JPS59117604A - 自家発プラントの経済運転制御方法 - Google Patents
自家発プラントの経済運転制御方法Info
- Publication number
- JPS59117604A JPS59117604A JP57232956A JP23295682A JPS59117604A JP S59117604 A JPS59117604 A JP S59117604A JP 57232956 A JP57232956 A JP 57232956A JP 23295682 A JP23295682 A JP 23295682A JP S59117604 A JPS59117604 A JP S59117604A
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- JP
- Japan
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- energy
- supply
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、たとえば工場等における自家発プラントを経
済的に運転するための経済運転制御方法に関する。
済的に運転するための経済運転制御方法に関する。
たとえば工場等の自家発プラントの運転に際し、ボイラ
への燃料供給量、ターヒンヘノ蒸気供給量、発電機に対
する負荷等、各種エネルギの需給についての経済上の最
適配分を求める必要がある。このため、従来では次のよ
うな手法が行われていた。
への燃料供給量、ターヒンヘノ蒸気供給量、発電機に対
する負荷等、各種エネルギの需給についての経済上の最
適配分を求める必要がある。このため、従来では次のよ
うな手法が行われていた。
■ 単機効率の大きい機器から優先的に使用する。
■ プラント全体を対象とした最適化問題として定式化
された数理計画問題を計算機で解く。
された数理計画問題を計算機で解く。
一般に、自家発プラントにおける各種エネルギの需給に
ついての経済上の最適配分を決定する方法を定式化する
と次のようζこなる。
ついての経済上の最適配分を決定する方法を定式化する
と次のようζこなる。
「制約条件
g+(X)≦n、i=1.2.・・・、1J(X)=o
y j=1 、2、−−−、mのもとに、目的関数f
(X)を最小化(または最大化)せよ。ただしX=(x
t + X* +”・e xn)なるn次元列ベクトル
とする。ここにTはベクトルの転置を示し、Xが列ベク
トルであることをあられす−・・・・・・・・・・・・
・・・(1)換言すれば、この問題はたとえばプラント
を構成する各機器の定格から定まる1個の不等式制約条
件と、たとえば各種エネルギの需給条件、各機器の特性
式等のm個の等式制約条件をすべて満足するn個の操作
変数Xの変化領域のうちで目的関数(たとえば、消費エ
ネルギコストを含む運用コスト合計等)を最小にする点
X″を見出すもので、この点X7は最適解と称され、省
エネルギに関するプラントの最適運転状態を与えるもの
である。
y j=1 、2、−−−、mのもとに、目的関数f
(X)を最小化(または最大化)せよ。ただしX=(x
t + X* +”・e xn)なるn次元列ベクトル
とする。ここにTはベクトルの転置を示し、Xが列ベク
トルであることをあられす−・・・・・・・・・・・・
・・・(1)換言すれば、この問題はたとえばプラント
を構成する各機器の定格から定まる1個の不等式制約条
件と、たとえば各種エネルギの需給条件、各機器の特性
式等のm個の等式制約条件をすべて満足するn個の操作
変数Xの変化領域のうちで目的関数(たとえば、消費エ
ネルギコストを含む運用コスト合計等)を最小にする点
X″を見出すもので、この点X7は最適解と称され、省
エネルギに関するプラントの最適運転状態を与えるもの
である。
〔背景技術の問題点〕
上記■の手法では近似的にはプラント全体の最適配分を
行えるが、ある限度以上の省エネルギの達成は不可能で
あり、現在の一般的要請に応えることはできない。また
■の手法では、定式化された制約条件付最適化問題を線
形計画法や非線形計画法(以下NLPと称する。:N0
n−l 1near Prograrrming の略
)等の数学的手法で解くもので゛あるが、一般的要請に
応えるだけの精度で解くためにはNLPに頼らざるを得
ない。ここでNLPというのは、等式、不等式を含む各
種の制約条件のもとて最小または最大にすべき目的関係
を満足する解を求める耐洗を総称するもので、各種の手
法が開発されている。
行えるが、ある限度以上の省エネルギの達成は不可能で
あり、現在の一般的要請に応えることはできない。また
■の手法では、定式化された制約条件付最適化問題を線
形計画法や非線形計画法(以下NLPと称する。:N0
n−l 1near Prograrrming の略
)等の数学的手法で解くもので゛あるが、一般的要請に
応えるだけの精度で解くためにはNLPに頼らざるを得
ない。ここでNLPというのは、等式、不等式を含む各
