[發(fā)明專利]能源設(shè)備運(yùn)行控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011089652.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN112180731A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏蓓蓓;趙晟;陳冠益;李健;陶俊宇;程占軍;馬文超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

本發(fā)明公開了一種能源設(shè)備運(yùn)行控制方法，包括如下步驟，S1，建立負(fù)荷跟蹤參考曲線，并提取最大值、最小值、極大值和極小值，將最大值和最小值做差，將極大值的個(gè)數(shù)和極小值的個(gè)數(shù)求和，并對(duì)做差的結(jié)果和求和的結(jié)果進(jìn)行模糊化處理后到模糊化變量詞；S2，根據(jù)模糊化變量詞和模糊規(guī)則計(jì)算預(yù)測(cè)時(shí)域和成本函數(shù)的權(quán)重的隸屬度；S3，將隸屬度反模糊化得到控制時(shí)域的確切值和成本函數(shù)的權(quán)重的確切值；S4，根據(jù)控制時(shí)域的確切值和成本函數(shù)的權(quán)重的確切值改變能源設(shè)備的控制變量，返回步驟S1更新負(fù)荷跟蹤參考曲線，循環(huán)進(jìn)行步驟S1～步驟S4；其中，負(fù)荷跟蹤參考曲線的時(shí)間跨度大于預(yù)測(cè)時(shí)域設(shè)定的最大值，能自適應(yīng)的更新預(yù)測(cè)時(shí)域，減少計(jì)算量，提升控制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及能源系統(tǒng)運(yùn)行控制領(lǐng)域，尤其涉及一種能源設(shè)備運(yùn)行控制方法及系統(tǒng)，可用于包括但不限于鍋爐、發(fā)電機(jī)、熱解氣化爐、熱泵等多種能源系統(tǒng)，解決能源系統(tǒng)在負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)的經(jīng)濟(jì)或能量代價(jià)過(guò)高的問(wèn)題。

背景技術(shù)

能源系統(tǒng)的輸出必須要隨著負(fù)荷的變化而對(duì)應(yīng)調(diào)整，目前的能源系統(tǒng)大多情況下負(fù)荷變化都是可預(yù)知的，比如辦公樓用電負(fù)荷、冬季采暖負(fù)荷等一般都呈周期性變化。現(xiàn)有的能源系統(tǒng)控制思路一般是用系統(tǒng)輸出和負(fù)荷需求的差值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，差值越大，反饋信號(hào)越強(qiáng)，如最常用的PID控制器。這種控制思路的問(wèn)題在于，當(dāng)負(fù)荷頻繁劇烈波動(dòng)時(shí)，能源系統(tǒng)必須隨之頻繁調(diào)節(jié)，而這種頻繁調(diào)節(jié)的成本較高，比如需要頻繁啟停設(shè)備，既浪費(fèi)能量，又損傷設(shè)備壽命。因此，需要開發(fā)一種能源系統(tǒng)運(yùn)行控制方法，既保證系統(tǒng)輸出能夠滿足負(fù)荷變化的需求，又使運(yùn)行控制成本不會(huì)太高。

能源系統(tǒng)大多是具有非線性、延時(shí)性、多變量耦合特點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)。模型預(yù)測(cè)控制(MPC)是解決復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制的有效方法，已廣泛應(yīng)用于能源系統(tǒng)控制領(lǐng)域。預(yù)測(cè)時(shí)域是MPC的關(guān)鍵參數(shù)，受系統(tǒng)慣性以及控制目標(biāo)要求的影響，過(guò)小的預(yù)測(cè)時(shí)域會(huì)導(dǎo)致控制器性能下降，但過(guò)大的預(yù)測(cè)時(shí)域會(huì)增加計(jì)算時(shí)間而對(duì)控制效果沒(méi)有好處。現(xiàn)有技術(shù)中，常采用固定預(yù)測(cè)時(shí)域的方法，控制系統(tǒng)的計(jì)算量大，誤差較大，控制效果差。

發(fā)明內(nèi)容

在現(xiàn)有技術(shù)中，模型預(yù)測(cè)控制存在計(jì)算量大，誤差較大，控制效果不好的問(wèn)題，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本公開提供如下技術(shù)方案。

一種能源設(shè)備運(yùn)行控制方法，包括如下步驟。

S1，建立負(fù)荷跟蹤參考曲線，提取所述負(fù)荷跟蹤參考曲線中的最大值、最小值、極大值和極小值，將所述最大值和所述最小值做差，將所述極大值的個(gè)數(shù)和所述極小值的個(gè)數(shù)求和，并對(duì)做差的結(jié)果和求和的結(jié)果進(jìn)行模糊化處理后到模糊化變量詞。

S2，根據(jù)所述模糊化變量詞和預(yù)設(shè)的模糊規(guī)則計(jì)算預(yù)測(cè)時(shí)域和成本函數(shù)的權(quán)重的隸屬度。

S3，將所述隸屬度反模糊化得到控制時(shí)域的確切值和成本函數(shù)的權(quán)重的確切值。

S4，根據(jù)所述控制時(shí)域的確切值和所述成本函數(shù)的權(quán)重的確切值改變能源設(shè)備的控制變量，以及

返回步驟S1更新所述負(fù)荷跟蹤參考曲線，循環(huán)進(jìn)行步驟S1～步驟S4，直至所述負(fù)荷跟蹤參考曲線跟蹤結(jié)束。

其中，所述負(fù)荷跟蹤參考曲線的時(shí)間跨度大于所述預(yù)測(cè)時(shí)域設(shè)定的最大值。

根據(jù)本公開提供的一些實(shí)施例，設(shè)置所述負(fù)荷跟蹤參考曲線的起始時(shí)間為t₀，時(shí)間跨度為Δt，所述負(fù)荷跟蹤參考曲線的終止時(shí)間為t₀+Δt，所述預(yù)測(cè)時(shí)域?yàn)閠_f，所述控制時(shí)域?yàn)閠_c，所述步驟S4中，在t₀+t_c時(shí)間跨度內(nèi)改變所述能源設(shè)備的控制變量，然后返回所述步驟S1，更新所述負(fù)荷跟蹤參考曲線的起始時(shí)間為t₀+t_c，終止時(shí)間為t₀+t_c+Δt。