Оптимизатсияи Бо Дарназардошти Хатари Яхбандӣ, бо номи аслии Freeze-Risk-Aware Optimization (FRAO), равиши идоракунии пешгӯии моделӣ бар асоси додаҳо мебошад, ки ҳадаф дорад дар кори зимистонаи системаҳои бузургмиқёси бисёрсектораи сардкунии ғайримустақими ҳавоӣ аз ҳарорати пасти дастраси муҳити беруна манфиати бештари сардкунӣ ба даст орад ва ҳамзамон хатари маҳаллии яхбандӣ ва номуайянии пешгӯиро мустақиман ба маҳдудиятҳои идоракунӣ ворид кунад. Таҳқиқот бо истифода аз додаҳои воқеии кори DCS аз нерӯгоҳи ангиштсӯзи 2 × 1000 MW дар шимоли Чин моделҳои пешгӯии сатҳи сектор ва сатҳи системаро бар асоси LSTM сохта, онҳоро бо идоракунии пешгӯии моделӣ барои ҳар сектор муттаҳид кардааст. Дар шароити намунавии ҳарорати паст гузориш шудааст, ки ҳарорати асосии оби бозгаштро 5,14–5,37 °C ва фишори пасии пешгӯишудаи блокро 0,67–0,70 kPa коҳиш додан мумкин аст. Бо вуҷуди ин, санҷиши саҳроӣ ҳоло ҳам дар сатҳи дастгирии қарор дар ҳалқаи кушода қарор дорад; самаранокии пайгирии пурраи ҳалқаи пӯшидаи фармонҳои оптимизатсияшуда тавассути DCS нишон дода нашудааст.

Ҳарорати пасти беруна дар зимистон барои нерӯгоҳи ҳароратии бо ҳаво сардшаванда ду таъсири муқобил ба вуҷуд меорад. Аз як тараф, хориҷ кардани гармӣ ба атмосфера осонтар мешавад ва фишори пасии системаи турбина-конденсаторро метавон коҳиш дод. Аз тарафи дигар, хатари ях бастани об дар сатҳҳои мубодилаи гармӣ, осеби қубурҳо ва ихроҷ зиёд мешавад. Аз ин сабаб, операторон метавонанд захираи бехатариро зиёд карда, системаро аз зарурат гармтар кор кунанд. Саволи асосии таҳқиқотии FRAO ин аст, ки оё ин захираи бехатарӣ ба ҷойи собит ва аз ҳад эҳтиёткор будан метавонад мувофиқи ҳарорати маҳаллӣ, шароити ояндаи кор ва хатои пешгӯии модел ба таври динамикӣ танзим карда шавад ё не.

Таҳқиқот танҳо оптимизатсияи иқтисодиро анҷом намедиҳад. Ҳарорати маҳаллии девор, ҳарорати оби бозгашти сектор, суръати имконпазири пастшавии ҳарорат ва суръати ҳаракати пардаҳои вуруди ҳаво дар дохили ҳамон масъалаи оптимизатсия ба шартҳои бехатарӣ ва иҷрошавандагӣ табдил дода мешаванд. Аз ин рӯ, ҳадаф танҳо то ҳадди имкон сард кардани оби бозгашт нест, балки ҷустуҷӯи пасттарин ҳолати бехатари кори гармӣ аст, ки бе поён рафтан аз ҳудудҳои бехатарии яхбандӣ ба он расидан мумкин аст.

Масъалаи асосӣ дар системаи сардкунии ғайримустақими ҳавоӣ

Дар нерӯгоҳи ҳароратӣ буғи аз турбина баромада дар конденсатор конденсат мешавад. Самаранокии конденсатор бо он ки оби гардишкунанда то чӣ андоза сард бармегардад, зич алоқаманд аст. Ҳарорати пасттари оби бозгашт метавонад фишори конденсатор ва, дар натиҷа, фишори пасии турбинаро коҳиш диҳад; ин метавонад барои ҳамон ҳаҷми истеҳсоли нерӯи барқ ба кам шудани масрафи сӯзишворӣ мусоидат кунад.

Системаи таҳқиқшуда тарҳест, ки ба ҷойи тамоси мустақими обу ҳаво, оби гардишкунанда тавассути мубодилагарҳои гармӣ бо атмосфера мубодилаи гармӣ анҷом медиҳад ва ҳамчун сардкунии ғайримустақими ҳавоӣ муайян мешавад. Вақте ки ҳавои беруна дар зимистон хеле сард аст, иқтидори сардкунии система зиёд мешавад. Аммо агар ҳарорати қубурҳои маҳаллӣ ё деворҳои дельтаи сардкунӣ ба сатҳҳои ҳассос поён равад, яхбандӣ метавонад оғоз шавад. Ҳатто агар ҳарорати миёнаи оби бозгашт бехатар намояд, сатҳи маҳаллӣ дар як сектори муайяни бурҷ метавонад то дараҷаи хатарнок сард бошад.

Аз ин рӯ, таҳқиқот ба ҷойи оптимизатсияи як тағйирёбандаи миёна, ки тамоми бурҷро ифода мекунад, рафтори гармии секторҳои гуногуни бурҷро алоҳида пешгӯӣ мекунад.

