专利名称：基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法
技术领域：
本发明涉及一种基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法。
背景技术：
锅炉燃烧优化控制的目标是在一定的机组负荷下，通过调整锅炉给煤、配风、引风等运行參数得到高效的过热蒸汽输出能量和稳定安全的运行状态。能量从给煤传到过热蒸汽是ー个非常复杂的生产流程，采用机理建模时难以确定模型结构和模型參数，因此目前更多的研究集中于数据驱动的黑箱模型或半机理半数据的灰箱模型。目前基于数据驱动的锅炉建模方法主要有人工神经网络和支持向量机等。例如杭州电子科技大学薛安克、王春林等人提出的锅炉燃烧优化的建模方法(专利公开号CN 101498459A)，根据机组运行负荷的高低分段进行建模，在高负荷段建立径向基神经网络模型，而在低负荷段建立支持向量机模型，即建立一个基于不同机组负荷段下的混合模型。然而，该方法只建立了锅炉各运行数据之间的静态关联，在生产现场如遇到负荷升降的特殊エ况时的，混合模型可能会不断 在神经网络和支持向量机之间切换，无法保证模型辨识所需过程数据的连续性，动态精度较低。另外，上述方法采用的一次风/ 二次风流量、和引风流量等测点，未考虑温度和压カ信息的影响，因此所建模型的应用还会受到季节和气候的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出了一种基于数据驱动的在线滚动建模和基于所建模型的能量预报方法；本发明建立的能量动态模型和模型辨识用到的数据物理意义明确，且无需对数据进行聚类分析处理，模型在线辨识速度快，同时引入模型滚动辨识方案，提高了模型的泛化能力。对多步辨识的动态模型在未来同一时刻的输出预报求均值，井利用上ー时刻预报偏差做修正，进ー步提高锅炉输出过热蒸汽能量的预报精度。根据对未来60秒的过热蒸汽能量的预报情况，可以判断锅炉未来的燃烧情况，最終为燃烧的优化控制提供了指导和參考。本发明的技术方案是基于数据驱动的锅炉过热蒸汽能量预报方法，包含以下步骤
步骤I :与厂级DCS组态软件建立数据通讯，在线获取生产数据，包括锅炉运行參数以及表征锅炉燃烧情况的测点信息。步骤2 :根据机组负荷对采集测点信息进行异常点的判断和处理，并采用前向加权滤波方法去除测点的高频噪声。步骤3 :根据水蒸气以及空气的热力学计算公式，计算当前时刻锅炉的送风、引风和过热蒸汽的能量。同时利用离线分析的入炉煤质信息计算煤粉燃烧的放热量。确定锅炉模型辨识的输入数据和输出数据，并对数据进行归ー化处理。步骤4 :利用连续采集并计算得到的能量记录作为锅炉状态空间模型辨识的数据，同时完成模型辨识数据的滚动更新，构造输入输出的/矩阵。
步骤5 :将短时间段内的锅炉生产近似成ー个线性过程，系统离散状态空间表达式如下
权利要求
1.一种基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在该方法包含以下步骤 步骤I :与厂级DCS组态软件建立数据通讯，在线获取生产数据，包括锅炉运行參数以及表征锅炉燃烧情况的测点信息； 步骤2 :根据机组负荷对采集测点信息进行异常点的判断和处理，并采用前向加权滤波方法去除测点的高频噪声； 步骤3:根据水蒸气以及空气的热力学计算公式，计算当前时刻锅炉的送风、引风和过热蒸汽的能量；同时利用离线分析的入炉煤质信息计算煤粉燃烧的放热量；确定锅炉模型辨识的输入数据和输出数据，并对数据进行归ー化处理； 步骤4 :利用连续采集并计算得到的能量记录作为锅炉状态空间模型辨识的数据，同时完成模型辨识数据的滚动更新，构造输入输出的/矩阵； 步骤5 :将短时间段内的锅炉生产近似成ー个线性过程，系统离散状态空间表达式如下
2.根据权利要求I所述的基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在于采集的生产数据主要由锅炉运行參数和表征锅炉燃烧情况的测点信息组成，锅炉运行參数包括机组负荷，给煤机给煤速率，一 / 二次风流量、压カ和温度，引风机段烟气流量、压カ和温度；表征锅炉燃烧情况的测点信息包括主蒸汽和再热蒸汽流量、压カ和温度。
3.根据权利要求I所述的基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在于异常点的判断和处理以及在线去噪的具体做法是对在负荷相对稳定阶段出现跳变的测点进行辨别，利用前2拍的测点信息进行外向差值做替换xn=2xn_「xn_2 ;在线采用前向5点加权滤波方法，以去除高频噪声，滤波公式'χη=0· 04χη_4-0· 08χη_3+0· 13χη_2+0· 25χη_j+O. 5χηο
4.根据权利要求I所述的基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在于数据归ー化处理如下
全文摘要
本发明公开了一种基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法包括如下步骤1定时从厂级DCS组态软件采集生产数据；2修正坏点，滤波去噪；3计算当模型辨识所需的输入输出变量；4利用连续采集并经处理后的数据构造Hankel矩阵，且进行滚动更新；5将锅炉过程近似成线性的状态空间模型；6使用子空间理论辨识状态空间模型的矩阵{A,B,C,D}；7利用最新的输入能量信息和辨识得到模型计算未来若干拍的输出能量；8利用历史预报值和当前预报结果在相同时刻求均值和并利用过去预报的偏差作修正。9滚动更新辨识模型的数据。本发明用于锅炉生产过程的过热蒸汽输出能量的在线预报，为锅炉燃烧的优化控制提供了指导和参考。
文档编号F22B35/00GK102840571SQ20121034973
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者张锐锋, 陈宇, 惠兆宇, 袁景淇, 柏毅辉, 于彤, 葛翔宇, 朱凯, 刘欣 申请人:贵州电力试验研究院, 上海交通大学