煤炭学报

作者：郑征, 陈迪蕾, 黄涛,

关键词：综采工作面, 电价不确定性, 随机规划, IGDT, 采煤机, 用能和成本优化,

在当前我国电力市场化改革和能源消费侧低碳转型背景下，高耗能工业用户如煤矿企业迫切需要优化电力消费策略以降低生产成本。传统煤矿用电优化方法通常忽视大型设备的具体运行调度，导致用电成本高且能效低。此外，现有方法未充分考虑电价的不确定性，使得企业制定的优化策略缺乏灵活性，难以有效应对电价变化。为此，提出了基于电价不确定性分析的综采工作面关键设备运行优化方法，旨在动态优化设备用电策略，从而控制煤炭生产中的能耗和成本。首先，基于贝叶斯优化理论和ARIMA时间序列模型进行电价预测，获取日前预测电价，并采用拉丁超立方抽样法和K-medoids聚类获取关键电价场景模拟电价波动。其次，构建了基于随机规划与信息间隙决策理论(Information Gap Decision Theory，IGDT)的双层优化模型，其中上层模型基于随机规划在关键电价场景下进行成本优化，确定最优生产策略，并关联电价、设备速度与采煤量，将各工艺阶段的采煤量约束重构为采煤机运行距离约束，提出了采煤机速度−时间非线性函数模型。下层模型则通过设定电价不确定参数波动范围，获取鲁棒电价场景，并引入成本偏差系数调节预期成本，基于IGDT进行鲁棒优化。通过上下层迭代求解，逐步优化调整各时段速度策略和各工艺阶段时间策略，确保在不同电价不确定参数下的经济性和鲁棒性。以我国山西长治某煤矿为例，基于实际综采工艺和电价数据对采煤机用电成本进行仿真。结果表明：在现行“三八”模式和改进“三N”模式下，基于双层优化模型的调整生产策略均能显著降低电费成本。此外，当电价不确定性参数从0.1增加到0.3，再从0.3增加至0.5时，“三八”模式下的电费成本波动幅度均仅为6×10−6，而“三N”模式下分别为1.30%和1.88%，在电价不确定性参数增加时，2种模式均表现出良好的鲁棒性和稳定性。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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