基于供需关系的燃煤电厂库存管理系统及方法与流程

本发明涉及燃煤电厂库存管理，具体涉及基于供需关系的燃煤电厂库存管理系统及方法。

背景技术：

1、随着电力市场化改革的深入，市场竞争机制逐渐完善，动力煤发电量全部进入电力市场，燃煤火电厂不仅需要为居民生活和工业提供稳定、高效的电力产品，还需要保证自身生产安全、提高发电效益。电厂在运营过程中为防止动力煤供应中断引起停火断电的情况发生，会设置一定的动力煤库存量，在制定发电和采购计划时，需要考虑电力市场环境下动力煤供应链和竞价上网的不确定性，这意味着电厂在拥有更多自主管理权的同时也承担了更大的盈利压力，为保证在稳定供电情况下实现收益最大化，关键在于对动力煤采购量进行优化，确定更加合理的动力煤库存水平。

2、燃煤火电厂通过燃烧动力煤产生的电量称为煤电，动力煤供应链运作的稳健性为大规模煤电生产奠定了基础，然而我国动力煤供应链的结构性矛盾多年来干扰着电厂的库存控制决策。

3、动力煤作为能源物资，相对来说运输和保存方式并不复杂，但是由于上端煤矿生产和下端电厂消耗都面临极大的不确定性，因此燃煤火电厂一般会与煤炭企业，即上游煤矿签订中长期订货协议，采购量可以基本满足发电需求。当市场逐渐放开，动力煤价也通过市场竞争慢慢稳定下来时，电厂可能会选择市场中更优质且兑现率更高的动力煤来满足一部分发电需求，此时电厂虽然承担了风险，但是获得了更多的收益。

4、目前存在电力需求进一步扩大、部分地区出现火电的装机容量增大、动力煤需求量增多的现象。然而，由于上游产能和运力不足等多方面情况，依然存在部分地区偶尔会存在供电紧张、不稳定等问题。一般来说，为了尽可能避免动力煤供应不稳定的问题，电厂会设置较高的安全库存，以有效降低煤炭供应的风险和损失。

5、目前，国内对于动力煤或电煤(燃煤)的研究主要集中在如何降低成本上，由于我国对煤炭这种一次能源的依赖性很强，且存在能源与负荷分布不对应的问题，直接导致仓储和运输成本的大量资金占用。同时我国正处于能源转型的关键时期，燃煤火电厂对于成本控制和优化的需求进一步凸显，因此优化动力煤库存和运输问题成为降低成本、提高效益的重要途经。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了基于供需关系的燃煤电厂库存管理方法，包括如下步骤：

2、s1、调取历史数据库中各个周期内的初始燃煤库存量、煤炭消费量的历史数据信息，基于历史数据信息构建库存与消费模型，得到周期内的存耗输出关系；

3、s2、根据步骤s1的库存与消费模型的输出关系值，建立燃煤库存限制条件，根据燃煤库存限制条件生成燃煤库存量；

4、s3、获取燃煤库存量s，计算燃煤电厂库存系统的订货总成本、库存总成本和进货预期函数。

5、进一步地，步骤s1中，库存与消费模型为：

6、

7、其中，y(t)表示库存与消费模型的输出关系值，x(t)表示初始燃煤库存量，b表示煤炭消费量，a表示周期，t表示累积时间，t＝a，2a，…，na；n表示周期个数，e表示自然对数的底数。

8、进一步地，步骤s1中，对所调取的各个周期内的初始燃煤库存量、煤炭消费量的历史数据信息进行预处理，并分为测试集和训练集，利用训练集对煤炭产存耗销模型进行训练，利用测试集对训练好的库存与消费模型进行测试，当测试结果高于预设标准时，输出训练好的库存与消费模型。

