基于歷史數(shù)據(jù)的偏最小二乘建模方法研究與應用.pdf

1、電站信息技術的大力發(fā)展，為基于數(shù)據(jù)驅動的運行優(yōu)化研究提供了良好的平臺，其中，基于電站實時/歷史數(shù)據(jù)庫中海量數(shù)據(jù)對復雜熱力系統(tǒng)建模的方法已逐漸成為研究的熱點課題之一。然而，運行數(shù)據(jù)不同于試驗數(shù)據(jù)，有著許多不利于建模的特點，例如，變量間存在多重相關性、工況組合分布不均勻、過程存在非線性等，這些問題都嚴重阻礙著歷史數(shù)據(jù)建模方法的發(fā)展和應用。針對這些問題，本文研究了基于偏最小二乘理論(Partial Least Squares projecti

2、on tolatent structures，PLS)的熱工過程建模方法，較好地解決了上述問題。論文的主要內(nèi)容和研究成果包括:
　　 1.分析了電站歷史數(shù)據(jù)的特點，總結了基于歷史數(shù)據(jù)建模方法的三個階段，即數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)建模和模型驗證。介紹了歷史數(shù)據(jù)的常用預處理方法，常用的建模理論以及模型檢驗方法，闡述了擬合精度與預測精度的區(qū)別。
　　 2.回顧了PLS方法的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀，介紹了PLS以特征提取思想解決變量間多重相關

3、性的過程，并給出了利用交叉有效性確定提取成分個數(shù)以及PLS模型的常用輔助分析方法，最后總結了PLS的非線性建模方法。
　　 3.針對電站歷史數(shù)據(jù)分布不均勻的特點，提出了建模樣本選擇的三點原則。借鑒于試驗建模方法具有優(yōu)質建模樣本的思想，提出了以試驗設計原理選擇建模樣本的方法。在分析比較了幾種常見的試驗設計方法后，確定了以均勻設計作為建模樣本的選取原則，并給出了該方法的詳細實現(xiàn)過程。最后通過仿真分析驗證了建模樣本均勻性對于提高模型精

4、度的意義。
　　 4.以均勻設計為原則的建模樣本選擇方法在應用到實際熱工過程時，會因變量間的多重相關性導致無法獲得所要求的數(shù)據(jù)，針對這一問題，提出了先對原始數(shù)據(jù)進行PLS特征提取再進行均勻選擇的方法，并分析了該方法的有效性。隨后在此方法的基礎上，提出了對原始數(shù)據(jù)進行正交信號修正(Orthogonal Signal Correction，OSC)的改進方法，進一步保證了均勻建模樣本數(shù)據(jù)的獲取。
　　 5.以熱工過程中的再熱

5、汽溫系統(tǒng)為例，介紹了基于歷史數(shù)據(jù)的PLS建模方法應用過程。從能量平衡的原理出發(fā)，提出了以再熱期望焓升(即單位流量蒸汽吸熱能力)作為因變量的再熱汽溫建模方法，并對其影響因素進行了全面的定性分析，構建了火焰中心高度、入爐煤質等現(xiàn)場沒有引入但卻有著關鍵作用的中間變量。通過多組模型對比的方式驗證了:
　　 1)以再熱期望焓升作為因變量建模能有效地減輕再熱汽溫模型中的非線性成分，較好地反映汽溫變化的本質;
　　 2)以均勻設計為原