一种高炉煤气预测平衡调度系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于自动控制领域，尤其涉及一种钢铁行业副产高炉煤气发生量和消耗量 预测及高炉煤气优化平衡的系统。
【背景技术】
[0002] 高炉煤气（BFG)是高炉炼铁的副产品，主要可燃成份为0)、氏和少量的CH4，还含 有大量的N 2和CO2，是钢铁企业中非常重要的二次能源。其回收利用水平与供需平衡调度 对钢铁企业节能减排具有重要意义。由于高炉煤气的发生与消耗随时发生变化，供需之间 的不平衡时有发生，使得钢铁企业的高炉煤气有时大量放散，有时出现短缺。尤其对于临时 检修引起的煤气不平衡问题，不能及时做出应对措施，致使煤气管网波动较大，造成煤气放 散，浪费能源。
[0003] 专利公开号CN101709919A公开了一种用于钢铁企业的煤气平衡装置及煤气平衡 工艺，该装置在煤气回收管道的一端与煤气排放装置连接，另一端与煤气存储装置连接。煤 气存储装置通过煤气输出管道与用气装置连接。该装置只是被动的在煤气出现过剩或缺 口时，通过煤气用气和排放装置对煤气进行调整，很难及时对整个煤气系统进行优化调度。 CN103439926A公开了一种钢铁企业煤气优化调度装置，该装置利用各工序煤气消耗量与 生成量历史数据和煤气柜存量数据，对煤气当前时刻和未来时刻的生成量和消耗量进行预 测，并通过优化器基于上述预测数据，进行煤气分配优化。该种装置在煤气生成量和消耗量 的预测上利用历史数据进行估算，很难保证预测数据准确性。CN103426035A公开了一种钢 铁行业副产高炉煤气自平衡调度系统及产消量预测方法。该方法通过高炉煤气预测子系统 根据收集的原始数据预测高炉煤气发生消耗量；高炉煤气产消平衡调度子系统通过预测煤 气发生消耗量及原有煤气存储量判断煤气量供需情况，给出平衡调度方案。该方法通过训 练好的神经网络模型对高炉煤气发生量/消耗量进行预测，但没有考虑煤气发生工序和煤 气消耗工序的不同，在预测结果上也很难保证准确性。
[0004] 综上所述，以上各种装置及方法在高炉煤气预测上，没有考虑到煤气发生工序和 煤气消耗工序的不同，而且即使对于煤气发生或消耗的同一工序也由于生产状态的不同， 在煤气预测上很难有某一种预测模型可以保证对所有生产状态的预测准确。因此，亟需探 寻更加准确有效的高炉煤气预测及平衡调度系统。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在提供一种可提高煤气预测结果的及时性和准确性，并为生产现场提供 高炉煤气优化调度方案，从而减少高炉煤气放散量，降低能源消耗的高炉煤气预测及平衡 调度系统。
[0006] 为达此目的，本发明采取的解决方案为：
[0007] -种高炉煤气预测及平衡调度系统，包括高炉煤气发生设备、高炉煤气消耗设备、 系统历史数据库、数据采集处理模块、数据分析模块、高炉煤气预测模块、高炉煤气平衡调 度模块及煤气管控中心。
[0008] 数据采集处理模块由数据采集子模块和数据除干扰子模块组成，数据分析模块由 煤气发生量标定子模块、煤气消耗量标定子模块及标定数据存储子模块组成，高炉煤气预 测模块由计划与突发事件子模块、发生量预测子模块及消耗量预测子模块组成，高炉煤气 平衡调度模块由煤气平衡子模块和煤气调度子模块组成。
[0009] 高炉煤气发生设备和高炉煤气消耗设备均分别与系统历史数据库及煤气管控中 心连接，系统历史数据库连接数据采集处理模块，数据采集处理模块分别与数据分析模块 的煤气发生量标定子模块和煤气消耗量标定子模块连接，数据分析模块连接高炉煤气预测 模块，高炉煤气预测模块与高炉煤气平衡调度模块连接，高炉煤气平衡调度模块连接煤气 管控中心，煤气管控中心还分别与高炉煤气预测模块的突发事件子模块及高炉煤气平衡调 度模块的煤气平衡子模块连接。
