專利名稱：基于子空間辨識的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于子空間辨識的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報方法。
背景技術(shù)：
鍋爐燃燒優(yōu)化控制的目標(biāo)是在一定的機組負(fù)荷下，通過調(diào)整鍋爐給煤、配風(fēng)、引風(fēng)等運行參數(shù)得到高效的過熱蒸汽輸出能量和穩(wěn)定安全的運行狀態(tài)。能量從給煤傳到過熱蒸汽是ー個非常復(fù)雜的生產(chǎn)流程，采用機理建模時難以確定模型結(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)動的黑箱模型或半機理半數(shù)據(jù)的灰箱模型。目前基于數(shù)據(jù)驅(qū)動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CN 101498459A)，根據(jù)機組運行負(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模型，即建立一個基于不同機組負(fù)荷段下的混合模型。然而，該方法只建立了鍋爐各運行數(shù)據(jù)之間的靜態(tài)關(guān)聯(lián)，在生產(chǎn)現(xiàn)場如遇到負(fù)荷升降的特殊エ況時的，混合模型可能會不斷 在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機之間切換，無法保證模型辨識所需過程數(shù)據(jù)的連續(xù)性，動態(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)流量等測點，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)動的在線滾動建模和基于所建模型的能量預(yù)報方法；本發(fā)明建立的能量動態(tài)模型和模型辨識用到的數(shù)據(jù)物理意義明確，且無需對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析處理，模型在線辨識速度快，同時引入模型滾動辨識方案，提高了模型的泛化能力。對多步辨識的動態(tài)模型在未來同一時刻的輸出預(yù)報求均值，井利用上ー時刻預(yù)報偏差做修正，進(jìn)ー步提高鍋爐輸出過熱蒸汽能量的預(yù)報精度。根據(jù)對未來60秒的過熱蒸汽能量的預(yù)報情況，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)動的鍋爐過熱蒸汽能量預(yù)報方法，包含以下步驟
步驟I :與廠級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)，包括鍋爐運行參數(shù)以及表征鍋爐燃燒情況的測點信息。步驟2 :根據(jù)機組負(fù)荷對采集測點信息進(jìn)行異常點的判斷和處理，并采用前向加權(quán)濾波方法去除測點的高頻噪聲。步驟3 :根據(jù)水蒸氣以及空氣的熱力學(xué)計算公式，計算當(dāng)前時刻鍋爐的送風(fēng)、引風(fēng)和過熱蒸汽的能量。同時利用離線分析的入爐煤質(zhì)信息計算煤粉燃燒的放熱量。確定鍋爐模型辨識的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸ー化處理。步驟4 :利用連續(xù)采集并計算得到的能量記錄作為鍋爐狀態(tài)空間模型辨識的數(shù)據(jù)，同時完成模型辨識數(shù)據(jù)的滾動更新，構(gòu)造輸入輸出的/矩陣。
步驟5 :將短時間段內(nèi)的鍋爐生產(chǎn)近似成ー個線性過程，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的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報方法，其特征在該方法包含以下步驟 步驟I :與廠級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)，包括鍋爐運行參數(shù)以及表征鍋爐燃燒情況的測點信息； 步驟2 :根據(jù)機組負(fù)荷對采集測點信息進(jìn)行異常點的判斷和處理，并采用前向加權(quán)濾波方法去除測點的高頻噪聲； 步驟3:根據(jù)水蒸氣以及空氣的熱力學(xué)計算公式，計算當(dāng)前時刻鍋爐的送風(fēng)、引風(fēng)和過熱蒸汽的能量；同時利用離線分析的入爐煤質(zhì)信息計算煤粉燃燒的放熱量；確定鍋爐模型辨識的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸ー化處理； 步驟4 :利用連續(xù)采集并計算得到的能量記錄作為鍋爐狀態(tài)空間模型辨識的數(shù)據(jù)，同時完成模型辨識數(shù)據(jù)的滾動更新，構(gòu)造輸入輸出的/矩陣； 步驟5 :將短時間段內(nèi)的鍋爐生產(chǎn)近似成ー個線性過程，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的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報方法，其特征在于采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要由鍋爐運行參數(shù)和表征鍋爐燃燒情況的測點信息組成，鍋爐運行參數(shù)包括機組負(fù)荷，給煤機給煤速率，一 / 二次風(fēng)流量、壓カ和溫度，引風(fēng)機段煙氣流量、壓カ和溫度；表征鍋爐燃燒情況的測點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的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報方法，其特征在于異常點的判斷和處理以及在線去噪的具體做法是對在負(fù)荷相對穩(wěn)定階段出現(xiàn)跳變的測點進(jìn)行辨別，利用前2拍的測點信息進(jìn)行外向差值做替換xn=2xn_「xn_2 ;在線采用前向5點加權(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的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報方法，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的火力電站鍋爐輸出過熱蒸汽的預(yù)報方法包括如下步驟1定時從廠級DCS組態(tài)軟件采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)；2修正壞點，濾波去噪；3計算當(dāng)模型辨識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得到模型計算未來若干拍的輸出能量；8利用歷史預(yù)報值和當(dāng)前預(yù)報結(jié)果在相同時刻求均值和并利用過去預(yù)報的偏差作修正。9滾動更新辨識模型的數(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，為鍋爐燃燒的優(yōu)化控制提供了指導(dǎo)和參考。
文檔編號F22B35/00GK102840571SQ20121034973
公開日2012年12月26日 申請日期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 申請人:貴州電力試驗研究院, 上海交通大學(xué)