本發(fā)明涉及耦合能源系統(tǒng)優(yōu)化調度，特別是涉及一種考慮模型不確定性的煤氣制甲醇能源調度方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

2、能源耦合系統(tǒng)中通常含有兩種及以上的能源介質，如電、熱、氣、冷等多種能源介質間相互耦合，通過整體調度優(yōu)化，可以使各類能源介質得到充分利用。如煤化工企業(yè)的生產過程中涉及煤氣、蒸汽、電力等多種能源介質，它們構成了一個相互耦合的能源系統(tǒng)網絡。煤化工企業(yè)通過能源耦合系統(tǒng)對生產中各種能源介質進行優(yōu)化調度，提高綜合能源利用效率、降低生產成本。

3、在綜合能源優(yōu)化調度方案中，由于工業(yè)過程較為復雜，建立的工業(yè)過程模型往往具有不確定性，不確定性可能來自數據誤差、模型固有誤差、模型簡化過程造成的誤差以及模型自身參數的波動等方面。若不考慮模型的不確定性，在確定情況下對耦合能源系統(tǒng)進行優(yōu)化調度，所得到的調度方案在實際生產環(huán)境中執(zhí)行時，調度方案很可能會變得不可行。因此，在耦合能源系統(tǒng)優(yōu)化調度中，考慮模型不確定性，可有效抵消不確定因素的影響，提高調度方案可靠性。

4、不確定參數是指模型內的參數并不固定為唯一數值，其通常是一個不確定的量，能夠采用概率分布或區(qū)間分布來進行描述。模型參數的不確定性分析主要有兩種方法，一種是基于頻率理論的方法，如點估計，一種是基于貝葉斯理論的方法，如馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法。

5、而目前針對煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)，廣泛應用的不確定性優(yōu)化方法主要是隨機優(yōu)化和魯棒優(yōu)化，不確定因素多是考慮源荷的不確定性，對模型不確定分析研究較少，模型參數的估計多是根據機理原理給出大致的范圍，或者利用一段數據估計模型參數的不確定范圍，因此獲得的不確定范圍誤差較大，由此導致在實際執(zhí)行得到的調度結果時會對系統(tǒng)的安全生產和經濟效益造成影響。

技術實現思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種考慮模型不確定性的煤氣制甲醇能源調度方法及系統(tǒng)，分析模型參數的不確定性，在考慮模型參數不確定性條件下，通過兩階段優(yōu)化模型，實現電力-蒸汽-煤氣耦合系統(tǒng)的優(yōu)化調度。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種考慮模型不確定性的煤氣制甲醇能源調度方法，包括：

4、獲取煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)的運行數據，構建不同生產工段的機理模型；

5、以多組用于近似真實機理模型的代理模型形成模型組，對模型組中的模型參數排序后進行區(qū)間劃分，經貝葉斯估計得到各區(qū)間模型參數的概率分布，以此得到設定可靠閾值下模型參數的不確定范圍；

6、在模型參數的不確定范圍條件下，以煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)的總運行成本最低為優(yōu)化目標，建立兩階段優(yōu)化模型；

7、其中，第一階段以設備總啟停成本最低為優(yōu)化目標，以設備啟動變量、停止變量和狀態(tài)變量為優(yōu)化變量，第二階段以總生產成本最低為優(yōu)化目標，以模型參數、用電量、蒸汽產量、蒸汽消耗量和煤氣放散量為優(yōu)化變量，第二階段在第一階段確定設備啟停狀態(tài)的情況下得到能源調度方案。

8、作為可選擇的實施方式，構建不同生產工段的機理模型的過程包括：構建不同生產工段的仿真模型，根據能量守恒原理、質量守恒原理和化學反應原理的機理知識設置機理模型參數，根據仿真模型的仿真數據，通過遺傳算法辨識機理模型中的未知參數，建立不同生產工段的輸入輸出關系，將不同生產工段的仿真模型連接組成煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)的仿真模型，將不同生產工段的輸入輸出關系連接組成煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)的機理模型。

9、作為可選擇的實施方式，得到模型參數的不確定范圍的過程包括：

10、利用仿真數據，獲得m組模型參數的估計結果，將模型參數集合中每個模型參數的所有樣本從小到大均等分為e個間隔，得到en個區(qū)間，統(tǒng)計樣本落在各區(qū)間的個數，將樣本落在各區(qū)間的頻率視為隨機變量，利用貝葉斯估計獲得樣本在各區(qū)間的概率分布；

11、將貝葉斯估計值與1-α置信區(qū)間的寬度進行比較，當各區(qū)間內的可靠估計指標λs超過設定的穩(wěn)定閾值λ0，則認為概率分布穩(wěn)定；當各區(qū)間的可靠估計指標λs之和超過設定的可靠閾值λ1，則認為概率分布可靠，否則概率分布不可靠，繼續(xù)增加模型組數量，直至概率分布可靠后，停止生成代理模型，得到模型參數的可靠概率分布和置信區(qū)間，取設定閾值的置信區(qū)間作為模型參數的不確定范圍。

