基于日负荷预测的造纸生产线分时电价用电优化调度方法与流程

本发明涉及生产线集中调度控制，尤其涉及一种基于日负荷预测的造纸生产线分时电价用电优化调度方法。

背景技术：

1、造纸生产线通常包括制浆设备、浆池输送设备和抄纸设备等多个连续关联的生产单元。制浆设备的供给节拍、浆池输送设备的输送状态以及抄纸设备的消耗节拍之间需要保持协调，浆池液位则反映了制浆供给与抄纸消耗之间的缓冲状态。在分时电价时段作为生产调度周期划分依据的场景下，造纸生产线还需要结合当前排产计划对不同生产调度周期内的生产运行负荷进行安排。

2、现有造纸生产线的调度方式通常依据日负荷预测结果、人工排产计划和浆池液位经验范围，预先确定制浆设备的运行负荷和抄纸设备的运行节拍。当生产现场发生波动时，再由操作人员根据抄纸车速、制浆流量和浆池液位变化对部分设备进行人工调整，或者在固定生产时段内对制浆设备进行保持、降负荷或恢复运行处理。

3、但是，上述方式对抄纸设备运行状态突变的响应不足，难以及时利用实时运行数据修正日负荷预测序列，也难以在抄纸设备负荷下降、关键工艺温度偏离和设备运行状态变化同时出现时准确识别状态突变。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于日负荷预测的造纸生产线分时电价用电优化调度方法，用以解决现有造纸生产线在分时电价对应的生产调度周期内，难以根据制浆设备、浆池输送设备和抄纸设备的实时运行状态对日负荷预测序列进行生产线状态校正，且在抄纸设备发生运行异常时难以及时量化工序供需失配量、浆池缓冲裕度并形成面向多个生产设备的集中控制指令的问题。

2、本发明的技术方案为：本发明提供了基于日负荷预测的造纸生产线分时电价用电优化调度方法，包括：生产线集中调度控制器获取制浆设备、浆池输送设备和抄纸设备在分时电价对应的生产调度周期内的实时运行数据，提取制浆流量、抄纸车速、浆池液位、浆池输送状态、关键工艺温度和设备运行状态，并据此对日负荷预测序列进行生产线状态校正，得到校正生产运行负荷序列；将所述校正生产运行负荷序列中与抄纸设备对应的当前运行负荷与预设基准运行负荷区间比较，并结合所述关键工艺温度和所述设备运行状态判断抄纸设备是否发生运行异常，在所述抄纸设备对应的当前运行负荷低于区间下限且所述运行异常满足预设突变条件时，生成状态突变信号；根据所述状态突变信号，调取当前排产计划和工序节拍约束，确定制浆设备供给能力与抄纸设备消耗能力之间的工序供需失配量，并结合所述浆池液位和液位安全区间计算浆池缓冲裕度；根据所述工序供需失配量、所述浆池缓冲裕度和所述状态突变信号，确定制浆设备的生产负荷调节方向和幅度，并根据浆池输送状态确定浆池输送设备的有效输送能力，基于所述有效输送能力对调节后的制浆设备供给量和抄纸设备消耗量中的至少一项进行修正，生成预测浆池液位变化序列；根据所述预测浆池液位变化序列、作为生产调度周期时间约束的分时电价时段边界以及基于抄纸设备当前运行状态确定的抄纸设备预计恢复时间，生成目标生产调度计划，并将其转换为作为集中控制指令的制浆设备生产负荷给定指令、浆池输送设备输送状态指令以及抄纸设备运行保持指令。

3、优选地，所述对日负荷预测序列进行生产线状态校正，包括：根据制浆设备的制浆流量和抄纸设备的抄纸车速确定工序节拍变化量；根据所述关键工艺温度相对于预设温度区间的偏离程度确定工艺状态偏移量；根据制浆设备、浆池输送设备和抄纸设备的设备运行状态确定设备运行偏移量；基于所述工序节拍变化量、所述工艺状态偏移量以及所述设备运行偏移量，对所述日负荷预测序列中对应生产调度周期的预测值进行修正。

4、优选地，所述生成状态突变信号，包括：获取所述抄纸设备当前运行负荷的负荷下降量、所述关键工艺温度的温度偏离量以及所述抄纸设备的运行状态标识变化结果；在所述负荷下降量超过负荷下降阈值、所述温度偏离量超过温度偏离阈值，并且所述运行状态标识变化结果表征抄纸设备由正常运行状态切换为低速保持状态、运行保持状态、恢复准备状态和异常停机状态中的至少一种状态时，提取负荷下降时刻与温度偏离时刻之间的时间差；当所述时间差满足预设同步条件时，根据所述负荷下降量和所述运行状态标识变化结果生成所述状态突变信号。

5、优选地，所述确定制浆设备供给能力与抄纸设备消耗能力之间的工序供需失配量，包括：从所述校正生产运行负荷序列和所述当前排产计划中提取制浆设备生产负荷段和抄纸设备运行负荷段；根据预设的生产负荷与物料处理能力对应关系，将所述制浆设备生产负荷段转换为制浆供给能力，并将所述抄纸设备运行负荷段转换为抄纸消耗能力；计算所述制浆供给能力与所述抄纸消耗能力之间的差值，得到所述工序供需失配量。

