[發(fā)明專利]一種基于云數(shù)據(jù)、云計(jì)算的火電廠智慧燃燒控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110020405.1
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112859780B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚增強(qiáng);牛國平;牛擁軍;周夢偉;徐夢茜;肖興;常磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安西熱鍋爐環(huán)保工程有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種基于云數(shù)據(jù)、云計(jì)算的火電廠智慧燃燒控制的方法，首先構(gòu)建云數(shù)據(jù)庫，對構(gòu)建云數(shù)據(jù)庫中的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值處理，然后進(jìn)行主成分分析，采用主成分分析結(jié)果對換熱面壁溫預(yù)測模型、脫硝反應(yīng)器入口NOx濃度分布預(yù)測模型和鍋爐效率預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，將訓(xùn)練結(jié)果與的模型校準(zhǔn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，均方根誤差在15％以內(nèi)則根據(jù)一體化預(yù)測模型提供的換熱面壁溫預(yù)測值、NOx濃度預(yù)測值與鍋爐效率預(yù)測值，通過智慧運(yùn)行控制模塊進(jìn)行計(jì)算，得到最佳運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒及污染物生成的動態(tài)優(yōu)化控制。本發(fā)明提高了鍋爐效率和對煤種變化的適應(yīng)性，NOx的平均排放量降低10％以上，實(shí)現(xiàn)發(fā)電效益的最大化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱工自動控制領(lǐng)域，涉及一種電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)，特別是涉及一種基于云數(shù)據(jù)、云計(jì)算的火電廠智慧燃燒控制方法。

背景技術(shù)

火電廠普遍采用燃燒調(diào)整試驗(yàn)優(yōu)化運(yùn)行，通過在不同負(fù)荷下開展燃燒實(shí)驗(yàn)，將鍋爐效率和NOx作為優(yōu)化目標(biāo)，最優(yōu)燃燒工況對應(yīng)的操作變量保存至DCS設(shè)定模塊中，從而對鍋爐實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行調(diào)控。然而，鍋爐的負(fù)荷、入爐煤種、環(huán)境溫度等邊界條件的變化導(dǎo)致鍋爐實(shí)際運(yùn)行工況與試驗(yàn)工況相差較大，燃燒調(diào)整試驗(yàn)規(guī)律并不滿足鍋爐的實(shí)際運(yùn)行需要。同時(shí)，人工控制時(shí)往往不能兼顧鍋爐效率與NOx生成量；燃燒調(diào)整嚴(yán)重依賴人工經(jīng)驗(yàn)，而人工的調(diào)整優(yōu)化又不夠精細(xì)；鍋爐不能在調(diào)峰全負(fù)荷范圍內(nèi)始終保持最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行；運(yùn)行人員水平的差異也導(dǎo)致鍋爐不能始終保持最優(yōu)狀態(tài)；市面上的運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)多為離線指導(dǎo)系統(tǒng)而不能在線實(shí)時(shí)控制。

目前火電廠普遍采用了分散控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)行控制，離智能控制還有一定差距。

由于鍋爐爐膛內(nèi)流場、燃燒化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性，眾多運(yùn)行參數(shù)之間存在著復(fù)雜的耦合關(guān)系，給鍋爐燃燒的建模和優(yōu)化帶來極大困難。鍋爐具有很大的時(shí)變特性，隨著時(shí)間的推移以及鍋爐運(yùn)行工況的變化，鍋爐燃燒過程的學(xué)習(xí)模型將會出現(xiàn)較大誤差，離線建立的模型不能適應(yīng)這種變化，從而導(dǎo)致模型失配。

有必要尋找一種新的方法來完成電站鍋爐燃燒優(yōu)化的模型預(yù)測控制問題，解決上述提到的兩大難點(diǎn)，即在線實(shí)時(shí)建立較為準(zhǔn)確的預(yù)測模型并獲取實(shí)時(shí)最優(yōu)控制量。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供了一種基于云數(shù)據(jù)、云計(jì)算的火電廠智慧燃燒控制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于云數(shù)據(jù)、云計(jì)算的火電廠智慧燃燒控制的方法，包括如下步驟：

S1：構(gòu)建云數(shù)據(jù)庫，云數(shù)據(jù)庫分為標(biāo)桿數(shù)據(jù)庫和原始數(shù)據(jù)庫；原始數(shù)據(jù)庫包括火電廠的DCS數(shù)據(jù)，將火電廠DCS數(shù)據(jù)分為輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)；

S2：對原始數(shù)據(jù)庫中的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值處理，然后進(jìn)行主成分分析，分別得到換熱面壁溫、NOx濃度、鍋爐效率的前6～15個(gè)主成分，分別標(biāo)記為換熱面壁溫主成分輸入數(shù)據(jù)、NOx濃度主成分輸入數(shù)據(jù)與鍋爐效率主成分輸入數(shù)據(jù)；

S3：構(gòu)建一體化預(yù)測模型，一體化預(yù)測模型包括：換熱面壁溫預(yù)測模型、脫硝反應(yīng)器入口NOx濃度分布預(yù)測模型和鍋爐效率預(yù)測模型，分別采用步驟S2的換熱面壁溫主成分輸入數(shù)據(jù)、NOx濃度主成分輸入數(shù)據(jù)、鍋爐效率主成分輸入數(shù)據(jù)對換熱面壁溫預(yù)測模型、脫硝反應(yīng)器入口NOx濃度分布預(yù)測模型和鍋爐效率預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到換熱面壁溫預(yù)測值、NOx濃度預(yù)測值與鍋爐效率預(yù)測值；

S4：建立模型校準(zhǔn)系統(tǒng)，模型校準(zhǔn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括：爐膛的多點(diǎn)壁溫?cái)?shù)據(jù)、脫硝入口煙道的網(wǎng)格法測得的NOx濃度數(shù)據(jù)與鍋爐效率數(shù)據(jù)；

S5：將步驟S3得到的換熱面壁溫預(yù)測值、NOx濃度預(yù)測值、鍋爐效率預(yù)測值與步驟S4的模型校準(zhǔn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，均方根誤差在15％以內(nèi)則滿足要求，則進(jìn)行步驟S6；如果不滿足，返回步驟S2；

S6：將換熱面壁溫預(yù)測值、NOx濃度預(yù)測值、鍋爐效率預(yù)測值與步驟S4的模型校準(zhǔn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類、存儲在標(biāo)桿數(shù)據(jù)庫中；