[发明专利]一种基于数据的冶金企业高炉煤气动态预测方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及到经验模态分解的消噪方法、贝叶斯推理方法和回声状态网络理论，是一种基于数据的冶金企业高炉煤气动态预测方法。本发明利用冶金企业现场已有的历史数据，采用经验模态分解法对高炉煤气各用户的煤气流量数据进行消噪处理，建立基于回声状态网络的时间序列预测模型，预测当前时间点后指定时间长度内高炉煤气系统的产消量；通过在回声状态网络中引入贝叶斯推理方法，建立有效的柜位预测模型预测当前时间点后指定时间长度内煤气柜的柜位，从而有效地指导现场调度人员平衡高炉煤气的产消状况。此方法在冶金企业其它能源介质系统均可有广泛的应用。

背景技术

冶金企业是高能耗、高污染、高排放的产业。节能降耗一直是冶金行业所面临的最严峻问题之一。随着一次能源的紧缺和新节能技术的提高，冶金生产过程中产生的副产煤气能否得到合理的利用将直接影响到整个冶金企业的能耗成本和节能减排效果(Iwao Higashi，(1982).Energy balance of steel mills and utilization of byproduct gases[J].Transactions of the Iron andSteel Institute of Japan，22(1)：57-65.)。高炉煤气因其产量巨大，是副产煤气中很重要的一部分，合理对其利用至关重要，所以必须对高炉煤气进行有效地调度，调度的依据是高炉煤气柜柜位的变化和高炉煤气系统的产消量变化。在冶金企业生产过程中，高炉煤气大部分是通过煤气管网输送给各个煤气用户供其正常生产，剩余的存入联网的煤气柜，考虑煤气柜的容量限制和安全运行，现场调度人员需时刻把握高炉煤气柜柜位的变化情况和高炉煤气系统产消量的变化情况。当煤气柜柜位发生异常时，根据煤气系统产消量的变化情况，增减管网中可调用户的煤气用量来平衡稳定煤气柜位。因此准确预测出高炉煤气系统的产消量及煤气柜的柜位，可以有效指导煤气的平衡调度，使得煤气经回收后可供生产自用及发电，从而大大降低一次能源的使用量、减少煤气的无效排放，并且解决城市电能紧张等问题。

目前实际生产中，对冶金企业高炉煤气的产消量预测还是以静态预测为主，静态预测主要是以高炉煤气系统的计划和规划为依据，对一段时间内高炉煤气的产消量，结合期间的生产计划、检修计划或技改项目等因素，进行简单的预测，国内至今没有采用理论的方法对其进行动态预测；而对高炉煤气柜柜位预测则多是基于机理方法，如韩国浦项钢厂和上海宝钢采用的柜位机理预测方法(J.H.Kim，H.S.Yi，C.Han.(2003).A novel MILP model for plantwidemultiperiod optimization of byproduct gas supply system in the iron and steel making process[J].Chemical Engineering Research Design，81(8)：1015-1025.)，该方法的工作原理为：通过分析煤气柜位变化差与煤气产消差变化之间的联系，利用前一时刻的柜位Ht和产消差Δflowt-1来预测当前时刻的柜位Ht。

H^t＝H^t-1+Δflow^t-1                (4)

以上方法存在如下不足：首先对高炉煤气系统产消量的预测采用静态预测模式，仅通过生产计划和规划来预测，有很大的不确定性；其次认为煤气柜仅由煤气产消差决定，而实际中，煤气柜由煤气管网中各独立煤气用户的煤气用量变化决定；认为煤气柜柜位和各煤气用户之间为简单线性关系，导致预测精度不高，仅适合短时预测，而实际中，煤气柜与影响其变化的各煤气用户之间呈现不确定的高度非线性；认为所有煤气用户影响煤气柜的程度相同，增加了调度的复杂性，而实际中，各用户因其煤气用量的变化特点和与煤气柜的距离差距，对煤气柜的变化影响均不相同，一些小用量和平稳变化的煤气用户还可以忽略。

发明内容