种设备和工艺能效碳效优化方法，包括如下步骤：

3、获取多源时序计量数据集；

4、利用多源时序计量数据集，基于分路智能电表与工艺流程的预设绑定映射关系进行工序用电溯源，得到各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据；

5、结合各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据，采用岭回归赋权算法构建三维电碳耦合特征矩阵，得到工序级电碳耦合规律量化结果；三维电碳耦合特征矩阵是以用电、燃料、碳排三类多源数据为输入，通过岭回归赋权进行自适应权重分配，量化工序内在能碳联动规律的多维耦合矩阵；

6、依据动态碳排放因子，核算各工序的能效与碳排放量，得到工序级能效碳效核算结果；

7、结合工序级电碳耦合规律量化结果与工序级能效碳效核算结果，按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化，得到设备与工艺的优化调控策略；

8、根据优化调控策略，下发控制指令至现场执行机构。

9、进一步的，利用多源时序计量数据集，基于分路智能电表与工艺流程的预设绑定映射关系进行工序用电溯源，得到各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据，包括：

10、对多源时序计量数据集进行预处理，得到有效计量数据；

11、根据预先建立的分路智能电表与各工艺流程的一一绑定映射关系，将有效计量数据中的电表实测分时数据按工序拆分，得到各工序的分时用电数据；

12、依据各工序对应的燃油气计量表实测数据，匹配各工序的燃油气消耗数据。

13、进一步的，结合各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据，采用岭回归赋权算法构建三维电碳耦合特征矩阵，得到工序级电碳耦合规律量化结果，包括：

14、以各工序的时序用电负荷序列、燃料消耗序列以及碳排放序列为输入数据，采用岭回归赋权算法对三类输入数据进行自适应权重分配，得到各工序的电碳耦合权重；

15、根据电碳耦合权重，计算时序相关系数、工况响应时延以及能耗联动比；

16、由时序相关系数、工况响应时延以及能耗联动比构成单工序三维电碳耦合特征矩阵，并利用碳耦合特征矩阵划分耦合强弱等级。

17、进一步的，依据动态碳排放因子，核算各工序的能效与碳排放量，得到工序级能效碳效核算结果，包括：

18、获取联动区域绿电占比与分时电价实时更新的电网动态碳排放因子，以及随燃料品类与燃烧工况更新的燃料动态碳排放因子；

19、将分路智能电表实测电量乘以电网动态碳排放因子，得到各工序间接碳排放量；

20、将燃油气计量表消耗量乘以燃料动态碳排放因子，得到各工序直接碳排放量；

21、由工序间接碳排放量与直接碳排放量叠加得到工序总碳排放量，结合工序有效产出计算工序碳效，并结合工序总输入能源计算工序综合能效。

22、进一步的，按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化中，第一级用电设备优化阶段包括：

23、锁定所有工艺流程参数与燃油气供给参数不变，以各工序配套用电设备为优化对象；

24、以单工序用电能效最大化、工序间接碳排最小化为优化目标，设置电气安全阈值、设备额定参数及电网电能质量要求为约束条件；

25、采用智能迭代算法进行寻优，当工序用电能效波动低于预设阈值或达到最大迭代次数时，判定用电工况收敛至最优稳态并输出最优用电参数。

26、进一步的，按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化中，第二级工艺流程优化阶段包括：

27、在用电设备达到最优稳态后启动，锁定第一级输出的最优用电参数不变；

28、以工序燃料供给、燃烧工况、设备联动时序及整套工艺流程为优化对象，以综合能效最大化、碳效最优及运行成本最低为多目标；

29、依据工序级电碳耦合规律量化结果中的耦合强弱等级调整参数调节步长，叠加燃料供给限值、设备安全工况、碳排放配额及工艺生产要求为约束条件，求解得到全局最优工艺调控策略。

30、第二方面，本发明提供一种设备和工艺能效碳效优化装置，包括：

31、多源数据采集模块，用于获取多源时序计量数据集；

32、工序用电溯源模块，用于利用多源时序计量数据集，基于分路智能电表与工艺流程的预设绑定映射关系进行工序用电溯源，得到各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据；

33、三维电碳耦合分析模块，用于结合各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据，采用岭回归赋权算法构建三维电碳耦合特征矩阵，得到工序级电碳耦合规律量化结果；三维电碳耦合特征矩阵是以用电、燃料、碳排三类多源数据为输入，通过岭回归赋权进行自适应权重分配，量化工序内在能碳联动规律的多维耦合矩阵；

