数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测研究.pdf
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1、第4 3 卷第1期2024年1月造纸科学与技术Paper Science and TechnologyVol.43No.1Jan.2024数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测研究苏钊(广西机电职业技术学院工程实训学院组织部,广西南宁,53 0 0 0 7)摘要:造纸过程中对于短期电力负荷量的设置,参考预测值结果,因此若发生实际负荷量大于预测结果的情况,则会导致造纸工作任务的失败。为顺利实施造纸工作任务,针对数据驱动下的造纸过程短期电力负荷预测方法展开研究。按照数据驱动模型定义条件,设计电力等效电路,并以此为基础,求解短期电力负荷空间方程,完成数据驱动下的造纸过程短期电力负荷量预估。基于数据驱动模
2、型,构建预测决策树组织,并根据短期电力负荷向量搜索结果,确定负荷值预测参数的实际取值范围,实现数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测方法的设计。实验结果表明,依照数据驱动模型预测值设置短期电力负荷量,可以确保实际负荷量不苏钊先生关键词:数据驱动;造纸过程;短期电力负荷;电力等效电路;负荷空间方程;预测决策树;负荷向量中图分类号:TM732D0I:10.19696/j.issn1671-4571.2024.1.020引文格式:苏钊.数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测研究J.造纸科学与技术,2 0 2 4,4 3(1):9 2-9 7.Study on Short Term Power Load Fo
3、recasting of Papermaking Process Driven by DataAbstract:The setting of short-term power load in the papermaking process refers to the predicted value result,so if the actual load isgreater than the predicted result,it will lead to the failure of the papermaking task.In order to implement the task of
4、 papermakingsmoothly,a data-driven short-term power load forecasting method for papermaking process was studied.According to the definitionconditions of the data-driven model,the power equivalent circuit is designed,and based on this,the short-term power load spaceequation is solved to complete the
5、short-term power load prediction of the paper making process under the data-driven model.Basedon the data-driven model,the prediction decision tree is constructed,and the actual value range of the load prediction parameters isdetermined according to the search results of the short-term power load ve
6、ctor,and the data-driven short-term power loadprediction method is designed.The experimental results show that setting the short-term power load according to the predicted value ofthe data-driven model can ensure that the actual load does not exceed the predicted result,and will not cause the failur
7、e ofpapermaking task.Key words:data-driven;papermaking process;short-term power load;power equivalent circuit;load space equation;predictiondecision tree;load vector榨、干燥、裁切等多个步骤,且每一个步骤都有其特0引言定的技术和原理,需要精细的操作和严格的控制。造纸,顾名思义,就是以纸浆作为原料,通过一造纸工程的原料多种多样,包括木材、竹子、棉花、麻系列的处理,将其转化为纸张的过程。整个加工过等植物性纤维。首先,将原料进行剥皮、切割
8、、磨碎程包括原料准备、制浆、漂白、磨浆、调制、涂布、压处理,使其成为适合制浆的纤维原料。然后,再通过作者简介:苏钊,生于19 8 8 年,工程师,本科,主要从事嵌人式、电力自动化的研究。E-mail:s u z h a o 2 0 0 8 12 6.c o m。基金项目:广西机电职业技术学院科研项目(2 0 11 KY02)超过预测结果,不会造成造纸工作任务失败的问题。文献标识码:ASU Zhao(Organization Department of Guangxi Technological College of Machineryand Electricity Engineering Tr