FRAO Чист ва Чӣ Кор Мекунад?

Freeze-Risk-Aware Optimization (FRAO) чорчӯбаи оптимизатсияи кори зимистона мебошад, ки кушодагии ояндаи пардаҳои вуруди ҳаворо аз рӯи сектор оптимизатсия карда, ҳарорати маҳаллии девор, ҳарорати оби бозгашт, хатои пешгӯии модел, суръати тағйири ҳарорат ва маҳдудиятҳои ҳаракати актуаторро ба як масъалаи идоракунии пешгӯии моделӣ ворид мекунад.

Нерӯгоҳ ва бурҷи сардкунии таҳқиқшуда

Оби гардишкунанда ба ду шоха ҷудо шуда, ба гурӯҳҳои секторҳо фиристода мешавад. Пардаҳои вуруди ҳаво дар беруни ҳар як дельтаи сардкунӣ миқдори ҳавои воридшаванда ба мубодилагари гармӣ ва, дар натиҷа, дараҷаи сардшавии обро танзим мекунанд. Оби сардшудаи аз секторҳо баромада дар хати умумии бозгашт муттаҳид мешавад ва дар конденсатор барои конденсатсияи буғи хориҷии турбина истифода мешавад.

Маҷмӯи додаҳо

Дар таҳқиқот ду давраи кори зимистона муттаҳид карда шудаанд: 1 Январ–28 Феврал 2025 ва 10 Ноябр 2025–10 Январ 2026. Дар маҷмӯъ аз сабтҳои 121 рӯз бо фосилаи намунагирии 1 дақиқа 174.075 намунаи қобили истифода ва 220 тағйирёбандаи корӣ ба даст омадааст.

Дар манбаъ шароити муҳити берунаи поён аз 5 °C %61,1-и намунаҳои зимистонаро ташкил медиҳад. Система инчунин дар соли 2020 осеби ҷиддии зимистонаи яхбандиро аз сар гузаронида, манбаъ талафоти мустақими иқтисодии ин ҳодисаро тақрибан 10 миллион RMB гузориш кардааст. Ин ҳодиса заминаи саҳроие мебошад, ки нишон медиҳад чаро на танҳо оптимизатсияи иқтисодӣ, балки бехатарии маҳаллии яхбандӣ низ меъёри марказии тарҳрезӣ аст.

Чаро як миёнаи системавӣ кофӣ нест?

Ҷараёни ҳаво, тақсимоти об ва интиқоли гармӣ дар атрофи бурҷ дар ҳамаи секторҳо яксон нест. Дар як вақт ҳарорати девори як сектор метавонад бехатар монад, дар ҳоле ки дар сектори дигар ҳарорати пасттар ба вуҷуд меояд. Аз ин рӯ, FRAO ду миқёсро якҷоя истифода мекунад:

• Сатҳи сектор: ҳарорати маҳаллии оби бозгашт ва девор бехатарии яхбандиро ифода мекунад.
• Сатҳи система: ҳарорати асосии оби бозгашт ва фишори пасии блок самаранокии умумии қисми сардро ифода мекунад.

Чаро Ҳарорати Девор Барои Хатари Яхбандӣ Тағйирёбандаи Калидист?

Азбаски яхбандӣ метавонад ба таври маҳаллӣ дар сатҳи мубодилагари гармӣ оғоз шавад, ҳарорати миёнаи оби бозгашти сектор танҳо ба худӣ худ нишондиҳандаи кофии бехатарӣ нест; таҷрибаи аблятсионии таҳқиқот низ нишон медиҳад, ки ҳангоми хориҷ кардани ҳади бехатарии ҳарорати девор вокуниши бастани парда ба хатари яхбандӣ метавонад тақрибан 10 дақиқа дер шавад.

Меъмории функсионалии FRAO

Гарчанде ки матни манбаъ дар як ҷой шумораи қабатҳоро “панҷ” меномад, тавсифи усул ва Расми 3 шаш ҷузъи функсионалии зеринро нишон медиҳанд:

1. Қабати додаҳо: аз ченкуниҳои гузаштаи DCS равзанаи ҳолат месозад ва тамоюли тағйирёбандаҳои ояндаи идоранашавандаро бармеорад.
2. Қабати пешгӯӣ: бо моделҳои бар асоси LSTM ҳарорати сектору система ва фишори пасиро пешгӯӣ мекунад.
3. Навсозии ҳошияи бехатарӣ: хатогиҳои пешгӯии самти хатарнокро пайгирӣ карда, маҳдудиятҳои ҳароратро сахттар мекунад.
4. Тавлиди маҳдудият ва ҷарима: ҳудудҳои яхбандӣ, суръати пастшавии ҳарорат ва маҳдудиятҳои ҳаракати пардаро ба ҳадҳои хароҷот табдил медиҳад.
5. Оптимизатсияи MPC: дар байни траекторияҳои ояндаи кушодагии парда пасттарин хароҷоти бехатарро меҷӯяд.
6. Тавлиди арзиши танзимии сатҳи боло: траекторияи оптимизатсияшудаи гармиро ба арзиши танзимии ҳарорати оби бозгашт, ки DCS-и мавҷуда метавонад иҷро кунад, табдил медиҳад.

