[發明專利]基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法

在審

• 申請號: 202010318242.0
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111611691A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 竺森林;胡建垠;楊路寬
• 申請（專利權）人: 大唐環境產業集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06F111/06;G06F111/04
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本發明涉及基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法。該基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法包括如下步驟：以DCS控制系統所記錄的脫硫系統和主機系統歷史數據作為工藝特性分析的數據來源，建立數據庫；對數據庫進行歸一化處理；吸收塔模型的建立、漿液池模型的建立、脫硫效率模型的建立和其它必要模型及連接單元的建立；穩態點線性狀態空間辨識；基于線性狀態空間模型預測未來系統動態。本發明提供的基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法,通過將多目標穩態優化、不確定性補償以及非線性預測控制相結合，達到脫硫系統多目標實時優化控制。

技術領域

本發明涉及脫硫系統優化控制、模型預測控制、多目標優化領域，尤其是涉及基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法。

背景技術

目前，世界能源緊張、環境污染問題日益受到關注。燃煤電廠煙氣中含有大量的SO₂、一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、粉塵等污染物，必須采用相應的技術控制排放量。為了治理燃煤電廠煙氣排放所產生的大氣污染，國務院常務會議深入討論了全面實施燃煤電廠超低排放和強化節能減排工作的環保政策，會議最終決定實旋這項環保政策。國家發展和改革委員會、環境保護部、能源局三家單位聯合發出的“環發164號關于印發《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知”，“通知”中明確提出“國內燃煤電廠在技術可行的前提下要通過改造力爭實現超低排放(即在基準氧含量6％條件下，煙塵、SO₂、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米)”。為了達到日益嚴格的煙氣排放指標，全世界燃煤電廠所采用的煙氣脫硫工藝以石灰石—石膏濕法脫硫工藝為主，因為相比其它煙氣脫硫技術，石灰石(石灰)-石膏濕法脫硫工藝具有技術成熟，脫硫效率高等優點。但隨著脫硫系統投用時間的增長，石灰石(石灰)-石膏濕法工藝的產物石膏易附著在噴淋塔的內壁及各噴淋層上，不易清理，進而出現脫硫裝置運行性能下降明顯和脫硫效率在實際運行時不能滿足國家標準要求的情況，該情況對脫硫系統的實時運行和控制水平提出了較大的挑戰。

燃煤電廠脫硫系統是大范圍變工況的復雜耦合系統，實際運行過程中常常會出現煙氣含硫量大范圍變化和燃煤含硫量變化等情況，對脫硫系統多目標實時優化要求較高。在這種需求背景下，預測控制逐漸發展起來。它最大程度地迎合了工業過程控制的實際需求，控制綜合效果好，一經提出即在工業控制領域獲得了較快應用。隨著計算機技術的飛速發展，預測控制的應用領域也迅速擴展到包括電廠控制在內的眾多工程領域。

現有的預測控制系統在實際的應用中也存在著無法實時預測，準確性差的問題。

發明內容

本發明的第一目的在于提供基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法，該基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法能夠實時通過多模態模型預測控制脫硫系統；

本發明的第二目的在于提供基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法，旨在解決現有的脫硫系統模型無法實時預測，準確性差的問題。

本發明提供基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法，基于多模態模型預測控制脫硫系統多目標優化控制方法包括如下步驟：

步驟一：依據脫硫系統和主機系統歷史數據建立數據庫；

步驟二：對數據庫進行歸一化處理，并對歸一化數據進行數據分析；

步驟三：建立吸收塔的模型、建立漿液池的模型、建立脫硫效率的模型和建立基于質量守恒定律、能量守恒定律的脫硫系統動態數學模型；

步驟四：步驟三中建立的模型轉化為線性狀態空間模型，根據線性狀態空間模型確定系統穩態點；

步驟五：通過線性狀態空間模型預測未來系統動態；

步驟六：基于預測的未來系統動態求解多約束開環優化，并進行滾動式計算。