種の制約条件のもとて最小または最大にすべき目的関係
を満足する解を求める耐洗を総称するもので、各種の手
法が開発されている。
しかしながら、これらはいずれもある点から出発して必
要な計算を繰返しながら目的関数を最小または最大にす
る点に到達するという、反復による探索法であり、いか
に高速かつ大容量の電子計算機を使用しても計算に長時
間を要する問題がある。しかも工場等における自家発プ
ラントの経済運転制御を行うにあたり、中容量の制御用
計算機によって計算に必要なデータをオンラインで読込
み、前述の計算を実施し、この結果に従ってプラント内
の各機器の運転あるいは操作員への指示を行わなければ
ならない。しかも総合的なエネルギ管理システムとして
のデマンド管理や運転状態監視等多数の重要な機能と並
行しての処理が必要とされる。このような理由のため上
述の最適配分問題は短時間で解かれなければならないに
も拘らず、上記■、■の手法では計算時間に長時間を要
し、実用化したとしても計算時間による時間的なずれの
ため種々の条件が変化して目標とする経済運転とはほど
遠い運転状態となることが多かった。
要な計算を繰返しながら目的関数を最小または最大にす
る点に到達するという、反復による探索法であり、いか
に高速かつ大容量の電子計算機を使用しても計算に長時
間を要する問題がある。しかも工場等における自家発プ
ラントの経済運転制御を行うにあたり、中容量の制御用
計算機によって計算に必要なデータをオンラインで読込
み、前述の計算を実施し、この結果に従ってプラント内
の各機器の運転あるいは操作員への指示を行わなければ
ならない。しかも総合的なエネルギ管理システムとして
のデマンド管理や運転状態監視等多数の重要な機能と並
行しての処理が必要とされる。このような理由のため上
述の最適配分問題は短時間で解かれなければならないに
も拘らず、上記■、■の手法では計算時間に長時間を要
し、実用化したとしても計算時間による時間的なずれの
ため種々の条件が変化して目標とする経済運転とはほど
遠い運転状態となることが多かった。
本発明は上記事情に基づいてなされたもので。
その目的は短時間で、しかも計算精度を低下させること
なく各種エネルギの需給“についての経済上の最適配分
を求めることができる自家発プラントの経済運転制御方
法を提供することにある。
なく各種エネルギの需給“についての経済上の最適配分
を求めることができる自家発プラントの経済運転制御方
法を提供することにある。
本発明に係る自家発プラントの経済運転制御方法は、自
家発プラントのエネルギの需給に関する操作可能な複数
の変数のうちの一部を定数として固定し、残余変数につ
いて各変動頭載における経済上の最適配分をNLPのよ
うな反復による探索法により求めるものである。
家発プラントのエネルギの需給に関する操作可能な複数
の変数のうちの一部を定数として固定し、残余変数につ
いて各変動頭載における経済上の最適配分をNLPのよ
うな反復による探索法により求めるものである。
以下、本発明を工場等の自家発プラント100に適用し
た一実施例について説明する。
た一実施例について説明する。
第1図は自家発プラントの概略構成を示すもノテ、複数
のボイラza、Zb:、)a、2b;sa、3bより発
生した蒸気は蒸気母管11゜12e13.i4を経由し
て複数台の蒸気タービン21〜26へ供給され、これら
のタービンを駆動する。そこでこれらのタービンにより
発電機31〜36が駆動されて電力を発生させる。
のボイラza、Zb:、)a、2b;sa、3bより発
生した蒸気は蒸気母管11゜12e13.i4を経由し
て複数台の蒸気タービン21〜26へ供給され、これら
のタービンを駆動する。そこでこれらのタービンにより
発電機31〜36が駆動されて電力を発生させる。
一般に1タービン21,22.・・・には抽気タービン
および排気タービンが混在しており、゛抽気および排気
はそれぞれ所定の蒸気圧力をもって、プロセス蒸気61
.52.53.・・・として工場へ必要量供給される。
および排気タービンが混在しており、゛抽気および排気
はそれぞれ所定の蒸気圧力をもって、プロセス蒸気61
.52.53.・・・として工場へ必要量供給される。
また前記発電機31〜36からの発電電力61〜66は
買電電力と共に工場へ必要量供給される。
買電電力と共に工場へ必要量供給される。
ところで、上記構成の自家発プラントにおいて、エネル
ギの需給に関する複数の変数、たとえばプラント100
で消費されるボイラ燃料微油、燃料ガス等)の費用、一
定時間帯における購入電力費等の合計を経済配分すべき
目的関数として、この合計を最小にするように各機器へ
の供給燃料、供給蒸気等の配分、すなわち各機器の運転
状態を決定すればよい。この問題は前記■の形に定式化
することができ、NLPの手法を適用して解くことがで
きる。
ギの需給に関する複数の変数、たとえばプラント100
で消費されるボイラ燃料微油、燃料ガス等)の費用、一
定時間帯における購入電力費等の合計を経済配分すべき
目的関数として、この合計を最小にするように各機器へ