Равзанаи ҳолати гузашта ва тамоюли кори оянда

Дар оғози ҳар даври оптимизатсия система охирин \(H_h\) қадами вақтро ҳамчун равзанаи ҳолати таърихӣ ҷамъ мекунад:

Муодила (1):

\[ X^{hist}_{i,t_0}= [X_{i,t_0-H_h+1},\ldots,X_{i,t_0}] \]

Дар ин ҷо \(X_{i,t}\) тағйирёбандаҳои дахлдори кориро барои сектор \(i\), ва \(H_h\) дарозии равзанаи гузашта ро ифода мекунад.

Азбаски тағйирёбандаҳои идоранашаванда, ба монанди ҳарорати ояндаи муҳити беруна ва бори блок, пурра маълум нестанд, тамоюли миёнаи тағйирот дар гузаштаҳои наздик ҳисоб карда мешавад:

Муодила (2):

\[ \Delta\bar{x}(t_0)= \frac{1}{H_h-1} \sum_{\tau=t_0-H_h+1}^{t_0-1} [x(\tau+1)-x(\tau)] \]

\[ \Delta\tilde{x}(t_0)= \operatorname{clip} [\Delta\bar{x}(t_0),\Delta x_{min},\Delta x_{max}] \]

\[ \tilde{x}(t_0+k)= \operatorname{clip} [x(t_0)+k\Delta\tilde{x}(t_0),x_{min},x_{max}] \]

\[ X^{fut}_{i,t_0}= [\tilde{x}(t_0),\tilde{x}(t_0+1),\ldots,\tilde{x}(t_0+H_f)] \]

Амали clip пешгирӣ мекунад, ки тамоюл ҳам суръати иҷозатдодашудаи тағйирот ва ҳам ҳудудҳои физикии тағйирёбандаро убур кунад. Ин сохтор тавре рафтор намекунад, ки гӯё ояндаро “бо итминон медонад”; он танҳо тамоюли давраи наздикро дар ҳудудҳои физикӣ ба уфуқи пешгӯии MPC интиқол медиҳад.

Моделҳои пешгӯии LSTM

Аз сабаби инерсияи гармии оби пайваста гардишкунанда ва таъхирҳои интиқол, ҳолати гузашта ба ҳароратҳои оянда таъсир мерасонад. Таҳқиқот ин вобастагии вақтро бо шабакаҳои хотираи дароз-кӯтоҳмуддат, яъне Long Short-Term Memory (LSTM), модел мекунад.

Муодила (3):

\[ [\hat{T}_{ret,i,t},\hat{T}_{wall,i,t}] = f_{sector,i}(X_{i,t},U_{i,t},Z_{i,t}) \]

\(\hat{T}_{ret,i,t}\) пешгӯии ҳарорати оби бозгашти сектор, \(\hat{T}_{wall,i,t}\) пешгӯии ҳарорати маҳаллии девор, \(U_{i,t}\) тағйирёбандаҳои идоракунии парда ва \(Z_{i,t}\) ҳолатҳои насосҳои оби гардишкунандаро нишон медиҳад.

Сипас пешгӯиҳои сектор ба модели сатҳи система дода мешаванд:

Муодила (4):

\[ \hat{T}_{main,ret,t} = f_{main} (\hat{T}_{ret,1,t},\hat{T}_{ret,2,t},\ldots,\hat{T}_{ret,12,t},Z_t) \]

\[ [\hat{P}_t,\hat{T}_{main,int,t}] = f_{bp}(\hat{T}_{main,ret,t},N_t) \]

Ин занҷир қарорҳои маҳаллии гармӣ дар секторҳоро ба ҳарорати асосии оби бозгашт ва сипас ба рафтори конденсатор ва фишори пасии блок мепайвандад.

Хатои Пешгӯӣ Маҳдудиятҳои Бехатариро Чӣ Гуна Тағйир Медиҳад?

FRAO танҳо аз арзиши пешгӯӣ истифода намекунад; вақте ки модел ҳароратро аз воқеӣ баландтар пешгӯӣ мекунад, хатои самти хатарнокро пайгирӣ мекунад ва бо назардошти тақсимоти хатои давраи наздик ҳошияи бехатариро зиёд намуда, ҳудудҳои иҷозатдодашудаи ҳароратро худкорона эҳтиёткортар месозад.

Хатои пешгӯии самти хатарнок

Аз нуқтаи назари яхбандӣ, хатои калидӣ он аст, ки модел ҳароратро аз воқеӣ баландтар пешгӯӣ кунад. Чунин хато метавонад ба оптимизатор эътимоди нодуруст диҳад, ки система бехатар аст. Аз ин рӯ, таҳқиқот ба ҷойи танҳо хатои мутлақ, аз азҳадпешгӯии мусбат дар самти хатарнок истифода мекунад.

