量化循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能源工程循環(huán)流化床鍋爐領(lǐng)域，尤其涉及一種量化循環(huán)流化床鍋爐給 煤熱量釋放時間系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 循環(huán)流化床鍋爐具有爐內(nèi)直接脫硫和可燃用劣質(zhì)煤種等獨特優(yōu)勢，是國內(nèi)外發(fā)展 潔凈煤燃燒技術(shù)的重點，近20年來得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著循環(huán)流化床鍋爐機組容 量的不斷提升，鍋爐的蓄熱、慣性劇增，給煤量進入爐膛后熱量的釋放過程在不同的負荷段 下差異較大，且受到其他例如一、二次風量等因素的綜合影響，很難通過現(xiàn)場的試驗獲得準 確、全面的信息。由于實際機組很難確定給煤熱量釋放時間，導致床溫等參數(shù)的滯后波動比 較明顯，給機組的自動控制帶來難度。為響應(yīng)電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻等要求，鍋爐的負荷變動越來越頻 繁，確定給煤熱量釋放時間至關(guān)重要，建立循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間的量化系統(tǒng) 和方法，對機組的安全運行、快速變負荷和控制系統(tǒng)優(yōu)化具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對目前循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間難以量化的現(xiàn)象，提供一種量 化循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間系統(tǒng)及方法，利用機組運行數(shù)據(jù)，通過建立循環(huán)流化 床鍋爐給煤熱量釋放時間的量化模型，充分考慮在不同負荷段下循環(huán)流化床鍋爐機組的延 遲、慣性和蓄熱差異，量化不同負荷下給煤熱量釋放時間。
[0004] 本發(fā)明的量化循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間系統(tǒng)包括：
[0005] 最小二乘支持向量機建模模塊；
[0006] 數(shù)據(jù)選取與預處理模塊；
[0007] 給煤熱量釋放時間尋優(yōu)模塊；以及
[0008] DCS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫，
[0009] 其中，所述DCS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫與所述數(shù)據(jù)選取與所述預處理模塊連接，所述數(shù)據(jù) 選取與預處理模塊與所述最小二乘支持向量機建模模塊雙向連接，所述最小二乘支持向量 機建模模塊與所述給煤熱量釋放時間尋優(yōu)模塊連接，所述給煤熱量釋放時間尋優(yōu)模塊對選 取出的訓練數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)進行處理，確定對應(yīng)負荷段的給煤熱量釋放時間，傳輸給所述 DCS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫。
[0010] 優(yōu)選地，所述最小二乘支持向量機建模模塊用于建立最小支持向量機算法給煤熱 量釋放時間模型，模型的輸出為動態(tài)床溫值，根據(jù)模型預測的精度來確定輸入給煤量中的 熱量釋放時間。
[0011] 優(yōu)選地，所述DCS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫將機組運行的歷史數(shù)據(jù)傳輸給所述數(shù)據(jù)選取與預 處理模塊，所述數(shù)據(jù)選取與預處理模塊根據(jù)歷史數(shù)據(jù)選取模型的訓練數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)，所 述數(shù)據(jù)選取與預處理模塊將選取出來的模型訓練數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)傳輸給所述最小二乘支 持向量機建模模塊。
[0012] 優(yōu)選地，所述最小二乘支持向量機建模模塊用于建立LSSVM模型，所述最小二乘 支持向量機建模模塊將接收到的模型訓練數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)傳輸給所述給煤熱量釋放時間 尋優(yōu)模塊。
[0013] 優(yōu)選地，所述給煤熱量釋放時間尋優(yōu)模塊對接收到的訓練數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)進行處 理，確定最佳動態(tài)階組，進而確定給煤熱量釋放時間并傳輸給所述DCS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述系統(tǒng)來量化循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間的 方法，包括以下步驟：
[0015] 步驟S1，利用所述最小二乘支持向量機建模模塊構(gòu)建最小二乘支持向量機模型；