の供給燃料、供給蒸気等の配分、すなわち各機器の運転
状態を決定すればよい。この問題は前記■の形に定式化
することができ、NLPの手法を適用して解くことがで
きる。
上記の決定を実施するための経済運転制御システムを第
2図に示す。図中101は計算制御装置、102にこの
計算制御装#101と自家発プラント1−Og−との間
を連結する入・出力装fFt、102aを備えたインタ
ーフェイスである。
2図に示す。図中101は計算制御装置、102にこの
計算制御装#101と自家発プラント1−Og−との間
を連結する入・出力装fFt、102aを備えたインタ
ーフェイスである。
そこで、この自家発プランl−100において各機器へ
の供給エネルギの最適配分決定の手法としては、制約条
件付のNLPのうち各種の手法すなわち変換法(あるい
は拡大目的関数法)と称される一部の手法(この中には
罰金関数法、SUMTおよび乗数法等がある)、射影法
と称される手法(この中には、勾配射影法、縮小勾配法
等がある)、コンプレックス法等を適用することができ
る。これらの手法の共通点は、n次元の操作変数X(こ
の各要素としては、各ボイラの消費する燃料量、各ター
ビンに流入する蒸気の量等がある)のある初期値X0か
ら出発して各手法特有のアルゴリズム(計算手順)に従
って順次探索を繰返し>(’、Xt、・・・+ XNと
予め定められた収束条件を満足する点xN に到るとこ
ろで最適解−== xNとなる。なお、Xl のiは
探索のi番目の点であることを示す。ここで注意すべき
点は、一般にXの次元nが大きい程反復匝数が多く、従
って計算に要する時間も大きいことである。以上の手法
により、操作変数X=(xt + Xt y”’exn
) のn個の元のうちの一部、すなわちm個xn−
rn++ t xn m+! t ”’ + xnが一
定で変化しない状態に保ちつつ上述の最適解を求めるの
である。これは、たとえばあるボイラが定期点検後の試
運転状態のとき、あるいは別の何らかの理由によって一
定の消費燃料で一定の蒸気を発生するようなとき、また
は買電コストの安価な夜間においては簡単なコスト比較
から、ある発電機の出力を最小にするのが省エネルギの
上から望ましいことが明らかなとき等の条件に相当する
。これらの場合にはボイラ燃料量、蒸発険、または発電
出力をそれぞれ一定値に固定して残る変数のみを操作変
数としてN T、 Pの各手法を適用すればよい。この
ようにすれば上述の各条件を満足しながら、目的関数を
最小または最大、にする経済運転状態を決定することが
できる。
の供給エネルギの最適配分決定の手法としては、制約条
件付のNLPのうち各種の手法すなわち変換法(あるい
は拡大目的関数法)と称される一部の手法(この中には
罰金関数法、SUMTおよび乗数法等がある)、射影法
と称される手法(この中には、勾配射影法、縮小勾配法
等がある)、コンプレックス法等を適用することができ
る。これらの手法の共通点は、n次元の操作変数X(こ
の各要素としては、各ボイラの消費する燃料量、各ター
ビンに流入する蒸気の量等がある)のある初期値X0か
ら出発して各手法特有のアルゴリズム(計算手順)に従
って順次探索を繰返し>(’、Xt、・・・+ XNと
予め定められた収束条件を満足する点xN に到るとこ
ろで最適解−== xNとなる。なお、Xl のiは
探索のi番目の点であることを示す。ここで注意すべき
点は、一般にXの次元nが大きい程反復匝数が多く、従
って計算に要する時間も大きいことである。以上の手法
により、操作変数X=(xt + Xt y”’exn
) のn個の元のうちの一部、すなわちm個xn−
rn++ t xn m+! t ”’ + xnが一
定で変化しない状態に保ちつつ上述の最適解を求めるの
である。これは、たとえばあるボイラが定期点検後の試
運転状態のとき、あるいは別の何らかの理由によって一
定の消費燃料で一定の蒸気を発生するようなとき、また
は買電コストの安価な夜間においては簡単なコスト比較
から、ある発電機の出力を最小にするのが省エネルギの
上から望ましいことが明らかなとき等の条件に相当する
。これらの場合にはボイラ燃料量、蒸発険、または発電
出力をそれぞれ一定値に固定して残る変数のみを操作変
数としてN T、 Pの各手法を適用すればよい。この
ようにすれば上述の各条件を満足しながら、目的関数を
最小または最大、にする経済運転状態を決定することが
できる。
あ
また、たとえばする変数の最適解のおおよその値が判っ
ているような場合、その変数を最適解とみられる値に固
定して計算を開始し、探索の途中からはこれを操作変数
として適用しているNLPの手法が定めるアルゴリズム
に従って自由に変動させ、これによって、目的関数を最
小化または最大化する最適解を求めることができる。
ているような場合、その変数を最適解とみられる値に固
定して計算を開始し、探索の途中からはこれを操作変数
として適用しているNLPの手法が定めるアルゴリズム
に従って自由に変動させ、これによって、目的関数を最
小化または最大化する最適解を求めることができる。
