[发明专利]一种直接空冷机组最佳背压确定方法

说明书

本发明公开了一种直接空冷机组最佳背压确定方法，该方法将机理分析与历史数据相结合，基于历史运行数据，结合粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）与XGBoost(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)组合算法确定汽轮机末级排汽比焓值；采用等效焓降法计算机组的微增功率特性；结合空冷风机变频特性计算风机耗功，当二者之差最大时，即为机组在该工况下的最佳背压。本发明提出的机组最佳背压的确定方法可提供多工况下机组的最佳背压值，辅助实现空冷机组冷端的节能优化运行，有助于深度挖掘直接空冷机组的节能潜力。

技术领域

本发明涉及热力设备数据预测技术领域，尤其涉及一种直接空冷机组最佳背压确定方法。

背景技术

直接空冷机组运行背压是机组节能运行的关键参数之一，虽然降低背压可增加机组的发电功率，但同时会引起空冷岛风机的电耗的增加。因此，机组最佳背压的确定，应在机组发电功率增量与空冷风机耗电增量之间寻求平衡。同时，直接空冷机组背压会机组负荷、迎面风速、环境温度等多个边界条件的影响，在不同的运行工况下，呈现出不同的特性。现今，煤电机组调峰运行已呈常态化，机组负荷多变，因此，确定不同工况下机组的最佳背压，有助于全面深度挖掘机组的运行节能潜力与节能空间。

现阶段我国学者对机组最佳背压确定研究，主要依赖变工况计算法、热力学仿真法和数据建模这三种方法，并取得了一定的研究成果。在基于等效焓降法计算机组的最佳背压时，机组排汽焓值的准确性是影响计算结果的关键因素。但受在线测量条件的影响，机组排汽焓值无法直接获得，现有研究方法多是认为机组末级排汽是饱和湿蒸汽，但这样的简化假设会影响模型的准确性，计算得到的最佳背压是理论值，在工程应用上受到一定的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供了一种直接空冷机组最佳背压确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种直接空冷机组最佳背压确定方法，包括：

获取影响直接空冷机组运行背压关键特征变量的历史运行数据，标记汽轮机组末级排汽焓值的关键特征变量对应的汽轮机末级排汽比焓值并进行预处理；

采用PSO-XGBoost组合算法，建立汽轮机末级排汽比焓的 XGBoost回归模型，并以预处理后的标记汽轮机组末级排汽焓值的关键特征变量作为模型输入，输出结果作为汽轮机组末级排汽焓值；

采用等效焓降法计算当背压变化时机组发电功率的微增功率，得到机组微增功率特性曲线；

结合空冷风机变频特性与相似比例定律，计算不同背压下空冷风机的电耗量；

当直接空冷机组背压改变，机组的净功率增量最大时，对应的背压确定为汽轮机的在对应工况下的最佳背压；其中，所述净功率增量是背压改变时机组的微增功率和背压改变时空冷风机增加的电耗量的差值。

其中，建立汽轮机末级排汽比焓的XGBoost回归模型的步骤包括：

将预处理后的汽轮机组末级排汽焓值关键特征变量划分训练集和测试集，将训练集输入至构建的XGBoost回归模型，通过调节 XGBoost回归模型的函数和参数，直至XGBoost回归模型输出的汽轮机末级排汽比焓值与标记的汽轮机末级排汽比焓值结果一致；

通过作为测试集的汽轮机组末级排汽焓值关键特征变量对训练完成的XGBoost回归模型的预测准确性进行验证；

将实时获取的影响汽轮机组末级排汽焓值的关键特征变量输入至XGBoost回归模型，输出结果作为对应输入的汽轮机末级排汽比焓值。

其中，影响直接空冷机组运行背压关键特征变量至少包括：机组负荷、环境温度、主蒸汽流量、主蒸汽温度、主蒸汽压力、调节级温度、调节级压力、再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、各级抽汽温度、各级抽汽压力。