34、工序级能碳核算模块，用于依据动态碳排放因子，核算各工序的能效与碳排放量，得到工序级能效碳效核算结果；

35、两级分层优化模块，用于结合工序级电碳耦合规律量化结果与能效碳效核算结果，按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化，得到设备与工艺的优化调控策略；

36、优化执行模块，用于根据优化调控策略，下发控制指令至现场执行机构。

37、第三方面，本发明提供一种计算机设备，设备包括处理器以及存储器：

38、存储器用于存储计算机程序，并将计算机程序的指令发送至处理器；

39、处理器根据计算机程序的指令执行如下步骤：

40、获取多源时序计量数据集；

41、利用多源时序计量数据集，基于分路智能电表与工艺流程的预设绑定映射关系进行工序用电溯源，得到各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据；

42、结合各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据，采用岭回归赋权算法构建三维电碳耦合特征矩阵，得到工序级电碳耦合规律量化结果；三维电碳耦合特征矩阵是以用电、燃料、碳排三类多源数据为输入，通过岭回归赋权进行自适应权重分配，量化工序内在能碳联动规律的多维耦合矩阵；

43、依据动态碳排放因子，核算各工序的能效与碳排放量，得到工序级能效碳效核算结果；

44、结合工序级电碳耦合规律量化结果与工序级能效碳效核算结果，按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化，得到设备与工艺的优化调控策略；

45、根据优化调控策略，下发控制指令至现场执行机构。

46、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

47、获取多源时序计量数据集；

48、利用多源时序计量数据集，基于分路智能电表与工艺流程的预设绑定映射关系进行工序用电溯源，得到各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据；

49、结合各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据，采用岭回归赋权算法构建三维电碳耦合特征矩阵，得到工序级电碳耦合规律量化结果；三维电碳耦合特征矩阵是以用电、燃料、碳排三类多源数据为输入，通过岭回归赋权进行自适应权重分配，量化工序内在能碳联动规律的多维耦合矩阵；

50、依据动态碳排放因子，核算各工序的能效与碳排放量，得到工序级能效碳效核算结果；

51、结合工序级电碳耦合规律量化结果与工序级能效碳效核算结果，按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化，得到设备与工艺的优化调控策略；

52、根据优化调控策略，下发控制指令至现场执行机构。

53、第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

54、获取多源时序计量数据集；

55、利用多源时序计量数据集，基于分路智能电表与工艺流程的预设绑定映射关系进行工序用电溯源，得到各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据；

56、结合各工序的分时用电数据与燃油气消耗数据，采用岭回归赋权算法构建三维电碳耦合特征矩阵，得到工序级电碳耦合规律量化结果；三维电碳耦合特征矩阵是以用电、燃料、碳排三类多源数据为输入，通过岭回归赋权进行自适应权重分配，量化工序内在能碳联动规律的多维耦合矩阵；

57、依据动态碳排放因子，核算各工序的能效与碳排放量，得到工序级能效碳效核算结果；

58、结合工序级电碳耦合规律量化结果与工序级能效碳效核算结果，按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化，得到设备与工艺的优化调控策略；

59、根据优化调控策略，下发控制指令至现场执行机构。

60、综上，本发明提供一种设备和工艺能效碳效优化方法和相关装置，该方法首先通过获取多源时序计量数据集，基于分路智能电表与工艺流程的预设绑定映射关系进行工序用电溯源，实现用电数据从全厂统计到工序拆分的跨越；随后采用岭回归赋权算法构建三维电碳耦合特征矩阵，量化电力、燃料、碳排三类数据的动态联动规律，打破传统电碳数据割裂的静态统计模式；在此基础上，利用动态碳排放因子核算各工序能效与碳排放量，实现每一块分路电表数据均可追溯对应工序碳排；进而按照先优化用电设备、后优化工艺流程的顺序进行两级分层优化，通过变量锁定机制消除电碳参数交叉干扰，保障节能降碳效果稳定；最后根据优化调控策略下发控制指令至现场执行机构，解决了现有技术中多源电碳数据割裂且缺乏动态耦合规律深度解析，导致工序级精准碳核算缺失及能碳协同优化效果不稳定的问题。