[發明專利]工業供汽系統負荷調節的預測控制方法及其系統

在審

• 申請號: 201911088312.1
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110794679A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 林小杰;姜業正;謝晶晶;方大俊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明涉及一種工業供汽系統負荷調節的預測控制方法及其系統，該預測控制方法包括：根據用戶負荷數據構建負荷預測模型；根據工業供汽系統網側熱工水力模型與運行數據構建網側預測模型；根據負荷預測模型和網側預測模型計算網側輸入量；根據源側機理模型和歷史運行數據構建源側預測模型；根據源側預測模型和網側輸入量計算源側機組的燃料量、送風量、給水量和背壓機進汽閥門開度；以及根據源側機組的燃料量、風量、給水量和背壓機進汽閥門開度，對負荷預測模型、網側預測模型和源側預測模型進行修正和滾動優化，達到源側和用戶側的供需對接，實現能源供應過程的精準調控。

技術領域

本發明屬于工業供汽系統的負荷調控領域，具體涉及一種工業供汽系統負荷調節的預測控制方法及其系統。

背景技術

供汽系統是一種常見的蒸汽動力系統，主要由源側機組、供汽管網和用戶組成，源側機組中，背壓機又以其冷源損失少、熱循環效率高等優勢得到了廣泛應用。隨著我國經濟的發展，工業化程度不斷提高，對于蒸汽的需求不斷攀升，化工、紡織、制藥、冶金等工業行業的生產過程都需要使用大量蒸汽。近年來，伴隨中小型鍋爐的淘汰，工業園區的快速發展，依托熱電聯產機組為園區供應蒸汽已成為重要發展模式。在此背景下，為保證工業園區、企業的生產，熱電聯產集中供汽系統的精確控制和穩定運行就顯得尤其重要。供汽系統實際運行中，由于用戶側負荷受天氣和生產周期等因素影響不斷波動，為保證用汽品質，調度人員需要對供汽量、供汽參數進行調節，而目前基本是靠人工經驗實現，時效性和準確性都比較低，也時常發生因供需不平衡導致部分用戶蒸汽參數不達標的情況，究其原因，導致調節失準主要是由于供汽系統組成設備眾多，彼此之間具有強耦合性，同時源側機組的動態特性、長距離供汽管網又使得蒸汽輸送的流量、壓力和溫度具有一定滯后性，因此人工或傳統的控制方法不能達到精確調控的效果，必須借助新一代信息技術和控制方法。

工業供汽系統為企業生產和服務提供一定參數的蒸汽，運行過程中系統需要保證企業的用汽品質，達到供需對接。然而目前市場上還缺乏針對整個供汽系統的控制方法，更多是的源側機組中鍋爐與汽機的控制策略，例如爐跟機控制方法、機跟爐控制方法，機爐協調控制方法等，因此本發明提出利用預測控制算法(MPC Model Predict Control)來實現供汽系統的供需精準調控。MPC是一種基于模型的控制算法，它通過當前狀態和預測模型，可以預測系統未來的動態行為，是在20世紀70年代隨現代控制理論和計算機控制技術的高速發展應運而生的先進控制方法，過去數十年來在工業控制中得到了廣泛的應用，具有深厚工程實踐背景。MPC通過預測模型和系統當前信息展示系統未來的輸出行為，在一定程度上可以知道系統未來的響應，獲得先驗的信息，這是其它控制算法不能提供的特性。MPC主要由預測模型、滾動優化和反饋校正三部分組成，三部分的功能相互耦合，共同實現系統未來狀態預測、顯式處理系統約束以及抗干擾和不確定因素影響等功能，從而獲得較優越的綜合控制性能。

因此，基于上述技術問題需要設計一種新的供熱系統源側供汽壓力滯后性預測控制方法及其系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種工業供汽系統負荷調節的預測控制方法及其系統。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種工業供汽系統負荷調節的預測控制方法，包括：

根據用戶負荷數據構建負荷預測模型；

根據工業供汽系統網側熱工水力模型與運行數據構建網側預測模型；

根據負荷預測模型和網側預測模型，計算網側輸入量；

根據源側機理模型和歷史運行數據構建源側預測模型；

根據源側預測模型和網側輸入量計算源側機組的燃料量、送風量、給水量和背壓機進汽閥門開度；以及

根據源側機組的燃料量、風量、給水量和背壓機進汽閥門開度，對負荷預測模型、網側預測模型和源側預測模型進行修正和滾動優化達到源側和用戶側的供需對接。