如何以多价值链协同实现制造企业生产预测优化?——以电力制造企业为例

制造业是一个国家能源和经济发展的基础化产业。为了能够有效保障企业利益,提高企业竞争力,需要对制造企业生产进行准确预测。本文从多价值链协同的角度分析生产、营销、供应及服务等过程,利用随机森林(RF)—天牛须优化(BAS)—卷积神经网络(CNN)方法构建三阶段生产预测模型,并以北京某电力制造企业为例进行实证分析,验证预测优化效果。研究结果表明,利用该模型进行生产预测优化,相比于其他预测方法来说,能够有效提高预测精度。同时多价值链协同能够更好地体现内外部价值链之间的相互关系,协同下的生产预测优化对制造企业来说具有更加重要的意义。

双碳目标下我国电动汽车碳减排贡献潜力分析

为分析碳达峰背景下我国电动汽车行驶阶段碳减排潜力,对电动汽车碳排放进行了多情景测算分析。首先,构建PCA-SMA-LSSVM预测模型对我国电动汽车保有量进行有效预测;然后,考虑电动汽车发展、电源及电网结构优化多种情景组合,对未来电动汽车碳排放潜力进行测算分析。最后,基于测算结果提出激发电动汽车碳减排潜力的相关建议。

半开放式乘用车铁路运输路径优化问题研究

随着经济水平不断提高,乘用车消费需求快速增长。铁路运输距离长、批量大、可靠性高,逐渐成为乘用车的主要运输方式。但对乘用车铁路运输策略制定及路径选择经验匮乏,乘用车铁路运输仍存在路径长、成本高的问题。本文拟构建基于改进遗传算法的半开放式乘用车铁路运输路径优化模型,以缩短运输总路径,降低运输成本。基于半开放式运输规划策略,建立以运输路径最短为目标的路径优化模型,引入贪算法优化遗传算法初始解,随后采用自适应搜索策略和精英保留策略提升算法的搜索灵活性及效率,逼近全局最优解。算例分析表明,改进遗传算法的半开放式运输模型,极大地优化了初始解空间,有效缩短了运输路径,可为乘用车铁路运输路径优化提供参考。

基于知识图谱和犹豫模糊理论的复杂产品设计知识检索系统

针对复杂产品设计知识检索系统的检索精度低、人员使用要求高、匹配知识粒度大等问题,本文开发了一种基于知识图谱(KG)和模糊相似度的设计知识检索系统。结合设计知识需求及历史设计数据,开发知识表示模型以建立设计知识网络;基于知识图谱的三元组存储形式,构建设计知识检索框架;设计基于犹豫模糊理论的句子检索算法,从词和句子层面融合句子的特征属性,并给出不同属性的隶属度计算公式,对比验证了该算法的平均准确率优于其他相关算法。在上述方法和技术的基础上,以柴油发动机设计知识为例开发设计知识检索系统,通过两类设计知识检索实例,验证了所开发系统的有效性和实用性。

基于博弈论和模糊灰色投影的农村综合能源系统MCDA评估

随着我国双碳目标的提出,传统能源现代化转型迫在眉睫,而鲜见农村综合能源系统可持续发展方面评估。提出一种基于博弈论改进综合赋权及模糊灰色关联投影排序的多准则决策分析(MCDA)框架,用于评估农村综合能源系统的可持续发展潜力。首先构建涵盖技术、经济、环保、社会效益和资源利用5个维度的农村综合能源多准则综合评估指标体系,确定各指标的计算方法,随后基于博弈论改进综合赋权法确定指标权重。最后采用模糊灰色关联投影排序法进行方案优选排序。为验证提出框架的有效性,以浙江省某农村综合能源系统工程为例,对提出的3种农村综合能源系统规划方案的可持续性进行评估和验证。结果表明,该框架能科学评价农村综合能源系统可持续性。

