[發明專利]一種天然氣透平膨脹發電機組的智能控制方法及其系統

有效

• 申請號: 202211266987.2
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115562029B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 嚴益劍;厲強;沈曉東;莫建敏;方釗峰
• 申請（專利權）人: 杭州天然氣有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 浙江新篇律師事務所 33371
• 代理人: 李旻

本申請公開了一種天然氣透平膨脹發電機組的智能控制方法及其系統，其以高壓電和低壓端的溫度值和壓力值的關聯特征來表示所述高壓端和低壓端所蘊含的能量特征，并以這兩者之間的差分表示所釋放的能量特征，同時，以透平膨脹發電機組在時序上的出力動態特征來表示所述膨脹機的能量利用特征，繼而計算所釋放的能量特征相對于所述膨脹機的能量利用特征的轉移向量來表示能量利用率，進一步地，進行分類處理以得到用于表示低壓端的壓力應增大或應減小的分類結果。這樣，以所述分類結果為根據，降低控制端的氣體通過膨脹機中的能量損失。

技術領域

本申請涉及天然氣發電技術領域，且更為具體地，涉及一種天然氣透平膨脹發電機組的智能控制方法及其系統。

技術背景

天然氣在進入城市門站或燃氣電場前，根據不同的壓力要求，常用調壓器進行降壓處理。應注意到，當天燃氣具備一定的壓力和溫度時，就具備了一定的能量，在用調壓器進行調節時，會造成部分內能損失。天然氣透平膨脹發電技術利用天然氣在膨脹機內進行絕熱膨脹，內能降低而對外做功，并由膨脹機驅動發電機將能量轉化為電能并進行回收。

在透平膨脹機中，氣體的能量交換發生在導流器的噴嘴葉片間與工作葉輪內。高壓氣流在噴嘴內進行部分膨脹，然后以一定的速度進入葉輪，推動葉輪旋轉。氣流進入葉輪后還會進一步膨脹，氣流的反沖力進一步推動葉輪旋轉，旋轉的葉輪軸可驅動發電機組進行發電。

雖然，氣體在膨脹機中通過的時間極短，因此絕熱效率很高，但在對膨脹機的發電效率進行優化時，該部分熱量交換所帶來的損失仍是可以優化之處。

因此，期望一種優化的天然氣透平膨脹發電機組的智能控制方案，以在控制端降低氣體通過膨脹機中的能量損失，進而優化膨脹機的發電效率。

發明內容

為了解決上述技術問題，提出了本申請。本申請的實施例提供了一種天然氣透平膨脹發電機組的智能控制方法及其系統，其以高壓電和低壓端的溫度值和壓力值的關聯特征來表示所述高壓端和低壓端所蘊含的能量特征，并以這兩者之間的差分表示所釋放的能量特征，同時，以透平膨脹發電機組在時序上的出力動態特征來表示所述膨脹機的能量利用特征，繼而計算所釋放的能量特征相對于所述膨脹機的能量利用特征的轉移向量來表示能量利用率，進一步地，進行分類處理以得到用于表示低壓端的壓力應增大或應減小的分類結果。這樣，以所述分類結果為根據，降低控制端的氣體通過膨脹機中的能量損失。

根據本申請的一個方面，提供了一種天然氣透平膨脹發電機組的智能控制方法，其包括：

獲取高壓端在預定時間段內多個預定時間點的溫度值和壓力值以及低壓端在所述預定時間段內多個預定時間點的溫度值和壓力值，以及，透平膨脹發電機組在所述預定時間段內多個預定時間點的出力；

將所述高壓端在預定時間段內多個預定時間點的溫度值和壓力值分別按照時間維度排列為高壓端溫度輸入向量和高壓端壓力輸入向量后，計算所述高壓端溫度輸入向量的轉置向量與所述高壓端壓力輸入向量之間的乘積以得到高壓端能量關聯矩陣；

將所述高壓端能量關聯矩陣通過作為過濾器的第一卷積神經網絡模型以得到高壓端能量特征矩陣；

將所述低壓端在所述預定時間段內多個預定時間點的溫度值和壓力值分別按照時間維度排列為低壓端溫度輸入向量和低壓端壓力輸入向量后，計算所述低壓端溫度輸入向量的轉置向量與所述低壓端壓力輸入向量之間的乘積以得到低壓端能量關聯矩陣；

將所述低壓端能量關聯矩陣通過作為過濾器的第二卷積神經網絡模型以得到低壓端能量特征矩陣；

計算所述高壓端能量特征矩陣與所述低壓端能量特征矩陣之間的能量差分特征矩陣；

將所述透平膨脹發電機組在所述預定時間段內多個預定時間點的出力按照時間維度排列為出力輸入向量后通過包含一維卷積層的時序編碼器以得到出力特征向量；