[发明专利]煤气和蒸汽能源综合利用系统生产调度优化方法

说明书

本发明提供一种煤气和蒸汽能源综合利用系统生产调度优化方法，包括以下步骤：基于工艺机理的历史生产数据清洗，去除工艺逻辑错误的数据样本，将健康数据用于模型训练；基于高维近似模型的煤气燃机生产负荷模型训练；基于高维近似模型的煤气燃机安全生产控制模型训练；基于高维近似模型的煤气锅炉生产负荷模型训练；基于高维近似模型的蒸汽机生产负荷模型训练；基于高维近似模型的蒸汽发电机安全生产控制模型训练；建立煤气和蒸汽系统调度优化模型；煤气和蒸汽能源综合利用系统调度优化问题求解。本发明建立煤气和蒸汽能源系统调度数学模型，寻找最优的系统调度生产条件，最终制定出生产效益最优的各生产参数联调策略。

技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种煤气和蒸汽能源综合利用系统生产调度优化方法。

背景技术

煤气和蒸汽能源综合利用系统最大痛点是如何提高煤气和蒸汽的利用率，在满足煤气和蒸汽供应需求的前提下，发更多的电，并产生更少的污染排放。能源综合利用系统输送和供应大量煤气、蒸汽，并发电以供工业园内使用，可有效提高能源利用率。工业级的煤气和蒸汽能源综合利用系统包含大量生产设备(煤气燃机、锅炉、汽机等)，各设备的生产效率和状态差性大，并受到煤气和蒸汽生产及外供客户需求波动的影响。要实现这类生产系统的智能化调度，其复杂程度超过了一般的优化问题，典型的能源综合利用系统包含：20000多个传感器测点，500多个主要控制参数，5000多个生产约束规则。

现有煤气和蒸汽能源综合利用系统控制方法采用能量平衡计算方法，由操作工人根据各能源的供应量和需求量，以及相关运行装置的负荷约束来分配能源在管道内的流向和流量。保证能源供需发生波动时，对能源的输送和使用实现及时调整，提高能源的利用率(比如煤气锅炉产汽率、煤气燃机发电率和产汽率、蒸汽机发电率等)，减少能源的浪费和生产成本。

基于人工计算的能量平衡系统调度方法，在实际生产中常常遇到以下几个问题：

(1)工人操作更多关注的是有限设备操作，对系统优化效果并不明显，有时还会对整体优化起到相反

(2)各设备效率为动态变化，煤气和蒸汽管网属于多设备单元相互影响的耦合系统，需要对所有设备单元进行实时分析和动态联调，对于人工经验操作是巨大的挑战。

(3)当外供客户需求发生较大波动时，需要工厂对煤气和蒸汽管网系统的关键设备做出迅速调整，而多个设备的开、停机策略属于大规模的组合爆炸问题。针对这类连续生产调度系统做优化，是世界级难题。

综上所述，基于人工操作的生产调度模式无法最大发挥该系统的节能和能源综合利用潜力。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种煤气和蒸汽能源综合利用系统生产调度优化方法，主要目的有：

(1)基于煤气和蒸汽利用系统工艺，采用机理分析方法，选取过程关键影响参数，提出关键设备(煤气燃机、锅炉和蒸汽机)生产模型训练方法，实现关键设备生产指标精准预测。

(2)基于关键发电设备(煤气燃机和蒸汽机)操作规程，以及实时生产数据，提出发电设备安全生产参数训练方法，保证生产过程中发电设备的安全稳定地运行。

(3)建立煤气和蒸汽系统调度优化模型，对各生产参数和设备操作进行联调优化，实现全系统能源利用率最高和生产效益最优的目标。

本发明首先采用过程机理分析方法，将海量工业历史数据进行清洗，去除与工艺机理相矛盾的历史数据。随后，选取过程设备关键影响参数，提出高维数据训练方法，建立与实际生产高度吻合的关键设备预测模型，实现设备生产精准控制。最后通过建立能源系统生产调度优化模型，提出最优控制算法指导生产，保证能源利用率最优，并摆脱对工人经验的依赖。

具体的技术方案为：

煤气和蒸汽能源综合利用系统生产调度优化方法，包括以下步骤：