[發明專利]一種基于多因素分析的高爐煤氣柜位預測方法

在審

• 申請號: 202111419683.0
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114066094A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 吳定會;朱勇;倪淵之;范俊巖;費桂杰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/04;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 崔婕

本發明公開了一種基于多因素分析的高爐煤氣柜位預測方法，包括以下步驟：1、獲取數據庫中高爐煤氣流量和煤氣柜柜位相關的歷史數據；2、對歷史數據進行數據預處理；3、進行柜位波動多因素分析，利用絕對流量占比和灰色關聯度分析方法確定高爐煤氣柜位波動主要影響因素；4、基于步驟3分析的影響因素構建高爐煤氣柜位預測模型，實現對高爐煤氣柜位未來多步預測。本發明采用絕對流量占比分析和灰色關聯度分析方法相結合確定柜位波動主要影響因素，精簡了模型輸入，降低建模復雜性；還充分考慮了多因素影響柜位波動的特征，可以在生產場景變化、產耗發生波動時實現對柜位的未來多步數值準確預測，為高爐煤氣系統的合理調度提供了參考和依據。

技術領域

本發明屬于鋼鐵二次能源監控和預測技術領域，尤其涉及一種基于多因素分析的高爐煤氣柜位預測方法。

背景技術

高爐煤氣是鋼鐵企業生產過程中產生的重要二次能源，其產耗量隨生產場景、檢修計劃、生產計劃等實際情況的影響，流量瞬時波動大，造成高爐煤氣系統供需失衡，嚴重影響企業的生產成本和能耗水平。分析高爐煤氣供需狀況，及時制定合理的調度策略，對其進行科學有效的生產調配是降低鋼鐵企業生產成本、減小環境污染的重要措施。由于高爐煤氣的供需失衡狀況往往通過管網作用于高爐煤氣柜，準確預測煤氣柜位值有助于提前采取調度措施、維持高爐煤氣供需平衡。因此，提供一種準確預測高爐煤氣柜位的方法顯得尤為重要。

目前高爐煤氣柜位預測方法大多是針對平穩生產場景，采用基于時間序列分析的方式進行預測，但由于高爐煤氣產耗量隨生產場景、檢修計劃、生產計劃等實際情況影響，設備工況變動頻繁，當柜位波動規律內被打破時，僅僅根據柜位歷史數據，難以準確預測未來一段時間柜位的波動情況，因此，考慮柜位波動因素，這對在變場景變工況下實現對高爐煤氣柜位的準確預測有重要意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種鋼鐵企業高爐煤氣柜位預測方法，以實現高爐煤氣柜位多步預測的穩定、可靠，給調度人員制定調度計劃提供科學的數據支持，確保正常生產，減小煤氣放散。

為了實現上述目的，本發明所提供基于多因素分析的高爐煤氣柜位預測方法包括以下步驟：

步驟1、獲取數據庫中高爐煤氣流量和煤氣柜柜位相關的歷史數據；

步驟2、對歷史數據進行數據預處理；

步驟3、進行柜位波動多因素分析，利用絕對流量占比和灰色關聯度分析方法確定高爐煤氣柜位波動主要影響因素；

步驟4、基于步驟3分析的影響因素構建高爐煤氣柜位預測模型，實現對高爐煤氣柜位未來多步預測。

具體的，步驟1所述歷史數據包括：高爐煤氣受入量數據，生產中需要消耗高爐煤氣的各設備的高爐煤氣消耗量數據，高爐煤氣柜位數據；其中，高爐煤氣受入量數據和高爐煤氣消耗量數據都屬于高爐煤氣流量數據，高爐煤氣受入量是高爐煤氣產生設備的流量數據，高爐煤氣消耗量是高爐煤氣消耗設備的流量數據。

步驟2所述數據預處理方式包括：缺失數據填補、異常數據剔除以及無量綱化處理。

步驟3的分析方法包括以下步驟：

步驟3.1、計算設備高爐煤氣流量占高爐煤氣總流量的比重，剔除小流量設備，保留大流量設備；其中，高爐煤氣總流量指高爐煤氣總受入量或者高爐煤氣總消耗量；

步驟3.2、對每一個大流量設備的高爐煤氣流量與高爐煤氣柜位數據進行關聯度分析，確定柜位波動的主要影響因素。

其中，步驟3.1計算設備高爐煤氣流量占高爐煤氣總流量的比重時，針對高爐煤氣產生設備和高爐煤氣消耗設備分別計算；方法為：

步驟3.1.1、計算任意采樣時刻每一個設備高爐煤氣流量占高爐煤氣總流量的比重：