Муодила (5):

\[ e_{wall}(t_0)= \max[0,\hat{T}_{wall}(t_0)-T_{wall}(t_0)] \]

\[ \varepsilon_{wall}(t_0)= \{e_{wall}(t_0-N+1),\ldots,e_{wall}(t_0)\} \]

\[ M_{wall}(t_0)= \min\left[ M^{max}_{wall}, \max\left( M^{base}_{wall}, \mu(\varepsilon_{wall})+ k_{\sigma}\sigma(\varepsilon_{wall}) \right) \right] \]

Дар ин ҷо \(M_{wall}\) ҳошияи динамикии бехатарии ҳарорати девор аст. Хатои миёна \(\mu\) ва инҳирофи стандартии тақсимоти хато \(\sigma\) якҷоя истифода мешаванд. Дар манбаъ \(k_{\sigma}=2\) интихоб шудааст.

Барои ҳарорати оби бозгашт низ ҳамин мантиқ татбиқ мешавад:

Муодила (6):

\[ M_{ret}(t_0)= \min\left[ M^{max}_{ret}, \max\left( M^{base}_{ret}, \mu(\varepsilon_{ret})+ k_{\sigma}\sigma(\varepsilon_{ret}) \right) \right] \]

Натиҷаи ин тарҳ чунин аст: агар модел дар вақтҳои наздик дар самти хатарнок бештар хато кунад, масъалаи оптимизатсия ба таври худкор ба минтақаи сахттари бехатарӣ кашида мешавад.

Сатҳҳои зинавии муҳофизат аз яхбандӣ

Бо боло рафтани сатҳи хатар, ҳадҳои поёнии ҳарорат баланд мешаванд ва миқдори пастшавии иҷозатдодашудаи ҳарорат дар як давраи оптимизатсия кам карда мешавад.

Ҳадҳои ҷаримаи бехатарӣ

Муодила (7):

\[ L_i^{ret} = \gamma_{ret} \sum_{t=1}^{H_f} w_t \left[ \max (0,T_{ret,safe}+M_{ret}-\hat{T}_{ret,i}(t)) \right]^2 \]

\[ L_i^{wall} = \gamma_{wall} \sum_{t=1}^{H_f} w_t \left[ \max (0,T_{wall,safe}+M_{wall}-\hat{T}_{wall,i}(t)) \right]^2 \]

То вақте ки ҳарорати пешгӯишуда аз ҳади поёнии бехатар баланд аст, ҷаримаи ин вайроншавӣ сифр мебошад. Вақте ки он аз ҳади поёнии бехатар паст мешавад, квадрати фарқ хароҷотро зуд зиёд мекунад. Ҳамин тавр, дар ҳоле ки оптимизатсия мехоҳад системаро сардтар кор кунад, муқовимати қавии математикӣ ба гузаштан аз ҳудуди яхбандӣ ба вуҷуд меояд.

Ҷаримаи тағйири ҳарорат барои инерсияи гармӣ

Он ки ҳолат аз нигоҳи ҳарорати ниҳоӣ бехатар менамояд, маънои онро надорад, ки суръати расидани ҳарорат ба он нуқта аҳамият надорад. Дар системаи бузурги гардиш инерсияи гармӣ ва таъхири интиқол вуҷуд дорад.

Муодила (8):

\[ L_{tem} = \beta_{ret} \sum_{t=1}^{H_f} w_t \left[ \max (0,|T_{ret}(t-1)-T_{ret}(t)|-\Delta T_{ret}) \right]^2 + \beta_{wall} \sum_{t=1}^{H_f} w_t \left[ \max (0,|T_{wall}(t-1)-T_{wall}(t)|-\Delta T_{wall}) \right]^2 \]

Ин ҳад вақте ҷаримаро зиёд мекунад, ки коҳиши пешгӯишудаи ҳарорат аз маҳдудияти иҷозатдодашудаи якқадамӣ зиёд бошад.

Вазни вобаста ба вақт

Муодила (9):

\[ w_t= \frac{\exp[-\lambda(t-1)]} {\sum_{j=1}^{H_f}\exp[-\lambda(j-1)]} \]

Азбаски пешгӯиҳои ояндаи наздик ба қарори ҷории идоракунӣ бевоситатар таъсир мекунанд, онҳо вазни баландтар мегиранд; бо дароз шудани уфуқи пешгӯӣ вазн ба таври экспоненсиалӣ кам мешавад.

Иҷрошавандагии физикии актуатори парда

Пардаҳоро дар ҳар давр ба таври тасодуфӣ ва ногаҳонӣ ҳаракат додан аз ҷиҳати назариявӣ имконпазир нест. Минтақаи мурдаи актуатор, андозаи ҳаракат ва басомади ҳаракат ба ҳисоб гирифта мешаванд.

