中文摘要：

高耗能企业是所在地区的用电大户，企业用电负荷往往呈现出大幅度涌动的特征。企业自备电厂虽然具有充足的发电能力却无法快速跟踪负荷的突变，使得企业对地区电网造成了严重的用电污染，同时企业也付出了高额用电成本。本项目尝试建立一种高耗能企业合理利用电能的新模式- - 发用电综合节能优化，充分发挥其关键设备生产调度计划的可调容度和自备电厂发电机组的负荷跟踪能力，减少与地区电网间关口流量并平抑负荷波动，达到节约能源消耗、降低用电成本和减少用电污染的目标，具有重要的经济和社会意义。项目研究中将分三个层次以渐进的方式建立企业发用电综合节能优化模型以能量平衡为目标的关口平衡优化模型，考虑发电能量消耗的发电节能优化模型，以及考虑生产计划调整的发用电综合节能优化模型。然后深入分析具有积分关系时控制量有限爬升速率约束对涌动型目标的可跟踪性以及跟踪目标量有限可控情形下随机目标可跟踪性，提出高效的求解算法。

结论摘要：

冶金、化工、建材等高耗能企业占我国社会总用电量的近1/3，本课题从系统级优化运行角度对高耗能企业用电节能问题展开深入研究，通过对企业的发电、用电以及电能与其它能源的协调进行优化调度，有效降低企业用电成本，对高耗能企业的节能具有重要的经济和社会意义。 研究中所取得的主要研究成果如下1）高耗能企业涌动型负荷预测模型。提出了基于Boosting算法的涌动型负荷组合预测模型，将负荷预测问题几何转换为一个两类分类问题，应用Boosting方法得到最优分类面，证明了此分类面等价于原负荷预测问题上的一个集成回归模型。针对涌动性负荷的不确定性，提出了基于高斯过程回归的涌动型负荷稀疏异方差概率预测模型，稀疏化方法降低了模型的计算代价，提高了模型的实用性。2）发电实时跟踪能力分析。从能量跟踪的角度研究高耗能企业自备电厂对企业用电的跟踪能力，建立了最大化可跟踪调度时段个数的数学模型。在给定起点时刻机组输出功率范围后，给出了满足最优状态转移时该时段终点时刻机组输出功率可达区域的解析式，实现了调度时段内可跟踪的出力控制函数存在性判定条件的递推。3）生产节奏微调的发用电经济联合调度。建立了含生产设备启停控制的非线性混合整数规划模型，结果表明生产调度微调与发电调度的联合优化可以有效降低企业用电成本。4）高耗能企业发用电综合优化节能模型。针对高耗能企业关口平衡问题的多解性特点，提出关口平衡双目标规划模型以讨论关口流量和机组出力波动性之间的关系，能够在不增加关口流量惩罚值总和的情况下，有效减少机组出力波动。进一步采用基于内部电价的用电—发电迭代优化方式设计出一套企业内部动态电价机制，利用内部电价信号引导各用电环节自发进行用电管理。本项目研究中发表和已录用论文24篇，其中SCI检索7篇，EI检索15篇，国际期刊7篇，国内期刊2篇。全面完成项目计划各项内容，并有所超额 本项目的研究提高了企业负荷和电量预测精度，充分发挥高耗能企业自备电厂发电机组的负荷跟踪能力和部分柔性负载的可调容度，减少与地区电网间的关口流量并平抑负荷波动，降低企业综合用电成本和提高企业能源综合利用效率。在近年来引起广泛关注的“智能电网”背景下，作为具有自备电厂、储能设备和可调度负载的相对独立的电力系统，高耗能企业可以作为“工业微电网”的典型代表在智能电网中发挥重要的作用。