9、进一步地，步骤s2中，在时间t∈[a，na]内，燃煤库存量s表达式如下：

10、

11、其中，y(t)表示库存与消费模型的输出关系值，p表示燃煤入库率，u表示燃煤出库率。

12、进一步地，步骤s3中，

13、燃煤电厂库存系统在t时段的订货总成本tr的函数为：

14、tr＝or+{hr×t×|(s+q)-d|×p(d)+cr×q+pc×|(s+q)-d|×p(d)}；

15、0r为向储配煤基地订购时的固定订购成本，hr为燃煤电厂库存单位时间单位重量的动力煤的存储成本，s为燃煤电厂库存在t时段的燃煤库存量，q表示燃煤电厂库存向储配煤基地的订货批量，d为燃煤电厂库存在t时段的燃煤需求，p(d)为燃煤电厂库存在t时段的燃煤需求d的概率，cr为储配煤基地到燃煤电厂库存单位重量动力煤的运输成本，pc为燃煤电厂库存发生缺货时单位重量动力煤的缺货损失成本。

16、进一步地，燃煤电厂库存系统在t时段的库存总成本trz的函数为：

17、trz＝δ(rr-i)×tr；

18、其中，rr为燃煤电厂库存的进货预期函数，δ为进货预期函数系数：

19、

20、燃煤电厂库存的进货预期函数rr为：

21、

22、其中，lt为燃煤电厂库存的订货提前期，σ为燃煤电厂库存的日需求标准差，z为燃煤电厂库存的安全因子，μ为燃煤电厂库存的日需求期望。

23、进一步地，所述燃煤库存限制条件为：燃煤电厂库存系统订货时，燃煤电厂库存的现有库存量与订货批量之和不超过其存储能力；燃煤电厂库存的订货批量不超过最大运输能力；燃煤电厂库存的订货批量不小于最小运输单元。

24、本发明还提出了基于供需关系的燃煤电厂库存管理系统，其特征在于，用于实现燃煤电厂库存管理方法，包括：历史数据库，库存与消费模型构建单元，限制条件建立单元和库存管理单元；

25、所述库存与消费模型构建单元，用于调取历史数据库中各个周期内的初始燃煤库存量、煤炭消费量的历史数据信息，基于历史数据信息构建库存与消费模型，得到周期内的存耗输出关系。

26、所述限制条件建立单元，用于根据库存与消费模型构建单元的存耗输出关系，建立燃煤库存限制条件，根据燃煤库存限制条件生成燃煤库存量。

27、所述库存管理单元，用于获取燃煤库存量，计算燃煤电厂库存计算燃煤电厂库存系统燃煤电厂库存系统的库存总成本和进货时间的进货时间。

28、进一步地，所述库存管理单元包括：激光采集仪，三维重建单元，判断单元，订货单元和计算单元；

29、所述激光采集仪采集燃煤电厂库存内燃煤堆的轮廓数据点和煤场现场的数字标示牌；

30、所述三维重建单元获取轮廓数据点和煤场现场的数字标示牌，完成燃煤电厂库存内燃煤堆的三维重建，生成燃煤库存量s；

31、所述判断单元用于判断燃煤电厂库存系统的总库存是否下降到最低库存；

32、所述订货单元用于当判断单元判断燃煤电厂库存系统的总库存是否下降到最低库存时，向储配煤基地统一进行订货；

33、所述计算单元，用于计算燃煤电厂库存系统的订货总成本、库存总成本和进货预期函数。

34、相比于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：

35、调取历史数据库中各个周期内的初始燃煤库存量、煤炭消费量的历史数据信息，基于历史数据信息构建库存与消费模型，利用训练集对煤炭产存耗销模型进行训练，利用测试集对训练好的库存与消费模型进行测试，当测试结果高于预设标准时，输出训练好的库存与消费模型，得到周期内的存耗输出关系；根据存耗输出关系，建立燃煤库存限制条件，利用变量积分函数作为燃煤限制条件，计算限制条件变量在一段时间内累积值，生成燃煤库存量；获取燃煤库存量，计算燃煤电厂库存计算燃煤电厂库存系统燃煤电厂库存系统的库存总成本和进货时间的进货时间，有效降低煤炭供应的风险和损失。