[0016] 步驟S2,利用所述數(shù)據(jù)選取與預處理模塊，選取最小二乘支持向量機建模模塊中 最小二乘支持向量機算法訓練數(shù)據(jù)；
[0017] 步驟S3,所述給煤熱量釋放時間尋優(yōu)模塊根據(jù)步驟S1建立的最小二乘支持向量 機模型，對所述步驟S2確定的訓練數(shù)據(jù)中的給煤熱量釋放時間最優(yōu)值進行選取。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟S1最小二乘支持向量機模型為：
[0019] y(k) =f[y(k-l),......,y(k-m) ；x0(k),......,x0 (k-n0)；
[0020] Xi(k),......,x^k-rii) ；x2(k),......，x2 (k_n2)]
[0021] 構(gòu)建所述最小二乘支持向量機模型中，采用高斯徑向基函數(shù)核，即
[0022] K(X，xj=exp(_ | |χ-Xi| |2/ 〇 2)
[0023] 其中所述x(k)是模型的輸入量，所述x0(k)，· · ·，x0(k-n。）、xjk)，· · ·，xjk-n!) 與所述x2(k)，. . .，x2(k_n2)分別為循環(huán)流化床鍋爐中對應(yīng)采樣時刻決定床溫的給煤量、一 次風量和二次風量；所述y(k)為當前床溫輸出；所述y(k-l)，. . .，y(k-m)表示歷史床溫輸 出，所述m、η。、叫、n2分別代表歷史床溫動態(tài)階次、給煤量動態(tài)階次、一次風量動態(tài)階次和二 次風量動態(tài)階次，根據(jù)模型預測的精度確定給煤熱量釋放時間為η。乘以數(shù)據(jù)采樣時間ts; 所述σ為一個位置參數(shù)。
[0024] 優(yōu)選地，構(gòu)建所述最小二乘支持向量機模型，采用最小二乘支持向量算法，所述最 小二乘支持向量機算法和所述高斯徑向基函數(shù)核包含兩個未知參數(shù)c與〇，利用網(wǎng)格搜索 法和交叉驗證進行。所述步驟S1包括以下子步驟：
[0025] 子步驟S1. 1，設(shè)定c與σ的候選集為比較松散的網(wǎng)格{(cl,σ1)，…，（cl,σ1)}， 以網(wǎng)格中的節(jié)點進行交叉驗證，得到最小誤差所對應(yīng)的網(wǎng)格節(jié)點；
[0026] 子步驟S1. 2,根據(jù)上述子步驟SI. 1得到的網(wǎng)格節(jié)點構(gòu)造新的網(wǎng)格，以網(wǎng)格中的節(jié) 點為參數(shù)進行檢驗，得到最優(yōu)的c與σ的值；
[0027] 優(yōu)選地，所述步驟S2包括以下子步驟：
[0028] 子步驟S2. 1，確定采樣時間ts，單位：秒，從所述DCS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫獲取歷史數(shù)據(jù)， 包括時間點、機組負荷、給煤量、一次風量、床溫值；
[0029] 子步驟S2. 2,根據(jù)子步驟S2. 1獲取的歷史數(shù)據(jù)，分負荷段建立所述最小二乘支持 向量機模型，分區(qū)范圍在20~100麗之間；
[0030] 子步驟S2. 3,根據(jù)上述子步驟S2. 2分化區(qū)間，挑選不同負荷段下一定量的歷史運 行數(shù)據(jù)作為訓練數(shù)據(jù)。
[0031] 優(yōu)選地，所述步驟S3給煤熱量釋放時間尋優(yōu)模塊利用均方根誤差對所述子步 驟S2. 3選取的訓練數(shù)據(jù)中的動態(tài)階組的最優(yōu)值進行選取，給煤熱量釋放時間最優(yōu)值為 nDXts;所述均方根誤差用來衡量觀測值同真值之間的偏差，它是觀測值與真值偏差的平 方和觀測次數(shù)η比值的平方根，即
[0033] 優(yōu)選地，所述的給煤熱量釋放時間尋優(yōu)模塊，尋優(yōu)部分每個負荷段下均采用遍歷 的方法進行，即計算每組動態(tài)階組合的均方根誤差，選取均方根誤差最小的組合作為尋優(yōu) 結(jié)果，如果尋優(yōu)結(jié)果所述均方根誤差小于1，將尋優(yōu)結(jié)果對應(yīng)的m、η。、ηι、112值作為對應(yīng)負荷 段的動態(tài)階組最優(yōu)值，將值η。Xts作為對應(yīng)負荷段的給煤熱量釋放時間，否則從所述數(shù)據(jù) 選取與預處理模塊中選取更多的數(shù)據(jù)，繼續(xù)優(yōu)化。
[0034] 優(yōu)選地，所述m的范圍為0~360/ts，所述η。的范圍為0~900/ts，所述ni的范 圍為0~240/ts，所述112的范圍為0~300/ts，間隔為1。
[0035]有益效果
[0036] 本發(fā)明的量化循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間系統(tǒng)及方法在不同負荷段下、不 同的運行工況下量化了給煤熱量釋放時間，有利于機組的安全運行、快速變負荷和控制系 統(tǒng)優(yōu)化。
【附圖說明】
[0037]圖1示出本發(fā)明的量化循環(huán)流化床鍋爐給煤熱量釋放時間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0038] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細描述。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并