本發明屬于水泥生產過程能源優化控制領域，尤其涉及一種水泥生產過程能源優化控制方法及系統。
背景技術：
1、近年來，需求響應作為一種提升能效、確保電力系統供需平衡的關鍵措施，日益受到重視。鑒于復雜的工業環境對需求響應的可靠性與精準性提出了嚴苛要求，特別是水泥制造業，水泥生產工藝流程間的復雜動態特性較高，難以平衡水泥工業生產用能需求的復雜性與實時動態電價的隨機性，也就難以克服水泥工業流程間的復雜動態特性，容易導致在水泥工業用戶的負荷調度問題時難以精準的能源優化控制，整體工業生產用能成本較高，在處理復雜的水泥工業負荷需求響應問題時存在顯著的局限性。
2、負荷可中斷性是指水泥生產過程中，部分設備或工藝環節在不影響整體生產流程的情況下，可以在一定時間內暫停或降低負荷運行。這種特性為能源優化控制提供了新的思路。通過合理調度和安排負荷可中斷的設備或工藝環節，可以在保證生產連續性和穩定性的同時，實現能源的靈活調度和優化利用。但目前尚未有成熟的考慮負荷可中斷性的水泥生產過程能源優化控制方法與裝置問世。
3、cn202210260483.3a公開了一種基于水泥企業不連續生產過程及倉儲能力的電力需求響應方法，該方法針對水泥行業中存在不連續生產過程，增加物料倉儲環節，使水泥企業集群的生產過程和可再生能源發電商的可再生能源棄電曲線或電網的過剩發電曲線進行時間調配，使水泥企業集群能在新能源棄電嚴重或電網發電過剩時多消納能源。該發明關注于電力需求響應和倉儲調度的單一優化目標，如運行成本最小化。然而，在實際應用中，，需要綜合考慮。尚未充分實現水泥企業內部各系統之間的集成和協同，導致信息孤島和效率低下。
4、因此，亟需一種水泥生產過程能源優化控制方法，考慮水泥企業的生產過程涉及多個環節和如能耗、排放、生產效率等的多個目標，來提高能源利用效率。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的不足，本發明提供一種水泥生產過程能源優化控制方法，選取水泥廠可調節負荷中比重較大的可中斷負荷進行需求響應，對水泥廠可中斷負荷的成本計算模型進行了精細化建模。
2、本發明采用如下的技術方案。
3、一種水泥生產過程能源優化控制方法，其特征在于，所述方法包括：
4、步驟1：建立水泥生產過程中各設備的負荷特性模型；
5、步驟2：基于步驟1建立的負荷特性模型，構建考慮負荷可中斷性的水泥生產過程能源優化控制模型；
6、步驟3：獲取水泥生產過程中的光伏出力和負荷功率，并基于獲取的數據構建不確定集；
7、步驟4：基于步驟2建立的能源優化控制模型和步驟3獲取的光伏出力和負荷功率，構建兩階段魯棒優化模型，得到水泥廠可中斷設備的優化中斷成本和趕工時間。
8、本發明進一步包括以下優選方案。
9、步驟1中，建立水泥生產過程中各設備的負荷特性模型包括：建立回轉窯電動機功率計算公式；建立皮帶機電動機功率的計算公式；以及建立磨機的功率計算公式。
10、回轉窯電動機功率計算公式如下所示：
11、
12、其中，nm為回轉窯電動機需用功率，n1為有效功率，n2為摩擦功率，η為機械效率，密閉減速機傳動時，η＝0.90，n為窯的轉速，l為窯的筒體長度；r為窯的有效內半徑，α為窯內物料推積弓形面積的弦所對中心角的一半，f為摩擦系數，γ為托輪軸頸半徑，g為窯體回轉部分質量之和并加上所有的托輪及軸的質量，d為輪帶外直徑，d為拖輪直徑，k為儲備系數。
13、皮帶機電動機功率的計算公式如下所示：
14、
15、其中，n電為皮帶機電動機功率，k1lv表示輸送機空載運行功率；k2ql表示水平輸送物料的功率；qh表示垂直提升物料的功率；ka為功率安全系數和滿載啟動系數，k3表示與輸送機水平投影長度有關的系數、k4表示與輸送機布置形式有關的系數；ηp表示皮帶機電動機總傳動效率；ξ為物料輸送系數；nsa表示皮帶機電動機運行功率總量。