双馈风电场单机与多机等值模型对次同步振荡特性影响的对比

以2机系统为例,将大型双馈风电场划分为2个参数不同的子风电场,对比研究了2个子风电场在汇流线路阻抗不同、容量配比不同的情况下,采用单台风机等值模型与2台风机等值模型时整个风电场次同步振荡特性的差异。分析结果表明,在考虑不同影响因素的情况下,采用单台风机等值整个风电场会引入一定误差,但是风电场参数变化对次同步振荡的影响规律与2台风机等值是一致的。

考虑不确定性和储能系统的虚拟电厂与能效电厂联合调度优化模型及仿真应用

为解决分布式电源难以分配、控制和管理的问题,引入虚拟电厂的基本概念,并考虑用户侧能效电厂参与下的系统发电调度优化问题。首先,构建电源输出功率模型,包括风力发电出力模型、太阳能发电出力模型以及储能系统出力模型;然后,构建虚拟电厂与能效电厂双层优化调度模型,其上层模型以虚拟电厂参与下系统发电成本最小为目标,综合考虑电能供需平衡约束、火电机组出力约束和系统备用约束等;下层模型以能效电厂参与调度获得的收益最大为目标,分析节能效率电厂(ESEPP)和需求响应效率电厂(DREPP)对虚拟电厂运行的优化效应。最后,选取3个风电场、2个太阳能发电站和2台燃气轮机发电机组构成仿真系统,并设定4种仿真情景。研究结果表明:虚拟电厂能够显著提升系统消纳随机性电源的能力,能效电厂能够实现负荷曲线的削峰填谷,基于双层优化调度模型能够发现发电成本最小和获得收益最大的最优调度结果。

新能源环境替代效用与传输价值研究

研究了新能源的环境效用和新能源对常规能源的环境替代效用,并以此为基础提出了新能源环境电价的定价策略。研究了新能源在单一电网消纳时的环境边际替代率和确定环境电价的方法,讨论了新能源远距离输送时送受端环境效用的相互影响,讨论了输送比例和区域间边际环境效用系数对区域间环境电价的影响,证明了环境电价可以体现新能源远距离输送的作用和价值。

风电功率物理预测模型引入误差量化分析方法

风电功率短期预测是风电调度运行的基础之一,物理预测方法是风电短期功率预测的基本方法之一,在欧美等国家仍作为主要预测方法,分析风电功率物理预测方法的误差源对提升预测精度具有重要作用。针对风电功率物理预测方法的误差来源问题,在分解物理预测关键环节的基础上,分别从物理模型、地转拖曳定律、数值天气预报(NWP)风速、风速-功率转化等方面,采用单一变量原则研究了各环节误差探明方案,通过物理过程推导,提出了一种面向风电功率物理预测模型的误差源分析方法,获得了物理预测方法各环节引入预测误差的量化结果。采用实际算例进行测试的结果显示,所提出的误差源分析方法能够获得误差源量化分析结果,且分析结果与实际相符,验证了方法的准确性。

基于改进粒子群算法的海上风电汇集方式与并网优化研究

基于现阶段全球对清洁能源的需求越来越大,海上风电的装机容量逐年攀升,大规模海上风电系统成为未来发展方向,对海上汇集系统进行对比,分析海上直流风电场的前景和优势,对海上直流风电场拓扑结构进行归纳,建立基于现金折现估值模型的经济性分析模型,通过预测未来的现金流量进行估值,并采用改进粒子群算法分析得出最优及次优并网方案。采用最优及次优并网方案,对并网方式运用条件与场景提出供参考的选择方式。研究结果表明:经济性分析模型能有效将损耗和维护成本的年值折算为成本现值,实现典型并网方式的经济性评估。

考虑综合成本的海上风电与远方清洁能源协同优化模型

近年来,海上风电成为我国新能源发电的新增长点,海上风电与远方清洁能源在东部负荷中心地区协调配置和运行策略问题亟待解决.文中通过综合分析海上风电与远方清洁能源供电成本,结合出力特性、负荷预测和需求侧管理等因素,建立了综合成本的能源配置分析方法,针对负荷中心多种类型电源优化问题,结合上网电价和辅助费用建立了系统综合成本估算方法,提出了以综合成本最低为目标,满足运行、安全和环保约束的电源运行协同优化模型,并以江苏省某地区为例进行了详细分析计算,论证了模型具有优化效果,为海上风电与远方清洁能源的协调配置和优化运行提供了分析手段.

