[發明專利]煤氣和蒸汽能源綜合利用系統生產調度優化方法

在審

• 申請號: 202110417917.1
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN112950409A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 潘明
• 申請（專利權）人: 工數科技（廣州）有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06Q10/06;G06Q10/04;G06F16/215
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發明提供一種煤氣和蒸汽能源綜合利用系統生產調度優化方法，包括以下步驟：基于工藝機理的歷史生產數據清洗，去除工藝邏輯錯誤的數據樣本，將健康數據用于模型訓練；基于高維近似模型的煤氣燃機生產負荷模型訓練；基于高維近似模型的煤氣燃機安全生產控制模型訓練；基于高維近似模型的煤氣鍋爐生產負荷模型訓練；基于高維近似模型的蒸汽機生產負荷模型訓練；基于高維近似模型的蒸汽發電機安全生產控制模型訓練；建立煤氣和蒸汽系統調度優化模型；煤氣和蒸汽能源綜合利用系統調度優化問題求解。本發明建立煤氣和蒸汽能源系統調度數學模型，尋找最優的系統調度生產條件，最終制定出生產效益最優的各生產參數聯調策略。

技術領域

本發明屬于發電技術領域，具體涉及一種煤氣和蒸汽能源綜合利用系統生產調度優化方法。

背景技術

煤氣和蒸汽能源綜合利用系統最大痛點是如何提高煤氣和蒸汽的利用率，在滿足煤氣和蒸汽供應需求的前提下，發更多的電，并產生更少的污染排放。能源綜合利用系統輸送和供應大量煤氣、蒸汽，并發電以供工業園內使用，可有效提高能源利用率。工業級的煤氣和蒸汽能源綜合利用系統包含大量生產設備(煤氣燃機、鍋爐、汽機等)，各設備的生產效率和狀態差性大，并受到煤氣和蒸汽生產及外供客戶需求波動的影響。要實現這類生產系統的智能化調度，其復雜程度超過了一般的優化問題，典型的能源綜合利用系統包含：20000多個傳感器測點，500多個主要控制參數，5000多個生產約束規則。

現有煤氣和蒸汽能源綜合利用系統控制方法采用能量平衡計算方法，由操作工人根據各能源的供應量和需求量，以及相關運行裝置的負荷約束來分配能源在管道內的流向和流量。保證能源供需發生波動時，對能源的輸送和使用實現及時調整，提高能源的利用率(比如煤氣鍋爐產汽率、煤氣燃機發電率和產汽率、蒸汽機發電率等)，減少能源的浪費和生產成本。

基于人工計算的能量平衡系統調度方法，在實際生產中常常遇到以下幾個問題：

(1)工人操作更多關注的是有限設備操作，對系統優化效果并不明顯，有時還會對整體優化起到相反

(2)各設備效率為動態變化，煤氣和蒸汽管網屬于多設備單元相互影響的耦合系統，需要對所有設備單元進行實時分析和動態聯調，對于人工經驗操作是巨大的挑戰。

(3)當外供客戶需求發生較大波動時，需要工廠對煤氣和蒸汽管網系統的關鍵設備做出迅速調整，而多個設備的開、停機策略屬于大規模的組合爆炸問題。針對這類連續生產調度系統做優化，是世界級難題。

綜上所述，基于人工操作的生產調度模式無法最大發揮該系統的節能和能源綜合利用潛力。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種煤氣和蒸汽能源綜合利用系統生產調度優化方法，主要目的有：

(1)基于煤氣和蒸汽利用系統工藝，采用機理分析方法，選取過程關鍵影響參數，提出關鍵設備(煤氣燃機、鍋爐和蒸汽機)生產模型訓練方法，實現關鍵設備生產指標精準預測。

(2)基于關鍵發電設備(煤氣燃機和蒸汽機)操作規程，以及實時生產數據，提出發電設備安全生產參數訓練方法，保證生產過程中發電設備的安全穩定地運行。

(3)建立煤氣和蒸汽系統調度優化模型，對各生產參數和設備操作進行聯調優化，實現全系統能源利用率最高和生產效益最優的目標。

本發明首先采用過程機理分析方法，將海量工業歷史數據進行清洗，去除與工藝機理相矛盾的歷史數據。隨后，選取過程設備關鍵影響參數，提出高維數據訓練方法，建立與實際生產高度吻合的關鍵設備預測模型，實現設備生產精準控制。最后通過建立能源系統生產調度優化模型，提出最優控制算法指導生產，保證能源利用率最優，并擺脫對工人經驗的依賴。

具體的技術方案為：

煤氣和蒸汽能源綜合利用系統生產調度優化方法，包括以下步驟：