12、作為可選擇的實施方式，兩階段優(yōu)化模型的優(yōu)化目標為：

13、

14、式中，cgt,gc為燃煤機組和汽輪機組的總啟停成本，ctotal為總生產成本，ukb為合成工段模型的不確定參數，ucb為空分工段模型的不確定參數，utb為脫硫工段模型的不確定參數，ukb、ucb、utb分別表示合成工段模型、空分工段模型、脫硫工段模型的模型參數不確定范圍；

15、約束條件包括：煤氣產量不小于需求量的約束、蒸汽產量不小消耗量的約束、鼓風機用電等式約束、鼓風機功率不等式約束、回爐煤氣分配量約束、煤氣分配量約束、合成工段二合一汽輪機能耗約束、空分工段空分汽輪機能耗約束。

16、作為可選擇的實施方式，第一階段中，燃煤機組和汽輪機機組的啟停成本包括：

17、

18、其中，pgt,i、pgc,i分別為第i臺汽輪機和鍋爐機組的啟停成本系數，分別為汽輪機啟用、停止總成本，分別第i臺鍋爐機組的啟停狀態(tài)變量，分別表示第i臺汽輪機的啟停狀態(tài)變量，為分別為鍋爐機組的啟用、停止總成本。

19、作為可選擇的實施方式，第二階段中，總生產成本為：式中，cst為蒸汽放散成本，cg為煤氣放散成本，cele為電力成本；

20、其中，蒸汽放散成本為：

21、

22、spro.t＝sqlj.t+sgl.t；

23、sde.t＝skf.t+ssy.t+stl.t+sxb.t；

24、其中，spro.t為t時段內產生的中壓蒸汽總量，sde.t為t時段內消耗的中壓蒸汽總量；sqlj.t、sgl.t分別為t時段內余熱發(fā)電汽輪機和鍋爐的蒸汽產量；skf.t、ssy.t、stl.t、sxb.t分別為t時段內空分工段、合成工段、脫硫工段、洗苯工段所消耗的蒸汽量；為蒸汽懲罰系數；

25、煤氣放散成本為：

26、其中，為煤氣排放懲罰系數，gjh.t、ghl.t、ggl.t、gjc.t、gqg.t依次為t時段內脫硫后焦爐煤氣、回爐煤氣、鍋爐煤氣、甲醇煤氣和煤氣柜煤氣量；

27、電力成本為：

28、其中，為購電單價，eys為t時段內焦爐煤氣壓縮機用電量，efh為t時段內其他負荷用電量，eyr為t時段內余熱發(fā)電汽機供電量。

29、第二方面，本發(fā)明提供一種考慮模型不確定性的煤氣制甲醇能源調度系統(tǒng)，包括：

30、模型構建模塊，被配置為獲取煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)的運行數據，構建不同生產工段的機理模型；

31、不確定范圍確定模塊，被配置為以多組用于近似真實機理模型的代理模型形成模型組，對模型組中的模型參數排序后進行區(qū)間劃分，經貝葉斯估計得到各區(qū)間模型參數的概率分布，以此得到設定可靠閾值下模型參數的不確定范圍；

32、優(yōu)化模塊，被配置為在模型參數的不確定范圍條件下，以煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)的總運行成本最低為優(yōu)化目標，建立兩階段優(yōu)化模型；

33、其中，第一階段以設備總啟停成本最低為優(yōu)化目標，以設備啟動變量、停止變量和狀態(tài)變量為優(yōu)化變量，第二階段以總生產成本最低為優(yōu)化目標，以模型參數、用電量、蒸汽產量、蒸汽消耗量和煤氣放散量為優(yōu)化變量，第二階段在第一階段確定設備啟停狀態(tài)的情況下得到能源調度方案。

34、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設備，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成第一方面所述的方法。

35、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時，完成第一方面所述的方法。

36、第五方面，本發(fā)明提供一種計算機程序產品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現完成第一方面所述的方法。

37、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

38、本發(fā)明提出一種考慮模型不確定性的煤氣制甲醇能源調度方法及系統(tǒng)，采用基于模型組和貝葉斯估計的模型參數不確定性分析方法，建立多組代理模型來近似真實模型，利用貝葉斯估計得到模型參數的可靠概率分布和置信區(qū)間，以此獲得不同可靠閾值下模型參數的不確定范圍，克服煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)模型參數不確定范圍難以快捷、準確獲得的缺點。

39、本發(fā)明提出一種考慮模型不確定性的煤氣制甲醇能源調度方法及系統(tǒng)，在模型參數的不確定范圍條件下，以煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)的總運行成本最低為優(yōu)化目標，建立兩階段優(yōu)化模型，能夠在一定概率情況下獲得最惡劣情形時系統(tǒng)成本最低的調度結果，調度方案在實際執(zhí)行時具有較高的可靠性。

40、本發(fā)明提出一種考慮模型不確定性的煤氣制甲醇能源調度方法及系統(tǒng)，對煤氣制甲醇能源耦合系統(tǒng)進行分析建模，形成電力-蒸汽-煤氣耦合系統(tǒng)的優(yōu)化調度模型，分析模型參數的不確定性，在考慮模型參數不確定性條件下，實現電力-蒸汽-煤氣耦合系統(tǒng)的優(yōu)化調度。

41、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。