Муодила (10):

\[ L_{du} = r_{du} \sum_{t=1}^{H_f-1} \left[ \max (0,|u(t+1)-u(t)|-\Delta U_{max}) \right]^2 \]

\[ L_{d2u} = r_{d2u} \sum_{t=1}^{H_f-1} \left[ \max (0,|\Delta u(t+1)-\Delta u(t)|-\Delta^2U_{max}) \right]^2 \]

Ҳади аввал аз ҳад калон шудани ҳаракати якқадамиро, ва ҳади дуюм тағйироти ногаҳонии самт/суръатро дар траекторияи идоракунӣ пахш мекунад. Бо ин роҳ аз интихоби ҳалли аз ҷиҳати математикӣ арзон, вале барои актуатори воқеӣ ларзишнок ё иҷронашаванда пешгирӣ мешавад.

Ҳадафи оптимизатсия

Барои сектор \(i\) ҳадафи асосии иқтисодӣ/гармӣ паст кардани ҳарорати оби бозгашт дар уфуқи пешгӯӣ мебошад:

Муодила (11):

\[ J_i= \alpha \sum_{t=1}^{H_f} w_t\hat{T}_{ret}(t) \]

Аммо \(J_i\) танҳо оптимизатсия карда намешавад. Ҷаримаҳои бехатарӣ ва иҷрошавандагӣ ба хароҷоти умумӣ илова карда мешаванд:

Муодила (12):

\[ C_i= J_i+ L_i^{ret}+ L_i^{wall}+ L_{tem}+ L_{du}+ L_{d2u} \]

Ҷустуҷӯи MPC бар асоси градиент

Дар ҳар давр пайдарпаии идоракунии оянда бо кушодагии ҷории парда оғоз карда мешавад:

Муодила (13):

\[ U^{0}_{i,t} = [u^{0}_{i,t},u^{0}_{i,t},\ldots,u^{0}_{i,t}] \]

Сипас траекторияи идоракунӣ бар асоси градиент нав карда мешавад:

Муодила (14):

\[ U^{k+1}_{i,t} = \Pi_{\Omega} \left( U^{k}_{i,t} - \eta_{lr}g^{k}_{i,t} \right) \]

\(\Pi_{\Omega}\) кушодагии пардаро ба фосилаи аз ҷиҳати физикӣ имконпазири %0–100 проексия мекунад. \(\eta_{lr}\) андозаи қадами оптимизатсия мебошад.

Дар зери пайдарпаии номзади идоракунӣ траекторияҳои ояндаи ҳарорат дубора ҳисоб карда мешаванд:

Муодила (15):

\[ [\hat{\mathbf{T}}_{ret,i}, \hat{\mathbf{T}}_{wall,i}] = f_{sector,i} (X^{fut}_{i,t},U_{i,t},Z_{i,t}) \]

Муодила (16):

\[ C_i= C_i (X^{fut}_{i,t}, U_{i,t}, Z_{i,t}, \hat{\mathbf{T}}_{ret,i}, \hat{\mathbf{T}}_{wall,i}) \]

Траекторияи иҷрошавандаи идоракунӣ бо пасттарин хароҷоти умумӣ интихоб мешавад:

Муодила (17):

\[ U^{*}_{i,t} = \arg\min_{U^{k}_{i,t}} C_i(U^{k}_{i,t}), \qquad k=0,1,\ldots,K \]

Чаро фармони оптимизатсияшудаи парда мустақиман ба DCS фиристода намешавад?

FRAO барои иваз кардани меъмории бехатарии мавҷудаи нерӯгоҳ тарҳрезӣ нашуда, балки ҳамчун қабати оптимизатсияи сатҳи боло дар болои он сохта шудааст. Траекторияи оптимизатсияшудаи парда барои ёфтани ҳолати аз ҷиҳати гармӣ дастрас истифода мешавад; ба DCS-и воқеӣ бошад арзиши танзимии ҳарорати оби бозгашт фиристода мешавад. Ҳамин тавр, мантиқи идоракунӣ ва муҳофизати сатҳи поёнии мавҷуда салоҳияти бехатариро нигоҳ медорад.

Барои тавлиди арзиши танзимии устувор ба траекторияи оптимизатсияшудаи ҳарорат оператори soft-min татбиқ мешавад:

Муодила (18):

\[ T_{BT,i,k} = -s \ln \left[ \frac{1}{H_f} \sum_{t=1}^{H_f} \exp \left( -\frac{\hat{T}^{*}_{ret,i,k+t}}{s} \right) \right] \]

Дар манбаъ \(s=1\) интихоб шудааст. Ҳадаф ин аст, ки арзиши аз ҳад паст дар як нуқтаи пешгӯӣ арзиши танзимиро бидуни зарурат ҷаҳиш надиҳад ва ҳамзамон таъсири идоракунии оптимизатсия дар самти сардкунӣ нигоҳ дошта шавад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Самаранокии моделҳои пешгӯӣ

Муҳим аст, ки модели ҳарорати маҳаллии девор нисбат ба се модели дигар \(R^2\)-и пасттар нишон медиҳад. Зеро тағйирёбандаи калидӣ барои бехатарии яхбандӣ ҳамзамон ба ихтилолҳои муҳитӣ, ҷараёни маҳаллии ҳаво, тақсимоти об ва садои ченкунӣ ҳассостар аст. Ҳошияи мутобиқшавандаи хатои FRAO маҳз аз ҳамин сабаб дар маркази меъмории бехатарии усул қарор дорад.