6、优选地，所述结合所述浆池液位和液位安全区间计算浆池缓冲裕度，包括：根据所述浆池液位与所述液位安全区间的上限之间的距离确定上行缓冲裕度；根据所述浆池液位与所述液位安全区间的下限之间的距离确定下行缓冲裕度；根据所述工序供需失配量的方向，从所述上行缓冲裕度和所述下行缓冲裕度中确定目标缓冲裕度；根据所述工序供需失配量的大小对所述目标缓冲裕度进行修正，得到所述浆池缓冲裕度。

7、优选地，所述确定制浆设备的生产负荷调节方向和幅度，包括：当所述工序供需失配量表征制浆供给能力大于抄纸消耗能力，并且所述浆池缓冲裕度小于缓冲裕度阈值时，将制浆设备的生产负荷调节方向确定为降负荷方向；根据预设的生产负荷与物料处理能力对应关系，将所述工序供需失配量反向折算为制浆设备理论生产负荷调节幅度，并根据所述理论生产负荷调节幅度、所述浆池缓冲裕度以及预设调节限幅值，确定制浆设备的生产负荷调节幅度；当所述浆池缓冲裕度不小于所述缓冲裕度阈值时，生成保持当前生产节拍的调度指令。

8、优选地，所述生成预测浆池液位变化序列，包括：根据所述当前排产计划中的生产批次信息和所述制浆设备的生产负荷调节幅度，确定浆池在预设时间窗内的输送修正前预测入浆量；根据抄纸设备的当前运行状态，以及由抄纸设备运行异常对应的状态保持记录、现场恢复确认信息和历史同类运行异常恢复统计数据中的至少一项确定的预计恢复时间，确定浆池在所述预设时间窗内的输送修正前预测出浆量；根据所述浆池输送状态以及预设的输送状态与有效输送能力对应关系，对所述输送修正前预测入浆量和所述输送修正前预测出浆量中的至少一项进行修正，得到预测入浆量和预测出浆量；以所述浆池液位为初始液位，根据所述预测入浆量与所述预测出浆量之间的差值，逐时段计算所述预测浆池液位变化序列。

9、优选地，所述生成目标生产调度计划，包括：基于所述制浆设备的生产负荷调节方向和幅度、浆池输送设备的输送状态可选范围以及由所述抄纸设备预计恢复时间确定的抄纸设备运行保持时间，生成多个候选生产调度计划；根据各候选生产调度计划对应的预测浆池液位变化序列，判断未来浆池液位是否接近所述液位安全区间的边界；剔除使对应的预测浆池液位变化序列超出所述液位安全区间的候选生产调度计划；在剩余候选生产调度计划中，结合作为生产调度周期时间约束的所述分时电价时段边界、所述抄纸设备预计恢复时间以及造纸生产线运行约束，确定目标生产调度计划。

10、优选地，所述将所述目标生产调度计划转换为集中控制指令之后，还包括：采集执行所述集中控制指令后的实际浆池液位、实际设备运行负荷以及实际设备运行状态；根据所述实际浆池液位与所述预测浆池液位变化序列之间的液位偏差，以及所述实际设备运行负荷与所述校正生产运行负荷序列之间的负荷偏差，判断所述目标生产调度计划的执行偏差；当所述执行偏差超过预设偏差阈值时，将所述实际浆池液位、实际设备运行负荷以及实际设备运行状态作为下一生产调度周期的状态校正输入，并更新下一生产调度周期中与制浆设备生产负荷、浆池输送状态和抄纸设备运行保持时间对应的排产执行参数。

11、优选地，所述在剩余候选生产调度计划中确定目标生产调度计划，包括：将所述分时电价时段边界与所述预测浆池液位变化序列进行对齐，根据候选生产调度计划中的制浆设备生产负荷给定时段与所述分时电价时段边界划分得到的生产调度时段之间的重合比例，确定生产时段适配结果，并根据所述预测浆池液位变化序列与所述液位安全区间边界之间的最小距离归一化确定液位安全结果；根据所述抄纸设备预计恢复时间与候选生产调度计划中制浆设备生产负荷恢复时刻之间的时间差归一化确定恢复衔接结果；根据所述生产时段适配结果、所述液位安全结果以及所述恢复衔接结果计算综合评价值，将综合评价值最大的候选生产调度计划确定为所述目标生产调度计划；当多个候选生产调度计划的综合评价值相同时，将液位安全结果较大的候选生产调度计划确定为所述目标生产调度计划；将所述目标生产调度计划转换为制浆设备生产负荷给定指令、浆池输送设备输送状态指令以及抄纸设备运行保持指令。

12、本发明的有益效果在于：本发明通过生产线集中调度控制器获取制浆设备、浆池输送设备和抄纸设备的实时运行数据，并基于制浆流量、抄纸车速、浆池液位、关键工艺温度和设备运行状态对日负荷预测序列进行生产线状态校正，使调度依据能够反映造纸生产线的当前运行状态；通过在抄纸设备运行负荷下降且运行异常满足突变条件时生成状态突变信号，并进一步计算工序供需失配量和浆池缓冲裕度，使制浆设备生产负荷调节能够与浆池液位安全和抄纸设备恢复过程相衔接；通过将目标生产调度计划转换为制浆设备生产负荷给定指令、浆池输送设备输送状态指令和抄纸设备运行保持指令，从而提高造纸生产线内多个生产设备集中调度控制的稳定性和执行一致性。