9、aining College,Nanning 530007,China)文章编号:16 7 1-4 57 1(2 0 2 4)0 1-0 0 9 2-6第1期化学或机械操作的方式,将纤维原料加工成纸浆。接下来则是磨浆和调制的处理过程。磨浆就是对纸浆进行细化处理,使其成为更加松散且均匀的纸浆;调制则是不断调整纸浆性能与浓度,使其满足多种不同的纸张加工需求。最后一个环节是干燥。干燥就是加热涂布后的纸浆,直至风干状态,使其成为成型的纸张。电力负荷预测是电力系统规划与运营管理的重要环节,可以预测未来一段时间内的电力负荷量,从而实现对电力资源的合理分配与规划。然而,电力负荷预测是较为复杂的问题,受到经济
10、、环境、气候等多方因素的影响。针对造纸过程中短期电力负荷的预测,徐先峰、赵依、刘状壮等人提出了基于负荷特性分类及特征集重构预测方法,通过k-means聚类分析的方式,确定造纸过程中的短期电力负荷特性,并以分类标签代替时间变量,求解以小时粒度为标准的负荷值预测结果2】。龙干、黄媚、方力谦等人基于改进多元宇宙算法优化ELM的电力负荷预测方法,采用精英反向学习的方式,建立电力负荷集群单位,联合基准ELM核函数,确定造纸过程中电力供应网络的稳定性和鲁棒性,再根据ELM值求解结果,建立具体的电力负荷预测模型3 。然而在实际应用过程中,基于负荷特性分类预测方法、基于改进多元宇宙算法预测方法的应用,有可能存
11、在电力负荷量设置不合理的情况,从而造成实际负荷量大于预测结果的问题。为避免上述情况的发生,在数据驱动模型的支持下,提出新型的造纸过程短期电力负荷预测方法。数据驱动的决策并不仅仅是停留在数字层面上的统计与计算,还涉及数字含义分析、数值特征定义等多个方面,这些因素的可量化等级相对较高,在求解数据变量的过程中,可以更深层次的研究信息样本的数值意义4 。此外,依照数据驱动进行决策可以发掘变量参数的数值潜力,能够在全面性统计样本参量的同时,确定关联信息之间的相关性,既解决了数值决策不彻底的问题,也避免了相同变量参数连续重复出现的问题。1数据驱动下的造纸过程短期电力负荷量预估依照数据驱动算法预估造纸过程中
12、的短期电力负荷量,首先应定义数据驱动模型,然后利用电力部件组织,建立等效电路,最后联合负荷量参数,求解具体的短期电力负荷空间方程,本章节针对负荷量预估的具体实施流程展开研究。苏钊:数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测研究(1)变量值估算变量值估算就是根据电力信号在造纸过程中的消耗情况,定义具体的负荷量消耗标准,并依照该标准,确定负荷量参数的极限取值范围。定义数据驱动模型所涉及的电力负荷量参数极限值包括极大值、极小值与中位值,其中极大值决定了电力负荷量的短期最大取值,极小值决定了电力负荷量的短期最小取值,中位值决定了电力负荷量的短期平均取值5-6 O设0 mx表示电力负荷量参数极大值,0 min表
13、示电力负荷量参数极小值,0 表示电力负荷量参数中位值,表示变量估值参数,表示电力信号负荷系数,y表示电力信号负荷向量,联立上述物理量,可将变量值估算条件表示为:0mm2-0.2Y=y-(-max02(2)数据样本融合数据样本融合就是将相似的电力信号符合参量融合在一起,以便于电力主机可以依照数据驱动条件,定义具体的电力负荷值变量。对于数据样本融合条件的求解参考公式(2)。E=一-(e+w)Xe 表示电力负荷数据取样特征,w表示电力负荷数据融合计算特征,X表示电力负荷数据融合系数。联立公式(1)、公式(2),推导造纸过程短期电力工程中的数据驱动模型定义式为:W=exp-(YE+11/8表示电力负荷
14、数据驱动值,8 表示造纸过程短期电力工程中的电力负荷数据取样参数。数据驱动模型对于电力负荷数据的取样具有明确要求,在造纸过程中,只有利用完全符合短期负荷特征的变量参数,才能得到较为可靠的电力负荷预测结果。1.2造纸过程中的电力等效电路设计等效电路能够更加直观的描述出造纸过程短期电力工程中的电压与电流变化规律,主机元件依照数据驱动模型预测电力负荷时,在等效电路中完成对电力信号参量的取值,才能够得到较为准确的预931.1数据驱动模型定义在造纸过程短期电力工程中,对于数据驱动模型的定义应考虑变量值估算、数据样本融合两方面内容。(1)(2)(3)min94测结果。电力等效电路以逻辑控制装置作为核心应用
15、部件,可以同时调节两条完全独立的电量传输回路,且每一回路内电压与电流参量的取值结果并不会相互影响7 。EMFLIGD1IGD2C1R1+VDD图1造纸过程短期电力工程的等效电路图在图1 所示的电力等效电路中,IGD1、I G D 2 是两个额定负荷水平相同的电力负载部件,分别控制V1、V 2 两个反相器结构,这就表示在实施工作任务时,只要保证一条回路的完整连接,就不会发生电力负荷中断行为。对于电力等效电路方程的求解,应同时考虑造纸过程短期电力工程中的电压与电流数值,具体定义式如公式(4)所示。R,R2I=R,R,1o-U表示等效电压,U。表示造纸过程短期电力工程的初始电压,R表示1号电阻的内阻
16、数值,R表示2 号电阻的内阻数值,u表示基于数据驱动模型所定义的电压等效参数,I表示等效电流,l。表示造纸过程短期电力工程的初始电流,,表示基于数据驱动模型所定义的电流等效参数。等效电路与造纸过程短期电力工程中的电压、电流数值变化趋势完全相同,但在功能性方面,前者并不能代替后者。1.3短期电力负荷空间方程求解为了应用数据驱动模型预估造纸过程短期电力负荷量,应按照具体的模型表达式,在等效电路中求解电力负荷量的空间方程。所谓空间方程,是指融合电压与电流取样值所定义的电力负荷量状态性取造纸科学与技术值条件,预估是非明确的计算结果,因此空间方程的定义并不需要得到具体的运算数值,只需要大致确定负荷参量的
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