[發明專利]一種基于XGBoost算法的加熱爐能耗核算方法

在審

• 申請號: 202211026432.0
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115438939A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 劉恒文;范榮鑫;荊豐偉;曹威
• 申請（專利權）人: 北京科技大學設計研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06K9/62;G06N20/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本發明公開了一種基于XGBoost算法的加熱爐能耗核算方法，包括：確定板坯能耗的影響因素，并基于XGBoost算法確定各因素權重系數；獲取加熱爐內板坯的物料信息；將板坯在加熱爐中停留的時間段劃分為多個能耗累積段，并計算出每一累積段能耗；根據各累積段內物料信息計算各累積段內各影響因素的單一板坯分攤系數；以單一板坯為能耗核算對象，基于各影響因素的權重系數、各影響因素的單一板坯分攤系數以及各累積段的能耗，計算得到各板坯的能耗。本發明能夠考慮在爐時間、裝鋼溫度、板坯規格尺寸、出鋼溫度等板坯差異化因素對單一板坯能耗核算的影響，實現加熱爐內板坯能耗的精確核算。

技術領域

本發明涉及熱軋生產技術領域，特別涉及一種基于XGBoost算法的加熱爐能耗核算方法。

背景技術

鋼鐵企業作為國民經濟的支柱產業，是傳統的高能耗、高污染行業，其生產過程中高度依賴水、電、煤氣、蒸汽等能源介質的大量消耗。鋼鐵行業消耗的能源約占全球能源消耗5％，二氧化碳排放量約占人為排放量的7％。伴隨經濟社會的發展，特別是在碳中和大背景下，鋼鐵企業能源的成本壓力、碳排放達標的環保壓力越來越大。因此，實現對能耗的精準核算和精細管控，成為鋼鐵企業持續有效的節能降耗、實現綠色制造和可持續發展的重點內容。

加熱爐作為熱軋領域重要工藝設備，其能耗占整個熱軋工序的60％-70％?，F有加熱爐節能研究主要多傾向通過改進控制方法提高燃燒過程控制精度的燃燒過程控制、基于數學建模提高熱效率等方面實現節能減排的進一步挖潛。但事實上，板坯個體的差異、在爐時間、裝鋼溫度等因素對板坯能耗也存在重要的影響。因此，如何核算單個板坯加熱能耗，并以此為依據制定生產計劃和能源消耗管理和評價機制，對實現進一步節能減排，具有重要指導意義。

經檢索公開號為CN111159919A的專利申請公開了一種衡量加熱爐能耗分攤的方法。其根據板坯在加熱爐中停留的時間劃分多個累積段進行能耗累積段，進行能耗累積的離散處理，并計算加熱爐單個板坯能耗，計算過程中考慮了板坯吸熱及熱損耗分攤等因素，但如何考慮在爐時間、裝鋼溫度、板坯規格尺寸、出鋼溫度等板坯差異化因素對單一板坯能耗核算的影響，該申請并未真正觸及。

公開號為CN108646637A的專利申請公開了一種加熱爐節能運維智控系統，其技術方案主要從加強加熱爐能耗監控、提高加熱爐自動控制入手，降低加熱爐能耗。由供電單元、可編程邏輯控制器、視頻采集與存儲單元、網絡交換單元、光纖收發器、配電接線單元、人機交互單元、節能運維智控系統、客戶端等單元組成。該技術方案可實現加熱效果優化調節，提高了加熱爐加熱質量，但加熱爐中單個板坯能耗節能分析是實現加熱爐整體節能的有效途徑，該申請案并未真正觸及。

公開號為CN108062583A的專利公開了一種面向節能減排的加熱爐工藝參數尋優方法，該方法通過構建加熱爐能耗模型，配置加熱爐工藝參數范圍，獲得加熱爐最優工藝參數。該算法簡單可靠，但同樣地，對于如何考慮在爐時間、裝鋼溫度、板坯規格尺寸、出鋼溫度等板坯差異化因素對單一板坯能耗核算的影響，該申請并未真正觸及。

綜上所述，現有技術主要從加強加熱爐自動控制，構建數學模型，優化工藝參數方面進行研究降耗，但如何考慮在爐時間、裝鋼溫度、板坯規格尺寸、出鋼溫度等板坯差異化因素對單一板坯能耗核算的影響，均未涉及。

發明內容

本發明提供了一種基于XGBoost算法的加熱爐能耗核算方法，以解決現有加熱爐生產板坯過程中生產單個板坯能源消耗量及成本核算算法計算不精確，不能反映出坯料材質、規格尺寸、裝鋼溫度、出鋼溫度對加熱爐能耗影響的技術問題，實現加熱爐生產過程中不同因素條件下單獨坯料能耗的精細核算。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一方面，本發明提供一種基于XGBoost算法的加熱爐能耗核算方法，包括：

確定板坯能耗的影響因素，并基于XGBoost算法確定各影響因素的權重系數；