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钢铁工业与国民经济的发展紧密相关,降低能耗成本不仅是提高企业竞争力的重要手段,也是实现钢铁生产绿色化的措施之一。降低钢铁企业能源消耗的一个有效途径就是对能源进行优化配置。包括热轧和冷轧工序的钢铁轧线区的生产是企业最终产品密集分布的生产区域,其生产过程中的能源优化对降低产品单耗和全厂总能耗水平具有重要的作用。
本文以钢铁企业轧线区的多条典型产线为研究背景,考虑生产和能源管理过程中的能耗目标、能源供求约束和随机信息,提炼出钢铁企业轧线动态能源优化配置问题。研究了基于即时差分的近似动态规划求解算法,并设计开发了钢铁企业轧线动态能源优化配置系统。具体研究工作如下:
1)分析了钢铁企业轧线区能源消耗的特点,提炼出能源配置问题,以综合能源成本最小化为目标,考虑能源供应能力、二次能源产生能力、能源外购要求等约束,建立了该问题的静态模型,采用CPLEX求解器对不同规模的问题进行求解,验证了模型的有效性和求解大规模问题时面临的问题。
2)考虑实际轧线区能源配置过程中能源价格、能源供应和需求的动态特征,提炼出动态能源配置问题,设计近似动态规划求解算法。对轧线生产过程中的能源问题的动态性进行分析的基础上,建立了ADP求解框架下模型,设计了问题的状态变量、决策变量、外部随机变量和状态转移函数,以及ADP求解过程中的值函数近似策略。
3)研究了近似动态规划算法求解过程中最重要的值函数求解的问题,设计了基于参数线性近似的值函数表达式,提出了基于即时差分的值函数迭代更新方法,采用钢铁企业轧线区7条产线的实际数据对算法进行了性能验证,并根据实验结果对即时差分方法的参数取值与算法收敛性之间的关系进行了分析。
4)根据钢铁企业生产的实际需求,设计开发了钢铁企业轧线区能源优化配置系统,系统主要对钢铁企业各工序产线生产所需能源进行合理有效的配置,根据实际生产过程分为确定性多能源优化配置和随机性多能源优化配置,为能源优化配置提供了有效的决策支持。
本文以钢铁企业轧线区的多条典型产线为研究背景,考虑生产和能源管理过程中的能耗目标、能源供求约束和随机信息,提炼出钢铁企业轧线动态能源优化配置问题。研究了基于即时差分的近似动态规划求解算法,并设计开发了钢铁企业轧线动态能源优化配置系统。具体研究工作如下:
1)分析了钢铁企业轧线区能源消耗的特点,提炼出能源配置问题,以综合能源成本最小化为目标,考虑能源供应能力、二次能源产生能力、能源外购要求等约束,建立了该问题的静态模型,采用CPLEX求解器对不同规模的问题进行求解,验证了模型的有效性和求解大规模问题时面临的问题。
2)考虑实际轧线区能源配置过程中能源价格、能源供应和需求的动态特征,提炼出动态能源配置问题,设计近似动态规划求解算法。对轧线生产过程中的能源问题的动态性进行分析的基础上,建立了ADP求解框架下模型,设计了问题的状态变量、决策变量、外部随机变量和状态转移函数,以及ADP求解过程中的值函数近似策略。
3)研究了近似动态规划算法求解过程中最重要的值函数求解的问题,设计了基于参数线性近似的值函数表达式,提出了基于即时差分的值函数迭代更新方法,采用钢铁企业轧线区7条产线的实际数据对算法进行了性能验证,并根据实验结果对即时差分方法的参数取值与算法收敛性之间的关系进行了分析。
4)根据钢铁企业生产的实际需求,设计开发了钢铁企业轧线区能源优化配置系统,系统主要对钢铁企业各工序产线生产所需能源进行合理有效的配置,根据实际生产过程分为确定性多能源优化配置和随机性多能源优化配置,为能源优化配置提供了有效的决策支持。