[发明专利]基于回归和二重PSO算法解决浆液循环泵组合优化方法

权利要求书

1.基于回归和二重PSO算法解决浆液循环泵组合优化方法，其特征在于：该基于回归和二重PSO算法解决浆液循环泵组合优化方法包括如下步骤：

S1:首先确定与循环浆液泵电耗相关的参数，先进行相关性分析，选取与电耗密切相关的定频泵组合、变频泵调节频率、PH值和浆液密度相关可调整参数；

S2:进行多元线性回归和指数回归分析拟合出脱硫效率和其他参数之间的关系；

S3:然后采用正向计算解得浆液循环总流量并将之分配给各个浆液循环泵，采用改进的二重粒子群算法，在保证出口二氧化硫浓度达标且能耗最低的情况下对浆液循环泵进行组合优化；

为了得到电厂当前工况下的循环浆液总流量，需要对脱硫效率进行回归分析，脱硫效率受液气比(L/G)、烟气流速、烟气温度、钙硫比、浆液pH值、烟气二氧化硫浓度因素的影响，通过对脱硫吸收塔的一维建模，进一步将脱硫效率和各参数的关系近似表示为：

式中：L/G-液气比

T-烟气温度

pH-吸收塔浆液pH值

-烟气入口二氧化硫浓度

ρ-浆液密度

Q_in-烟气流量

令因变量y＝ln(1-η)，自变量分别为x₁＝L/G,x₃＝T,x₄＝pH,x₅＝ρ,x₆＝Q_in，根据现场实际运行数据，利用多元线性回归可以得到以下式子：

y＝f(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆)＝b₀+b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₄x₄+b₅x₅+b₆x₆ (2)

进而脱硫效率模型表示为：

式中：b₀、b₁、b₂、b₃、b₄、b₅、b₆为影响系统二氧化硫吸收反应的系数，由实际运行数据计算得到；

式中：x_1i、x_2i……x_6i、y_i-脱硫系统实际运行数据

n-所选取的实际运行数据的个数

-x₁、x₂……x₆、y的均值

以上为回归分析得到脱硫效率和液气比、烟气温度、浆液pH值、烟气入口二氧化硫浓度、浆液密度、烟气流量之间的关系式；

在电厂实际运行的过程中，需要得到循环浆液量才能进行对浆液循环泵的分配，根据烟气温度、浆液pH值、烟气入口二氧化硫浓度、浆液密度、烟气流量与脱硫效率反推出液气比，从而可得到循环浆液量；

以下是改进的粒子群算法求解浆液循环泵的最优组合，首先确定目标函数为最小能耗计算式：

式中：P-浆液循环泵总功率

w_i-定频浆液循环泵的状态因子，用0和1表示

P_i-第i台定频浆液循环泵的功率

P_ej-第j台变频泵的额定功率

n_j-第j台变频浆液泵的频率

n_ej-第j台变频浆液泵的额定频率

U-浆液循环泵的运行电压

I-浆液循环泵的运行电流

-功率因数

s-定频浆液循环泵的台数

t-变频浆液循环泵的台数

设置约束：

式中：Q_e-浆液循环泵总流量，由液气比算得

Q_i-第i台定频浆液循环泵的额定流量

q_ej-第j台变频浆液循环泵的额定流量

由目标函数和约束得到罚函数：

式中：λ-罚因子

在粒子群算法中设置N个未知因子，即N＝t+1个，其中有一个未知因子表示定频浆液循环泵状态因子所构成的十进制数，范围为[0，2^s-1]，剩余t个未知因子表示变频浆液循环泵的频率，设k个粒子组成一个群体，其中第i个粒子的位置表示为向量X_i＝(x_i1,x_i2,…x_iN),i＝1,2,…k；其速度也是一个N维的向量，记为V_i＝(v_i1,v_i2,…v_iN)；随机产生一组X_i，作为第一代初始种群，将X_i带入罚函数F中计算其适应值，根据适应值的大小衡量X_i的优劣；罚函数值越小，适应值越好；设粒子i迄今为止经历的最优位置记为Xbest_i＝(x_i1,x_i2,…x_iN)，相应的适应值记为Qbest_i，则粒子i的当前最好位置可表示为：

寻优过程中粒子群经历的最优位置记为Xbest_g＝(x_g1,x_g2,…x_gN)，其对应的适应值即全局最优解记为Qbest_g，则粒子根据下式来更新自己的速度，即

v_ih(T+1)＝wv_ih(T)+c₁r₁[Xbest_ih-x_ih(T)]+c₂r₂[Xbest_gh-x_ih(T)] (12)

式中：i＝1,2,…,k，h＝1,2,…,N，T表示第T代，c₁表示认知因子，c₂表示社会因子，w₁和w₂是惯性权重的初始值和最终值，T_max表示最大迭代次数，r₁,r₂是0-1中随机值；

在速度更新时，不应超出给定的速度范围，V_i∈[-V_max,V_max]，单步前进的最大值V_max根据粒子的取值区间长度来确定；

然后按下式更新位置向量：

x_ih(T+1)＝x_ih(T)+v_ih(T+1) (14)

在二重PSO算法中，将迭代分两次进行，在第一次迭代中，按上述方案，先设置适量的种群和迭代次数，这样逐代地执行下去，取得罚函数的近似最优解，然后按第一次迭代的结果，在此结果附近选择一个合适的范围，设置第二次迭代的参数范围，再按上述方案逐代执行，最后取得罚函数最优解，将结果中定频浆液循环泵的值转化为二进制值即为泵的最优组合。