基于Autoformer的铝电解电压偏差预测方法研究.pdfVIP

第３６卷第２期北方工业大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．２

２０２４年４月Ｊ．ＮＯＲＴＨＣＨＩＮＡＵＮＩＶ．ＯＦＴＥＣＨ．Ａｐｒ．２０２４

基于Ａｕｔｏｆｏｒｍｅｒ的铝电解电压偏差预测方法研究

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曹丹阳，张帅，张艳芳

（１．北方工业大学信息学院，北京１００１４４；２．中铝郑州有色金属研究院有限公司，郑州４５００４１）

摘要电耗是吨铝成本中一项非常重要的生产指标，而电压偏差则是铝电解生产过程中电耗管理的关键

点，因此本文基于中国铝业某铝厂２０１５—２０２０年的铝电解数据，对电压偏差的影响特征和预测展开研究。首先，

利用分布式梯度增强库（ｅＸｔｒｅｍｅＧｒａｄｉｅｎｔＢｏｏｓｔｉｎｇ，ＸＧＢｏｏｓｔ）算法深度挖掘电压偏差的关联性，并根据相关性得分

选取与电压偏差相关性较大的特征。在此基础上，本文构建了基于Ａｕｔｏｆｏｒｍｅｒ模型的电压偏差预测方法，对２０２０

年前半年的电压偏差数据进行预测，取得了较好的预测效果。将电压偏差的预测结果应用于实际的电解铝生产指

导中，可以实现电压偏差的预警，及时调整生产决策，从而减少能耗、稳定电解槽况、延长槽寿命。

关键词铝电解；Ａｕｔｏｆｏｒｍｅｒ；电压偏差；相关性分析；预测方法

分类号ＴＰ３９１.４

近年来，随着电价持续攀升和市场竞争日益激工作电压和设定电压往往不完全相等，存在一定范

烈，越来越多的铝电解企业开始选择低电压综合节围的差值，即电压偏差。这个电压偏差的大小间接

能技术路线。在铝电解低电压生产过程中，电解槽反映了电解槽生产的稳定性。当电压偏差较小时，

能量平衡、物料平衡及炉膛形状都会随着电压的改电解槽的稳定性就越高，此时的电耗也相对较小。

变而产生变化。在电解槽由某一电压向另一电压过通过对电压偏差的监测和分析，可以及时发现电解

渡时，常会出现以下一系列变化，例如槽温下降、电槽中的异常情况，并采取相应的措施进行调整和修

解质发粘、附加电压升高、电压偏差越来越大，这使正，从而提高生产效率和产品质量。

得降低电压以减少电耗的生产目标越来越难以实［１］

时间序列预测广泛应用在临床医学、金融预

［２］［３］［４］

现。因此，在铝电解生产控制过程中，降低电压偏差测、交通流量预测和人类行为预测等领域。

是低电压生产技术的关键控制点。在现实世界的应用中，将预测时间延长到遥远的未

铝电解槽在生产过程中，设定电压是由管理者来，对长期规划和预警非常有意义。在许多预测问

根据电解槽各部压降、电解槽运行状态等因素经过题中，数据量大，特征复杂且难以处理，传统机器学

综合分析评判后确定的，能够保证电解槽处于正常习方法往往面临模型拟合能力和泛化能力不足的问

生产状态。工作电压是指计算机按照设定电压进行题。近年来，深度学习方法和技术已成功应用于现

控制后，电解槽在除去所有电压消耗（例如阳极效实世界中各种具有挑战性的预测问题，包括时间序

应带来的电压消耗）的情况下，实际达到的电压。列预测［５－６］。深度学习通过多层神经网络的组合，

在铝电解生产中，工作电压是一个重要的参数，通常具有强大的非线性建模能力，可以更好地学习数据

用于