16、磨機的功率計算公式如下所示：
17、
18、其中，n0為磨機的功率；v為磨機有效容積；d0為磨機有效內徑；ng為磨機工作轉速；gy為研磨體裝載量。
19、步驟2中，考慮負荷可中斷性的水泥生產過程能源優化控制模型的構建公式如下所示：
20、
21、其中，cl表示趕工成本；mincl表示取趕工成本的最小值；xi表示工序i的中斷與否的標識，xi為0時表示工序i不中斷，xi為1時表示工序i中斷；tmi表示最小提前通知時間，t表示實際提前通知時間，δtmi表示工序i最大可中斷時長，δt表示實際中斷時長，sl表示實際負荷中斷容量，lm表示最小負荷中斷容量，tp0i表示工序i趕工開始時間，tfi表示工序i的可轉移時間區間。
22、趕工成本cl的計算公式如下所示：
23、cl＝cgd+cgud；
24、其中，cgd表示趕工直接成本，cgud表示趕工間接成本。
25、趕工直接成本cgd的計算公式如下所示：
26、
27、其中，tpe表示趕工時間，tpo表示趕工開始時間；tlo表示中斷開始時間，δt表示中斷持續時間，cl(t)表示可中斷負荷總成本，ce(t)表示表示單位電費，cm表示趕工的物料成本，w表示單位時間內分攤的制造費，pl表示中斷的負荷功率，npe表示趕工過程所需人工數量。
28、趕工間接成本cgud的計算公式如下所示：
29、cgud＝cb+co+cc+q4+q5；
30、其中，cb表示廢品損失，co表示啟停成本，cc表示水泥生產過程中碳排放成本，q4表示因減產而損失的利潤，q5表示由于次品增加導致的利潤損失。
31、步驟3中，不確定集的構建公式如下所示：
32、
33、式中，u表示箱型不確定集，nt表示調度周期，表示t時段光伏出力的預測值，表示t時段負荷功率的預測值，upv(t)和ul(t)為光伏出力和負荷功率不確定變量；和為兩者允許的最大波動偏差。
34、步驟4中，兩階段魯棒優化模型的構建公式如下所示：
35、
36、式中，c為系數列向量；d、k、f、g和iu為系數矩陣；d、h為常數列向量，x、u和y均為優化變量；為不確定變量的預測值；外層的最小化為第一階段問題，表示最小化可中斷成本；內層的最大化為第二階段問題，ω(x,u)為變量y的可行域。
37、同時，本發明還提供一種水泥生產過程能源優化控制系統，包括負荷特性模型構建模塊、能源優化控制模型構建模塊、參數獲取模塊以及魯棒優化模型構建模塊；
38、負荷特性模型構建模塊，用于建立水泥生產過程中各設備的負荷特性模型；
39、能源優化控制模型構建模塊，基于建立的負荷特性模型，構建考慮負荷可中斷性的水泥生產過程能源優化控制模型；
40、參數獲取模塊，用于獲取水泥生產過程中的光伏出力和負荷功率，并基于獲取的數據構建不確定集；
41、魯棒優化模型構建模塊，基于建立的能源優化控制模型和獲取的光伏出力和負荷功率，構建兩階段魯棒優化模型，得到水泥廠可中斷設備的優化中斷成本和趕工時間。
42、一種終端，包括處理器及存儲介質；所述存儲介質用于存儲指令；所述處理器用于根據所述指令進行操作以執行根據任一項所述方法的步驟。
43、計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現任一項所述方法的步驟。
44、本發明的有益效果在于，與現有技術相比，本發明選取水泥廠可調節負荷中比重較大的可中斷負荷進行需求響應，對水泥廠可中斷負荷的成本計算模型進行了精細化建模，根據水泥生產可中斷設備的可中斷能力設置運行參數約束，如最小提前通知時間約束、最大中斷時間約束、最小中斷負荷約束等，針對光伏出力和負荷不確定變量構建不確定集，并以可中斷負荷成本最小為目標，構建兩階段魯棒優化模型，得到水泥廠可中斷設備的優化中斷成本和趕工時間，不僅能夠顯著降低生產成本，提高能源利用效率，還能夠增強水泥廠的市場競爭力和可持續發展能力。