さらに、操作変数として探索を開始した変数のうちの一
部を探索の途中からそれぞれ一定値に固定し、それ以降
は残余の操作変数のみによる探索を続け、これによって
目的関数を最小化または最大化する最適解を求めること
もできる。
部を探索の途中からそれぞれ一定値に固定し、それ以降
は残余の操作変数のみによる探索を続け、これによって
目的関数を最小化または最大化する最適解を求めること
もできる。
ここで、探索の回数および計算に要する時間は、−投に
操作変数の個数に応じて増加することが知られているの
で、いずれの手法を用いるにせよ、一部の変数を固定し
た分だけは確実に計算時間が短縮されることになり、し
かも計算精度を低下させることはない。
操作変数の個数に応じて増加することが知られているの
で、いずれの手法を用いるにせよ、一部の変数を固定し
た分だけは確実に計算時間が短縮されることになり、し
かも計算精度を低下させることはない。
また最適配分の決定は第2図に示す計算制御装置101
に実行させ、ここで得ら11.た最適解すなわち自家発
プラント100の各構成機器の運転状態に応じて、イン
ターフェイス102を介してそれらの機器に対して自動
設定あるいは設定値の表示を行い、操作員にその旨を指
示することができる。
に実行させ、ここで得ら11.た最適解すなわち自家発
プラント100の各構成機器の運転状態に応じて、イン
ターフェイス102を介してそれらの機器に対して自動
設定あるいは設定値の表示を行い、操作員にその旨を指
示することができる。
以上の実施例では非線形計画法(NLP)を用いるもの
として説明したが1本発明はこれに限らず、線形計画法
(LP)や動的計画法(Dr )を用いることもできる
。
として説明したが1本発明はこれに限らず、線形計画法
(LP)や動的計画法(Dr )を用いることもできる
。
以上詳述したように、本発明に係る自家発プラントの経
済運転制御方法によれば、反復による探索法を適用して
量適な運転状態を実現しようとする場合に複数の変数の
うちの一部を一定値に固定し、残余の操作変数に対して
目的関数を最小または最大にする最適解を求めることに
より、実質的な操作変数の個数が減少し、反復回数の減
少ひいては計算時間の短縮をはかることができ、かつ、
計算精度上は何らの犠牲をはらうこともないなど、優れ
た効果を得ることができる。したがって、たとえば短時
間で最適配分の結果を要求されるオンライン(もしくは
リアルタイム)での最適化問題の解決にはきわめて有効
である。
済運転制御方法によれば、反復による探索法を適用して
量適な運転状態を実現しようとする場合に複数の変数の
うちの一部を一定値に固定し、残余の操作変数に対して
目的関数を最小または最大にする最適解を求めることに
より、実質的な操作変数の個数が減少し、反復回数の減
少ひいては計算時間の短縮をはかることができ、かつ、
計算精度上は何らの犠牲をはらうこともないなど、優れ
た効果を得ることができる。したがって、たとえば短時
間で最適配分の結果を要求されるオンライン(もしくは
リアルタイム)での最適化問題の解決にはきわめて有効
である。
第1図は本発明の方法を適用する自家発プラントの一実
施例を示す系統図、第2図は同実施例にセける経済運転
制御システムの構成を示すブロック図である。 12 、Ib、2a、2b、3a’、3b・−ボイラ
、11,12,13.14・・・蒸気母管、21゜22
.23,24,25.26・・・蒸気タービン、:x、
s2.ss、s4.ss、se・R¥IL%、#145
1.52.53・・・プロセス蒸気、61,62゜63
.64,65.66・・・発WLt力、100・・・自
家発プランl−1101・・・計算制御装置、102・
・・インターフェース。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 泗 / a11 ■□6・ 1乙− 3 2:2 “63’ − 3a−1シ =1ま35b 7− 第2図 1、事件の表示 特願昭57−232956号 2、発明の名称 自家発プラントの経済運転制御方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)東市芝浦電気株式会汁 4、代理人
施例を示す系統図、第2図は同実施例にセける経済運転
制御システムの構成を示すブロック図である。 12 、Ib、2a、2b、3a’、3b・−ボイラ
、11,12,13.14・・・蒸気母管、21゜22
.23,24,25.26・・・蒸気タービン、:x、
s2.ss、s4.ss、se・R¥IL%、#145
1.52.53・・・プロセス蒸気、61,62゜63
.64,65.66・・・発WLt力、100・・・自
家発プランl−1101・・・計算制御装置、102・
・・インターフェース。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 泗 / a11 ■□6・ 1乙− 3 2:2 “63’ − 3a−1シ =1ま35b 7− 第2図 1、事件の表示 特願昭57−232956号 2、発明の名称 自家発プラントの経済運転制御方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)東市芝浦電気株式会汁 4、代理人
