undefined

Deep reinforcement learning for fuel cost optimization in district heating

Julkaisuvuosi

2023

Tekijät

Deng, Jifei; Eklund, Miro; Sierla, Seppo; Savolainen, Jouni; Niemistö, Hannu; Karhela, Tommi; Vyatkin, Valeriy

Abstrakti:

<p>This study delves into the application of deep reinforcement learning (DRL) frameworks for optimizing setpoints in district heating systems, which experience hourly fluctuations in air temperature, customer demand, and fuel prices. The potential for energy conservation and cost reduction through setpoint optimization, involving adjustments to supply temperature and thermal energy storage utilization, is significant. However, the inherent nonlinear complexities of the system render conventional manual methods ineffective. To address these challenges, we introduce a novel learning framework with an expert knowledge module tailored for DRL techniques. The framework leverages system status information to facilitate learning. The training is performed by employing model-free DRL methods and a refined digital twin of the Espoo district heating system. The expert module, accounting for power plant capacities, ensures actionable directives aligned with operational feasibility. Empirical validation through comprehensive simulations demonstrates the efficacy of the proposed approach. Comparative analyses against manual methods and evolutionary techniques highlight the approach's superior ability to curtail fuel costs. This study advances the understanding of DRL in district heating optimization, offering a promising avenue for enhanced energy efficiency and cost savings.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Deng Jifei Orcid -palvelun logo

Sierla Seppo Orcid -palvelun logo

Karhela Tommi

Vyatkin Valeriy Orcid -palvelun logo

Åbo Akademi

Eklund Miro

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Elsevier

Volyymi

99

Artikkelinumero

104955

Julkaisu­foorumi

71527

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Kyllä

DOI

10.1016/j.scs.2023.104955

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä