一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103576655103576655A(43)申请公布日2014.02.12(21)申请号201310541803.3(22)申请日2013.11.06(71)申请人华北电力大学（保定）地址071003河北省保定市永华北大街619号华北电力大学(72)发明人王东风刘千江溢洋牛成林(74)专利代理机构石家庄新世纪专利商标事务所有限公司13100代理人董金国徐瑞丰(51)Int.Cl.G05B19/418(2006.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书7页说明书7页附图1页附图1页(54)发明名称一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法和系统(57)摘要本发明公开了一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法和系统。它属于电站锅炉优化运行领域，特别涉及一种高精度燃烧模型的建立和多目标优化求解的方法和系统。包括以下步骤：确定燃烧优化模型的输入变量；从所有输入变量中确定待优化的变量；将负荷分为邻域重叠的若干个区段，离线建立个区段的燃烧子空间ANFIS(自适应神经模糊系统)模型；实时数据采集；在线进行局部子空间模型修正；考虑机组负荷的约束，以最大化锅炉效率和最小化氮氧化物排放为目标，采用成熟的全局优化算法，基于综合代价最小化进行在线多目标优化；优化结果分离并实施。本发明适合于电站煤粉锅炉燃烧优化运行，具有建模精度高和优化速快的特点。CN103576655ACN103576ACN103576655A权利要求书1/3页1.一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化系统，其特征在于：其包括锅炉(1)，与所述锅炉(1)相连的分散控制系统DCS(2)和煤质检测仪(3)，以及与DCS(2)和煤质检测仪(3)相连的燃烧优化工作站(4)，所述燃烧优化工作站(4)包括相互连接的通讯模块(5)、界面模块(6)、优化模块(7)和模型模块(8)，所述通讯模块(5)从DCS(2)和煤质检测仪(3)获取数据，优化结果通过通讯模块(5)送达DCS(2)并进一步送达锅炉(1)。2.一种基于权利要求1所述的系统的电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤(1).根据具体锅炉类型和对燃烧的影响关系，确定燃烧优化模型的输入变量z；步骤(2).从所有输入变量z中确定待优化的变量x；步骤(3).确定优化方法；步骤(4).离线模型建立；步骤(5).实时数据采集；步骤(6).在线模型修正；步骤(7).在线优化；步骤(8).优化结果分离并实施；步骤(9).重复步骤(5)～(8)。3.根据权利要求2所述的一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法，其特征在于：所述步骤(1)中燃烧优化模型的输入变量z包括入炉煤质、入炉总煤量、入炉总空气量、各层二次风门开度、各层燃尽风门开度、风箱炉膛差压和烟气氧含量，根据锅炉具体情况可选的还包括入炉各给煤机开度、各磨煤机通风量、燃烧器摆角、各主蒸汽温度、各再热蒸汽温度、主蒸汽流量、总给水流量、各再热减温水流量，所述入炉煤质包括煤低位发热量、挥发分、灰分和全水分。4.根据权利要求2所述的一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法，其特征在于：所述步骤(2)中待优化的变量x包括各层二次风门开度、各层燃尽风门开度和烟气氧含量，根据锅炉具体情况可选的还包括各给煤机开度、各磨煤机通风量、燃烧器摆角。5.根据权利要求2所述的一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法，其特征在于：所述步骤(3)中优化方法为成熟的群智能优化算法，其中全局搜索采用微分进化算法，局部搜索采用模拟退火算法，充分发挥两种优化算法的优点。6.根据权利要求2所述的一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法，其特征在于：所述步骤(4)中离线模型建立包括如下步骤：步骤(a1).从流程工业广泛应用的DCS或SIS数据库获取机组运行历史数据，包括步骤(2)所述的燃烧优化模型的输入变量z，以及锅炉效率E、氮氧化物N和机组负荷L；步骤(a2).根据数据挖掘从机组运行历史数据中选取模型训练样本；步骤(a3).根据负荷将模型训练样本分为I个区段，即L1:[0,a2],L2:[a1,a3],…,LI-1:[aI-2,aI],LI:[aI-1,aI+1]，其中，ai是介于0和机组额定负荷MCR之间的数，且满足关系：0≤ai<ai+1≤1.1MCR（q=1,2,…,I）；步骤(a4).根据上述I个区段样本数据分别建立锅炉效率局部子空间模型F1,i(x,y)(i=1,2,…,I)，建立氮氧化物排放局部子空间模型F2,i(x,y)(i=1,2,…,I)，建立机组2CN103576655A权利要求书2/3页负荷局部子空间模型F3,i(x,y)(i=1,2,…,I)；建模方法为自适应神经模糊系统(