[0010] -种高炉煤气预测平衡调度方法，其具体方法为：
[0011] 高炉煤气发生设备与高炉煤气消耗设备将高炉煤气发生量数据、高炉煤气消耗量 数据及设备运行参数传送给系统历史数据库，数据采集处理模块中的数据采集子模块从系 统历史数据库中读取高炉煤气发生设备与高炉煤气消耗设备的历史高炉煤气数据，数据除 干扰子模块对以上采集的历史高炉煤气数据进行除干扰处理，运用小波分析及滤波方法， 将煤气历史数据中的干扰数据剔除；经过处理后的数据进入数据分析模块中，其中各高炉 的煤气发生量数据及高炉的主要运行指标和运行状态数据，进入煤气发生量标定子模块， 煤气发生量标定子模块根据各高炉运行状态的历史数据，对高炉煤气发生量数据进行分 类：对于正常生产状态下的数据，将相同标准工况下的高炉煤气发生量数据进行归类标定； 对于非正常生产状态下的数据，将相同非标准工况下的的高炉煤气发生量数据进行归类标 定；其中各个高炉煤气消耗用户消耗高炉煤气量数据，及煤气消耗用户的主要运行指标和 运行状态数据，进入煤气消耗量标定子模块，煤气消耗量标定子模块根据各个煤气消耗用 户运行状态历史数据，对高炉煤气消耗量数据进行分类，并采用与上述煤气发生量标定子 模块相同方式进行归类标定，分类标定完的数据存储到标定数据存储子模块中。
[0012] 高炉煤气发生设备与高炉煤气消耗设备向煤气管控中心提供生产、检修计划事件 或突发事件，煤气管控中心向高炉煤气预测模块的计划与突发事件子模块中输入高炉煤气 相关各个主体设备的生产、检修计划或突发事件；发生量预测子模块根据计划与突发事件 子模块中各个高炉的计划或突发事件，分辨出每个高炉在不同时间点下的生产状态及主要 运行工况，进而根据数据存储子模块中高炉煤气发生量在不同生产状态、不同工况下的标 定数据，通过煤气发生量预测模型计算出计划事件或突发事件时间内的各个高炉煤气发生 预测量；消耗量预测子模块也根据计划与突发事件子模块中各个消耗高炉煤气主体设备的 计划或突发事件，分辨出每个主体设备在不同时间点下的生产状态及主要运行工况，并根 据对应的标定数据通过煤气消耗量预测模型计算出计划或突发事件时间内的各个主体设 备高炉煤气消耗预测量。
[0013] 高炉煤气平衡调度模块中的高炉煤气平衡子模块，通过高炉煤气平衡调度模型对 计划事件或突发事件时间内高炉煤气发生与消耗预测量进行供需平衡对比，对高炉煤气系 统的平衡性进行判断：如高炉煤气系统满足平衡条件，则直接通过高炉煤气调度子模块将 预测发生的高炉煤气进行调度分配；若没有满足平衡条件，需要判断输入事件是否为计划 事件；如输入事件为计划事件，需将生产、检修计划返回煤气管控中心，重新对生产计划或 检修计划进行调整，再将计划事件输入到计划与突发事件子模块中，并预测煤气发生量及 消耗量，对煤气系统平衡性重新进行判断，只有高炉煤气系统达到平衡条件后，才通过高炉 煤气调度子模块将预测发生的高炉煤气进行调度分配；如输入事件为突发事件时，则不对 高炉煤气系统平衡性进行判断，直接通过高炉煤气调度子模块对突发事件下的煤气发生量 进行分配调度，最大化减小突发事件对高炉煤气用户系统的冲击影响。
[0014] 高炉煤气调度子模块通过高炉煤气平衡调度模型，采用专家系统模式给出合理的 高炉煤气调度方案，并将高炉煤气调度方案提供给煤气管控中心，煤气管控中心将高炉煤 气调度方案提供给高炉煤气发生设备与高炉煤气消耗设备，指导高炉煤气发生设备与高炉 煤气消耗设备的运行，保证高炉煤气供需平衡，减少高炉煤气放散量。
[0015] 所述煤气发生量预测模型为：
[0017] 公式中，i表示第i座高炉，η表示共有η座高炉；j表示标准工况下的第j个影响 事件，s表示标准工况下共有s个影响事件；k表示标准工况下的第k个影响事件，t表示非 标准工况下共有t个影响事件；表示高炉煤气总发生量；表示第i座 高炉在标准工况下的高炉煤气发生量；表示第i座高炉在非标准工况下的 高炉