Шароити ҳарорати ниҳоят паст: 7 Феврал 2025

Дар ҳодисаи намунавии байни 00:00–12:00 система аввал дар сатҳи муҳофизати P2 кор мекунад. Вақте ки ҳарорати муҳити беруна ба -20 °C наздик мешавад, тартиби насосҳои оби гардишкунанда аз ду насоси баландсуръат ба ду насоси баландсуръат + як насоси пастсуръат гузаронда шуда, ҷараёни об зиёд карда мешавад.

Вақте ки ҳарорати беруна аз -20 °C паст мешавад, система ба сатҳи P3 мегузарад ва FRAO бо мақсади бехатарӣ ҳадафи ҳарорати оби бозгаштро баланд мекунад. Ҳангоми дубора боло рафтани ҳарорати беруна система ба P2 бармегардад.

Тағйироти миёнаи барои FRAO дар ин раванди санҷиш гузоришшуда:

Шароити ҳарорати пасти P1: 24 Декабр 2025

Дар кори анъанавӣ, вақте ки ҳарорати беруна аз тақрибан -5 °C зуд паст мешавад, барои бехатарӣ арзишҳои танзимии оби бозгашти сектор аз тақрибан 30 °C ба 35 °C баланд карда мешаванд. FRAO бошад тамоюли ҳарорат ва барқароршавии баъдиро пешгӯӣ карда, ҳарорати оби бозгаштро аз ҳад зиёд баланд намекунад; траекторияи оптимизатсияшударо тақрибан дар фосилаи 26–28 °C нигоҳ медорад.

Шароити гармтари зимистон

Дар давраи 18 Декабр 2025 10:00–22:00, вақте ки ҳарорати беруна аз тақрибан 0 °C ба 8 °C баланд мешавад, хатари яхбандӣ тадриҷан кам мегардад. Дар марҳилаи аввал FRAO метавонад ҳарорати асосии оби бозгаштро ба ҳисоби миёна 1,83 °C бештар паст кунад. Аммо бо баландтар шудани ҳарорат, пардаҳои вуруди ҳаво аллакай ба ҳолати пурра кушода мерасанд ва аз ҷиҳати физикӣ дигар захираи иловагии сардкунӣ намемонад. Дар ин ҳолат траекторияҳои FRAO ва кори таърихӣ ба ҳам наздик мешаванд.

Ин натиҷа як маҳдудияти муҳимро нишон медиҳад: FRAO дар ҳама шароит “беҳбудии” сунъӣ эҷод намекунад. Агар актуатор аллакай дар ҳолати ҳаддӣ бошад, дигар озодии физикӣ барои истифодаи оптимизатсия намемонад.

Таҳқиқоти аблятсионӣ: кадом ҷузъи бехатарӣ воқеан зарур аст?

Муаллифон дар қисми зудсардшавии байни 00:00–02:00 рӯзи 7 Феврал 2025 ҳадҳои ҷаримаро алоҳида хориҷ карда, рафтори системаро таҳқиқ кардаанд.

Оё Санҷиши Саҳроии FRAO Дар Ҳалқаи Пӯшида Буд?

Не. Дар татбиқи саҳроии 15–19 Январ 2026 FRAO ҳамчун системаи дастгирии қарор кор карда, арзишҳои оптимизатсияшудаи танзимии оби бозгашт ба операторон ҳамчун тавсия дода шуданд; ҳаракатҳои воқеии парда таҳти идораи DCS-и мавҷуда ва оператор монданд, бинобар ин самаранокии пайгирии FRAO дар ҳалқаи пӯшида ҳанӯз тасдиқ нашудааст.

Самаранокии ҳисоббарории вақти воқеии татбиқи саҳроӣ

Даврҳо дар як сервер бо протсессори Intel Xeon Gold 6338 иҷро шудаанд. Даври оптимизатсия 1 дақиқа ва анҷоми ҳамзамони интиқоли додаҳо ва ҳисоббарорӣ тақрибан 20 сония тӯл кашидааст. Ҳамин тавр, усул бе таҷҳизоти тезонандаи баландсамар дар дохили вақти давр ҳисоб карда шудааст.

Дар давраи саҳроии ҳалқаи кушода арзишҳои танзимии тавсияшудаи ҳарорати оби бозгашт ба ҳисоби миёна аз арзишҳои воқеии ченшуда 1,54 °C пасттар буданд.

Дар давраҳои гармтар, ки система аллакай фазои иловагии оптимизатсия надошт, фосилаҳое низ гузориш шудаанд, ки FRAO ҳадафи пасттар пешниҳод намекард. Баста будани Сектор 7 дар тамоми зимистон ва ба таъмир баровардани блок пас аз 19 Январ фарогирии додаҳои саҳроиро маҳдуд кардаанд.