基于GRA-IPSO-BPNN的大中型水电项目投资估算模型研究

水电项目投资估算对投资者安排融资和管理项目具有现实意义。在此背景下,提出基于灰色关联分析的改进粒子群优化BP神经网络(gray relation analysis,GRA;improved partical swarm optimization,IPSO;back propagation neural network,BPNN)的大中型水电项目投资估算模型。首先,借助文献回顾法和专家经验法初选影响水电项目投资的工程特征,并利用灰色关联分析筛选关键工程特征参数;然后,构建基于IPSO算法优化的BPNN模型实现水电项目投资估算;最后,通过算例分析验证了基于GRA-IPSO-BPNN的投资估算模型具有实用性和可靠性。根据实证结果,IPSO-BPNN模型相较于BPNN和PSO-BPNN,预测误差更小,可以实现大中型水电项目准确、快速、有效的投资估算。

基于柔性变电站的交直流配电技术经济评估

随着分布式能源、电力电子技术的进步,传统的刚性变电站不再能满足用户的需求,基于柔性变电站的交直流配电技术应运而生,并快速发展。柔性变电站在电网中作为能量传输的节点,可以提升电网安全稳定运行水平。为探究基于柔性变电站的交直流配电技术经济效益,首先综合考虑交直流配电网运行的技术、经济、社会等各方面,构建一套综合评估指标体系,并提出灰色关联聚类分析的指标筛选模型;其次充分考虑决策者的偏好模糊性和客观信息,建立基于模糊层次分析法和熵权法的综合指标赋权模型;然后利用灰色关联改进的TOPSIS法,构建交直流配电网综合评估模型;最后设置不同配电网运行情景进行算例分析。算例结果表明:一方面所建立的综合评估模型能够较好地反映评估方案的真实水平;另一方面,考虑风光等分布式电源的基于柔性变电站交直流配电网相比传统配电网有较大的技术经济优势。

基于WOA-ELM模型的中国碳排放预测研究

为判断中国是否能够实现2030年碳排放强度下降60%~65%的承诺,以及碳排放总量是否能够在2030年达到峰值,论文构建了一个基于鲸鱼优化算法改进的极限学习机模型,对2019-2040年的碳排放量和碳排放强度进行预测。首先基于STIRPAT模型筛选中国碳排放影响因素,将其作为碳排放预测模型的输入因素集,而后运用鲸鱼算法优化极限学习机的参数,克服极限学习机易陷入局部最优解的缺点,最后运用该组合模型对中国未来的碳排放进行预测。通过与ELM、BPNN模型的预测结果和误差指标进行对比,证实论文提出的碳排放预测模型的精度更高,能够更为准确地反映中国未来的碳排放趋势。

基于改进遗传算法的海上风电场消纳拓扑结构优化模型

在对海上风电场功率汇集系统进行分析的基础上,建立数学模型对其经济性和可靠性进行综合评估,提出基于改进单亲遗传算法的海上风电场功率汇集系统拓扑结构优化模型。对包含多个海上变电站的大型海上风电场提出基于范式距离最优的区域划分方法。研究结果表明:所提出的模型可以在统筹优化经济性和可靠性的同时快速获得拓扑连接优化结果,与传统的遗传算法相比收敛速度更快,优化结果更好;通过对海上风电场经济性和可靠性的权重赋值,还可得到不同权重下的拓扑结构优化结果,从而为大型海上风电场建设中的功率汇集系统拓扑优化提供参考。

