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 enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Åbo Akademi
Eklund Miro
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Kustantaja
Volyymi
99
Artikkelinumero
104955
ISSN
Julkaisufoorumi
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