Ҳисоби иқтисодӣ ва партовҳо

Мувофиқи арзёбии модел, тақрибан 5 °C пасттар будани ҳарорати асосии оби бозгашт ба тақрибан 0,7 kPa коҳиши фишори пасӣ мувофиқ меояд. Манбаъ бо истифода аз хусусиятҳои термодинамикии турбинаи блоки таҳқиқшуда ва самаранокии дегхона ва қубургузаронӣ ҳисоб мекунад, ки ин коҳиши фишори пасӣ метавонад меъёри масрафи ангишти стандартиро тақрибан 1,26 g/(kW·h) кам кунад.

Муодила (19):

\[ \Delta M_{ce} = \Delta b\, P_{avg}\, t_{opt} \]

Бо фарзияҳои \(\Delta b=1,26\;g/(kW\cdot h)\), \(P_{avg}=500\;MW\) ва \(t_{opt}=1760\;h\) барои як блок:

Сарфаи эҳтимолии ангишти стандартӣ: 1108,8 tce/сол.

Ҳисоби CO₂:

Муодила (20):

\[ \Delta M_{CO_2} = \Delta M_{ce} EF_{CO_2} \]

\[ EF_{CO_2}=2,66\;tCO_2/tce \]

дар натиҷа барои як блок 2949,4 тонна/сол коҳиши эҳтимолии CO₂ ҳисоб карда мешавад.

Ин арзишҳои иқтисодӣ сарфаҳои мустақиман ченшуда дар таҷрибаи саҳроии солонаи назоратшаванда нестанд. Коҳиши фишори пасӣ арзёбие мебошад, ки аз хусусиятҳои термодинамикии нерӯгоҳ, бори миёна ва вақти самараноки оптимизатсия бароварда шудааст. Манбаъ бинобар махфияти ширкат каҷхаттаҳои муфассали хусусиятҳои термодинамикии турбинаро нашр намекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Муҳим будани ҳарорати маҳаллии девор барои бехатарии яхбандӣ то дараҷае дастгирӣ мешавад, ки онро бо миёнаи системавӣ иваз кардан мумкин нест.
• Нишон дода мешавад, ки бо ворид кардани хатои пешгӯӣ ба ҳошияи бехатарӣ маҳдудиятҳоро метавон ба таври динамикӣ сахттар кард.
• Дар шароити намунавии таърихии зимистон нишон дода мешавад, ки FRAO нисбат ба кори анъанавии эҳтиёткорона метавонад ҳарорати пасттари оби бозгашт ва фишори пасии пешгӯишударо таъмин кунад.
• Татбиқи саҳроии ҳалқаи кушода нишон медиҳад, ки алгоритмро метавон дар вақти воқеӣ ҳисоб кард ва ба оператор арзишҳои пасттари танзимиро тавсия дод.
• Натиҷаҳои аблятсия нишон медиҳанд, ки бехатарии девор, маҳдудияти тағйири ҳарорат ва ҷаримаҳои ҳаракати актуатор вазифаҳои гуногун ва якдигарро пуркунанда доранд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Самаранокии дарозмуддати бехатар ва иқтисодии FRAO дар ҳалқаи пурра пӯшидаи DCS ҳанӯз нишон дода нашудааст.
• Арзишҳои 1108,8 tce/сол ва 2949,4 тонна CO₂/сол сарфаи солонаи саҳроии ченшуда нестанд.
• Натиҷаҳо барои дигар навъҳои нерӯгоҳ, иқлимҳои дигар ё геометрияҳои дигари бурҷи сардкунӣ кафолати мустақим намедиҳанд.
• Манбаъ тамоми меъмории омӯзиши моделҳои LSTM, таносубҳои тақсимоти омӯзиш/санҷиш/тест, epoch, batch size ва дигар ҷузъиёти такрорпазириро пурра гузориш намекунад.
• Азбаски барои Сектор 7 додаҳои оптимизатсияи кори зимистона мавҷуд нест, ҳамаи дувоздаҳ сектор фарогирии баробари додаҳо надоранд.
• Бинобар махфияти ширкат, каҷхаттаҳои муфассали хусусиятҳои термодинамикии турбина, ки дар ҳисобҳои иқтисодӣ истифода шудаанд, мустақилона дубора санҷида намешаванд.

Аҳамияти илмӣ

Муҳимтарин саҳми таҳқиқот дар он аст, ки оптимизатсияи сардкунии зимистонаро танҳо ҳамчун саволи “фишори пасиро то чӣ андоза коҳиш дода метавонем?” шакл намедиҳад. Дар FRAO ҳадафи иқтисодӣ бо хатари физикии маҳаллӣ ва номуайянии модел дар як сохтори математикии қарор муттаҳид карда мешавад. Хусусан он ки хатои пешгӯӣ танҳо ҳамчун метрикаи арзёбии модел боқӣ намонда, ҳудуди бехатарии даври навбатии идоракуниро тағйир медиҳад, унсури асосии тарҳрезие мебошад, ки робитаи байни идоракунии бар асоси додаҳо ва бехатарии амалиётиро тақвият медиҳад.

