專利名稱：基于子空間辨識(shí)的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報(bào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于子空間辨識(shí)的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報(bào)方法。
背景技術(shù)：
鍋爐燃燒優(yōu)化控制的目標(biāo)是在一定的機(jī)組負(fù)荷下，通過調(diào)整鍋爐給煤、配風(fēng)、引風(fēng)等運(yùn)行參數(shù)得到高效的過熱蒸汽輸出能量和穩(wěn)定安全的運(yùn)行狀態(tài)。能量從給煤傳到過熱蒸汽是ー個(gè)非常復(fù)雜的生產(chǎn)流程，采用機(jī)理建模時(shí)難以確定模型結(jié)構(gòu)和模型參數(shù)，因此目前更多的研究集中于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的黑箱模型或半機(jī)理半數(shù)據(jù)的灰箱模型。目前基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鍋爐建模方法主要有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)等。例如杭州電子科技大學(xué)薛安克、王春林等人提出的鍋爐燃燒優(yōu)化的建模方法(專利公開號(hào)CN 101498459A)，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷的高低分段進(jìn)行建模，在高負(fù)荷段建立徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，而在低負(fù)荷段建立支持向量機(jī)模型，即建立一個(gè)基于不同機(jī)組負(fù)荷段下的混合模型。然而，該方法只建立了鍋爐各運(yùn)行數(shù)據(jù)之間的靜態(tài)關(guān)聯(lián)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)如遇到負(fù)荷升降的特殊エ況時(shí)的，混合模型可能會(huì)不斷 在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)之間切換，無法保證模型辨識(shí)所需過程數(shù)據(jù)的連續(xù)性，動(dòng)態(tài)精度較低。另外，上述方法采用的一次風(fēng)/ 二次風(fēng)流量、和引風(fēng)流量等測(cè)點(diǎn)，未考慮溫度和壓カ信息的影響，因此所建模型的應(yīng)用還會(huì)受到季節(jié)和氣候的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的在線滾動(dòng)建模和基于所建模型的能量預(yù)報(bào)方法；本發(fā)明建立的能量動(dòng)態(tài)模型和模型辨識(shí)用到的數(shù)據(jù)物理意義明確，且無需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析處理，模型在線辨識(shí)速度快，同時(shí)引入模型滾動(dòng)辨識(shí)方案，提高了模型的泛化能力。對(duì)多步辨識(shí)的動(dòng)態(tài)模型在未來同一時(shí)刻的輸出預(yù)報(bào)求均值，井利用上ー時(shí)刻預(yù)報(bào)偏差做修正，進(jìn)ー步提高鍋爐輸出過熱蒸汽能量的預(yù)報(bào)精度。根據(jù)對(duì)未來60秒的過熱蒸汽能量的預(yù)報(bào)情況，可以判斷鍋爐未來的燃燒情況，最終為燃燒的優(yōu)化控制提供了指導(dǎo)和參考。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鍋爐過熱蒸汽能量預(yù)報(bào)方法，包含以下步驟
步驟I :與廠級(jí)DCS組態(tài)軟件建立數(shù)據(jù)通訊，在線獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括鍋爐運(yùn)行參數(shù)以及表征鍋爐燃燒情況的測(cè)點(diǎn)信息。步驟2 :根據(jù)機(jī)組負(fù)荷對(duì)采集測(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行異常點(diǎn)的判斷和處理，并采用前向加權(quán)濾波方法去除測(cè)點(diǎn)的高頻噪聲。步驟3 :根據(jù)水蒸氣以及空氣的熱力學(xué)計(jì)算公式，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻鍋爐的送風(fēng)、引風(fēng)和過熱蒸汽的能量。同時(shí)利用離線分析的入爐煤質(zhì)信息計(jì)算煤粉燃燒的放熱量。確定鍋爐模型辨識(shí)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸ー化處理。步驟4 :利用連續(xù)采集并計(jì)算得到的能量記錄作為鍋爐狀態(tài)空間模型辨識(shí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)完成模型辨識(shí)數(shù)據(jù)的滾動(dòng)更新，構(gòu)造輸入輸出的/矩陣。
步驟5 :將短時(shí)間段內(nèi)的鍋爐生產(chǎn)近似成ー個(gè)線性過程，系統(tǒng)離散狀態(tài)空間表達(dá)式如下
權(quán)利要求
