[发明专利]一种钢铁蒸汽系统管网实时平衡与运行优化方法

说明书

本发明涉及一种钢铁蒸汽系统管网实时平衡与运行优化方法，利用最小二乘支持向量机算法进行管网压力的建模，对蒸汽管网中具有代表性的压力点进行未来压力趋势预测，根据蒸汽管网压力预测结果，对压力预测超限情况进行判断，结合各调整用户实时状态与能力并考虑各调整用户的经济差异性给出蒸汽优化调整方案，可实现蒸汽系统的管网实时平衡，有效避免蒸汽放散，尽可能多的回收余热蒸汽，将管网压力保持在优化运行区间内，以提高管网的缓冲能力，同时保证优化调度过程能够达到经济性最优。

技术领域

本发明涉及钢铁企业能源调度技术领域，尤其涉及一种钢铁蒸汽系统管网实时平衡与运行优化方法。

背景技术

钢铁企业能源消耗量在全国能源总消耗量中占很大的比例，其中蒸汽能源消耗占比在钢铁企业中超过10％，蒸汽能源的合理利用对于节能减排有着重要意义。如何根据钢铁企业现有条件，在保证企业正常生产的前提下，对蒸汽能源进行合理调度优化，以达到能源合理利用的目的，是一个目前面临的关键问题。

在企业的生产过程中，由于蒸汽系统内部存在蒸汽降压使用、生产工艺环节对于蒸汽的产消无规律等因素，会造成蒸汽管网的压力存在波动大且无规律的现象。当压力波动超过某一限值，蒸汽管网会存在安全问题，此时现场人员会通过放散使得管网压力回到安全限值内，蒸汽的放散会加剧蒸汽能源的浪费。企业生产过程中现场调度人员对于蒸汽系统的调度往往基于调度人员的经验进行，这种方式会存在一定的滞后性，且对于未来蒸汽管网压力的变化不能进行准确判断，若对于未来一段时间的管网压力运行情况已经知晓，则可以对蒸汽系统进行合理调度。

目前针对钢铁企业蒸汽系统运行优化调度方法一般为综合考虑其各台锅炉设备的不同生产特点、企业的能源需求和能源价格随时间变化的规律以及设备启停运行转换产生一部分费用等因素建立约束条件，以全时段蒸汽系统总能源成本最低为目标函数，建立多周期、混合整数非线性规划模型，然后求出全局最优解，实现一个运行时段内的低成本和高效益。上述方式所建立的多周期、混合整数非线性规划模型其最优解是与初始运行条件密切相关的，初始条件对计算的影响可以延续至数个时段，对于未来蒸汽管网的实时平衡无法预测，存在调度盲目性和滞后性。另外部分以典型决策树算法建立蒸汽管网调度规则决策树模型，通过管网的预测模型，对管网的波动趋势进行预测并将预测值和实际值比较后发送到调度决策规则树系统，决策树系统根据运行工况和辨识模型给出的管网调节量进行调度决策，最终给出调度对象及其对应的调节量，完成管网系统优化调度过程。上述方式以典型决策树算法建立蒸汽管网调度规则决策树模型是以企业实际历史调度记录为基础，不可避免地存在多变量耦合导致主要节点对于管网压力波动的量化作用关系不精确，同时管网调节过程中没有将产汽、用汽成本及相关设备费用等因素作为选择管网调节手段的重要参考依据，无法使调节过程达到经济最优。

综上所述，对于蒸汽管网未来一段时间的压力进行准确预测，根据蒸汽管网压力预测结果进行优化调整，对于蒸汽能源的合理利用、降低管网安全的风险性有着重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种钢铁蒸汽系统管网实时平衡与运行优化方法，利用最小二乘支持向量机算法进行管网压力的建模，对蒸汽管网中具有代表性的压力点进行未来压力趋势预测，根据蒸汽管网压力预测结果，对压力预测超限情况进行判断，结合各调整用户实时状态与能力并考虑各调整用户的经济差异性给出蒸汽优化调整方案，以满足管网实时平衡与运行优化需求。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种钢铁蒸汽系统管网实时平衡与运行优化方法，包括如下步骤：S1.选择蒸汽管网压力预测参考点；S2.在蒸汽管网的主要用户中选择压力预测模型的输入特征；S3.通过最小二乘支持向量机算法构建压力预测模型；S4.将所述输入特征的蒸汽流量以及参考点历史的压力值，输入到所述压力预测模型中，获得所述蒸汽管网压力预测参考点的压力值，通过迭代进行未来压力趋势预测；S5.通过所述未来压力趋势预测的结果，对压力预测超限情况进行判断，结合各调整用户实时状态与能力并考虑各调整用户的经济差异性，给出蒸汽优化调整方案。