Илова бар ин, усул кӯшиш намекунад DCS-и мавҷударо аз байн барад. FRAO дар сатҳи боло ҳадафи беҳтари гармиро ҳисоб мекунад; идоракунии воқеии актуатор ва мантиқи муҳофизати сатҳи поён дар системаи саноатии мавҷуда боқӣ мемонанд. Ин меъморӣ ба ҷойи сохтани зерсохтори комилан нави идоракунӣ, равиши илова кардани дастгирии қарор ё, агар дар оянда тасдиқ шавад, қабати оптимизатсияи сатҳи боло ба автоматикунонии мавҷудаи нерӯгоҳро ифода мекунад.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Frost-risk-aware data-driven model predictive control for winter operation optimization of large-scale multi-sector cooling systems

Муаллифон: He Xiao, Houzhang Tan, Fuxin Yang

Муаллифони масъул: Houzhang Tan ва Fuxin Yang

Муассиса: MOE Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering, School of Energy and Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi, China.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии preprint.

Платформа: SSRN.

SSRN Abstract ID: 7382903.

DOI: 10.2139/ssrn.7382903.

Санаи сабти SSRN: 31 Август 2026.

Вазъи баррасии ҳамтоён: PDF-и манбаъ ба таври возеҳ нишон медиҳад, ки таҳқиқот ҳанӯз аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст.

Маҷалла / ҷилд / шумора: Дар манбаъ маълумот дар бораи нашри маҷаллаи баррасишуда, ҷилд ё шумора мавҷуд нест.

Вазъи иҷозатнома / ҳуқуқи муаллиф: Сабти SSRN иҷозатномаи кушодаи Creative Commons-ро, ки истифодаи такрориро иҷозат диҳад, нишон намедиҳад; он қайд мекунад, ки ҳуқуқҳо ҳифз шудаанд ва истифодаи такрорӣ бе иҷозат иҷозат дода намешавад. Дар ин мақолаи Verianla расмҳои аслии манбаъ, тасвирҳои саҳифа ва тарҳҳои ҳифзшудаи ҷадвал истифода нашудаанд.

Манбаи додаҳо: Сабтҳои DCS-и системаи сардкунии ғайримустақими ҳавоии нерӯгоҳи 2 × 1000 MW таҳқиқшуда; дар ду давраи зимистон 121 рӯз, 174.075 намунаи қобили истифода, 220 тағйирёбанда ва намунагирии 1-дақиқаӣ.

Усул: Моделҳои пешгӯии LSTM дар сатҳи сектор ва система; ҳошияи мутобиқшавандаи бехатарӣ вобаста ба хатои пешгӯӣ; ҳудудҳои зинавии муҳофизат аз яхбандӣ; ҷаримаҳои тағйири ҳарорат ва ҳаракати парда; MPC-и уфуқи маҳдуд барои ҳар сектор; тавлиди арзиши танзимии сатҳи боло, мутобиқ ба DCS, бар асоси soft-min.

Санҷиши саҳроӣ: Дастгирии қарор дар ҳалқаи кушода. Арзишҳои оптимизатсияшудаи танзимӣ ҳанӯз тавассути DCS ҳамчун идоракунии мустақими FRAO дар ҳалқаи пӯшида татбиқ нашудаанд.

Маблағгузорӣ: Дар PDF-и манбаъ изҳороти алоҳидаи маблағгузорӣ гузориш нашудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар PDF-и манбаъ изҳороти алоҳидаи бархӯрди манфиатҳо гузориш нашудааст.

Дастрасии додаҳо: Манбаъ барои маҷмӯи додаҳои DCS-и истифодашуда анбори кушодаи умумии додаҳо ё пайванди зеркашӣ нишон намедиҳад.

Саҳми муаллифон / CRediT: Дар PDF-и манбаъ ҷадвали муфассали саҳмҳои CRediT мавҷуд нест.

Маҳдудиятҳои асосии такрорпазирӣ: Меъмории муфассали омӯзиши LSTM ва ҳамаи гиперпараметрҳои расмиёти омӯзиш кушода нестанд; каҷхаттаҳои хусусиятҳои термодинамикии турбина бинобар махфияти ширкат нашр нашудаанд; татбиқи саҳроӣ бо ҳалқаи кушода маҳдуд аст; Сектор 7 дар давраи зимистон баста аст.

Ёддошт оид ба номувофиқии дохили манбаъ: Матн дар як ҷой меъмории FRAO-ро “панҷ қабат” меномад, аммо дар ҳамон тавсиф ва сохтори визуалии усул шаш ҷузъи функсионалӣ номбар мешаванд. Матни Verianla ба ҷойи хомӯшона ислоҳ кардани ин фарқ, онро ошкоро зикр кардааст.

Ёддошт оид ба истифодаи визуалӣ: Расмҳои 1–9-и манбаъ бинобар вазъи ҳуқуқӣ набояд мустақиман бознашр шаванд. Дар ҳолати зарурӣ танҳо робитаҳои системавӣ ва далелҳои рақамие, ки дар манбаъ ба таври возеҳ дода шудаанд, истифода шуда, схемаҳои техникии аслии Verianla омода карда шаванд, ки монандии визуалиро нигоҳ намедоранд.