1.一種基于子空間辨識(shí)的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報(bào)方法，其特征在該方法包含以下步驟 步驟I :與廠級(jí)DCS組態(tài)軟件建立數(shù)據(jù)通訊，在線獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括鍋爐運(yùn)行參數(shù)以及表征鍋爐燃燒情況的測(cè)點(diǎn)信息； 步驟2 :根據(jù)機(jī)組負(fù)荷對(duì)采集測(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行異常點(diǎn)的判斷和處理，并采用前向加權(quán)濾波方法去除測(cè)點(diǎn)的高頻噪聲； 步驟3:根據(jù)水蒸氣以及空氣的熱力學(xué)計(jì)算公式，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻鍋爐的送風(fēng)、引風(fēng)和過熱蒸汽的能量；同時(shí)利用離線分析的入爐煤質(zhì)信息計(jì)算煤粉燃燒的放熱量；確定鍋爐模型辨識(shí)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸ー化處理； 步驟4 :利用連續(xù)采集并計(jì)算得到的能量記錄作為鍋爐狀態(tài)空間模型辨識(shí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)完成模型辨識(shí)數(shù)據(jù)的滾動(dòng)更新，構(gòu)造輸入輸出的/矩陣； 步驟5 :將短時(shí)間段內(nèi)的鍋爐生產(chǎn)近似成ー個(gè)線性過程，系統(tǒng)離散狀態(tài)空間表達(dá)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于子空間辨識(shí)的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報(bào)方法，其特征在于采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要由鍋爐運(yùn)行參數(shù)和表征鍋爐燃燒情況的測(cè)點(diǎn)信息組成，鍋爐運(yùn)行參數(shù)包括機(jī)組負(fù)荷，給煤機(jī)給煤速率，一 / 二次風(fēng)流量、壓カ和溫度，引風(fēng)機(jī)段煙氣流量、壓カ和溫度；表征鍋爐燃燒情況的測(cè)點(diǎn)信息包括主蒸汽和再熱蒸汽流量、壓カ和溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于子空間辨識(shí)的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報(bào)方法，其特征在于異常點(diǎn)的判斷和處理以及在線去噪的具體做法是對(duì)在負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定階段出現(xiàn)跳變的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行辨別，利用前2拍的測(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行外向差值做替換xn=2xn_「xn_2 ;在線采用前向5點(diǎn)加權(quán)濾波方法，以去除高頻噪聲，濾波公式'χη=0· 04χη_4-0· 08χη_3+0· 13χη_2+0· 25χη_j+O. 5χηο
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于子空間辨識(shí)的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報(bào)方法，其特征在于數(shù)據(jù)歸ー化處理如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于子空間辨識(shí)的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報(bào)方法包括如下步驟1定時(shí)從廠級(jí)DCS組態(tài)軟件采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)；2修正壞點(diǎn)，濾波去噪；3計(jì)算當(dāng)模型辨識(shí)所需的輸入輸出變量；4利用連續(xù)采集并經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)構(gòu)造Hankel矩陣，且進(jìn)行滾動(dòng)更新；5將鍋爐過程近似成線性的狀態(tài)空間模型；6使用子空間理論辨識(shí)狀態(tài)空間模型的矩陣{A,B,C,D}；7利用最新的輸入能量信息和辨識(shí)得到模型計(jì)算未來若干拍的輸出能量；8利用歷史預(yù)報(bào)值和當(dāng)前預(yù)報(bào)結(jié)果在相同時(shí)刻求均值和并利用過去預(yù)報(bào)的偏差作修正。9滾動(dòng)更新辨識(shí)模型的數(shù)據(jù)。本發(fā)明用于鍋爐生產(chǎn)過程的過熱蒸汽輸出能量的在線預(yù)報(bào)，為鍋爐燃燒的優(yōu)化控制提供了指導(dǎo)和參考。
文檔編號(hào)F22B35/00GK102840571SQ20121034973
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者張銳鋒, 陳宇, 惠兆宇, 袁景淇, 柏毅輝, 于彤, 葛翔宇, 朱凱, 劉欣 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院, 上海交通大學(xué)