基于理想模糊物元的电力用户价值评价

首先,从当前市场价值、潜在市场价值和区域贡献价值三个方面构建了电力用户多维价值评价指标体系;然后,基于最小相对信息熵原理确定组合指标的权重;最后,利用物元可拓法和理想解法求解理想模糊物元和负理想模糊物元,并根据欧式范数计算确定各评价对象的相对关联度。运用该方法对三个具有代表性的电力用户进行评价,验证了模型的评价效果。结果表明,该模型具有概念清楚、计算简单和结果直观等特点,可对电力用户多维价值进行有效评价。

低碳背景下的省域一次能源供给情景预测:以浙江省为例

随着国民经济的快速发展,能源消费产生的碳排放量日益增多,随之带来的环境破坏也日益严重。从低碳发展的角度对区域能源供给的发展趋势展开研究具有重要的现实意义和实用价值。以浙江省为例对煤炭、石油、天然气3类一次能源的供给趋势设定了常规发展情景、政策发展情景、技术发展情景等3种情景模式;运用多元线性回归模型对浙江省未来的一次能源供给量进行了情景预测。结果表明,低碳发展策略会影响区域能源的供给结构,有利于区域内一次能源供给规划。

基于模糊密度K-medoids聚类和NSGA-Ⅱ算法的绿色分时电价优化研究

立足可再生能源配额制研究背景,将分时电价与绿色证书机制相结合,提出一种包含分时电力交易和绿色证书交易的绿色分时电价机制。深入分析了绿色分时电价机制下用户需求响应,构建了基于模糊密度Kmedoids聚类的峰谷平阶段划分模型,以峰谷差为优化目标的基于NSGA-Ⅱ算法的绿色分时电价优化模型。优化结果显示,绿色分时电价能更好地调动起电力用户改变用电习惯的积极性,在削峰填谷的同时促进可再生能源的发展。

考虑不确定性的风光燃蓄多目标随机调度优化模型

为支撑以风光为代表的高比例可再生能源发电并网,集成风电场(Wind Power Plant,WPP)、光伏发电站(Photovoltaic power station,PV)、燃气轮机(Convention Gas Turbine,CGT)和抽水蓄能电站(Pumped Storage Power Station,PHSP)为多电源系统(Multi-power Hybrid System,MPHS),建立了基于鲁棒随机优化理论的风光燃储随机调度优化模型.首先,介绍了多电源系统的基本构成,建立了多电源出力模型;然后,以系统运行经济效益最大化和输出功率波动最小化作为优化目标,确立多电源系统调度运行多目标模型.同时,为克服不确定性给系统带来的影响,提出了基于预测功率的风光不确定性刻画方法,转换含不确定性变量的约束条件为可反映决策者风险态度的约束条件,建立MPHS随机调度优化模型;最后,选取装机容量为9.6 MW风电场,6.5 MW光伏发电机组和3台CGT机组以及和1座上水库等效容量为10 MW·h构造仿真系统.算例结果表明:1)MPHS系统能充分利用不同能源发电互补特性,实现系统整体运行结果最优;2)PHSP能优化调整自身运行行为,为风光并网提供更大的容量空间;3)鲁棒系数的引入能能为不同风险偏好型决策者提供调度决策工具,在追逐经济效益最大户的同时最小化运行风险水平.

双碳目标下的煤炭价格预测与预警研究

针对“双碳”目标背景下能源安全供应需要煤电兜底保供的问题,对影响煤电生产保供的煤炭价格进行了预测研究。首先,建立了基于布谷鸟搜索算法优化的长短期记忆网络(CS-LSTM)煤炭价格预测模型。模型运用布谷鸟搜索算法对LSTM的学习率和隐藏层神经元个数2个参数进行寻优,完成了参数确定,加强了LSTM的预测能力。其次,建立了煤炭价格预警机制,对煤炭价格的波动做出警示。最后,基于CS-LSTM模型预测了2022年山西电煤价格指数,同时进行了价格预警。实例计算结果验证了所提模型预测精准度和预警机制的有效性。