Claims (3)
- (1)自家発プラントのエネルギの需要に関する操作可
能な複数の変数のうちの一部を定数として固定し、残余
の変数について各変動領域に右ける経済、Fの最適配分
を反復による探索法により求めることを特徴とする自家
発プラントの経済運転制御方法。 - (2)予め定数として固定された変数の一部を、残余の
変数についての反復による探索法の計算過程の途中より
変数として自由に変動させて経済上の最適配分を求める
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載の自家発プ°ラントの経済運転制御方法。 - (3)反復による探索法の計算過程の途中より操作変数
のうちの一部を定数として固定し、それ以降は残余の操
作変数のみについて経済上の最適配分を反復による探索
法により求める1つにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第(1)項記載の自家発プラントの経済運転制御方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57232956A JPS59117604A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 自家発プラントの経済運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57232956A JPS59117604A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 自家発プラントの経済運転制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59117604A true JPS59117604A (ja) | 1984-07-07 |
Family
ID=16947494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57232956A Pending JPS59117604A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 自家発プラントの経済運転制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59117604A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6240027A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-21 | 株式会社日立製作所 | 自家用発電設備の運転方法 |
JPH01184235A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 学習制御方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5539936A (en) * | 1978-09-13 | 1980-03-21 | Toshiba Corp | Operation control device |
JPS57197606A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-03 | Toshiba Corp | Operation controller of plant |
-
1982
- 1982-12-24 JP JP57232956A patent/JPS59117604A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5539936A (en) * | 1978-09-13 | 1980-03-21 | Toshiba Corp | Operation control device |
JPS57197606A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-03 | Toshiba Corp | Operation controller of plant |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6240027A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-21 | 株式会社日立製作所 | 自家用発電設備の運転方法 |
JPH01184235A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 学習制御方法 |
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