具有調(diào)峰爐的熱力站節(jié)能控制策略研究.pdf

1、能源問題是21世紀(jì)面臨的重要挑戰(zhàn)。我國作為一個能耗大國,降低能耗,實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì),是我國目前的一項基本國策。我國三北地區(qū)的采暖能耗,約占全社會能耗的27.2％。供熱不僅能耗大,而且效率低,每單位面積供熱能耗高出發(fā)達(dá)國家的2～3倍,供熱節(jié)能潛力很大。因此,研究供熱節(jié)能及其控制策略的意義重大。
　　調(diào)峰爐熱力站作為供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的一種手段,在集中供熱網(wǎng)末端加入調(diào)峰爐熱力站,可以有效地解決供熱高峰期負(fù)荷不足的問題,對于供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定和良好運

2、行起到了重要的作用。本文將研究調(diào)峰爐熱力站的節(jié)能控制策略,需要從三個方面實現(xiàn):一是通過供熱負(fù)荷預(yù)報,準(zhǔn)確地給出供熱系統(tǒng)的負(fù)荷需求,防止過度供熱情況的發(fā)生;二是通過優(yōu)化調(diào)度,給出熱力站供熱系統(tǒng)中熱負(fù)荷的最佳分配;三是通過先進(jìn)的預(yù)測控制手段,保證供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,最終實現(xiàn)節(jié)能。
　　供熱負(fù)荷預(yù)報是進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的前提。由于供熱負(fù)荷數(shù)據(jù)存在著趨勢性和周期性,本文首先采用乘積季節(jié)自回歸滑動平均(Autoregressive Integra

3、ted Moving Average,ARIMA)的方法進(jìn)行供熱負(fù)荷預(yù)報。但該方法不適于負(fù)荷存在較大突變的情況,因此采用Kalman在線遞歸預(yù)測乘積季節(jié)ARIMA模型參數(shù),該方法提高了負(fù)荷突變階段的預(yù)報精度。為了更好處理供熱負(fù)荷數(shù)據(jù)中的非線性問題,引入最小最大概率機(jī)(Minimax Probability Machine,MPM),將相空間重構(gòu)與最小最大概率回歸相結(jié)合進(jìn)行供熱負(fù)荷預(yù)報。該方法同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報法、支持向量機(jī)(Support

4、Vector Machine,SVM)預(yù)報法進(jìn)行了比較,通過仿真分析各種預(yù)報方法的性能。
　　調(diào)峰爐熱力站的優(yōu)化調(diào)度是實現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵。文中將供熱負(fù)荷預(yù)報結(jié)果與國家供熱標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合,給出準(zhǔn)確的調(diào)峰爐熱力站供熱負(fù)荷需求,并以此負(fù)荷進(jìn)行調(diào)度。調(diào)峰爐熱力站的優(yōu)化調(diào)度從能耗和經(jīng)濟(jì)性兩個方面考慮,通過在供熱高峰期和非高峰期對能耗和經(jīng)濟(jì)性不同側(cè)重,實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度的綜合最佳。在尋優(yōu)算法上先采用非線性規(guī)劃等算法求解優(yōu)化調(diào)度結(jié)果,但這些方法受到初值的選取

5、的影響,用免疫粒子群(Immune Partile Swarm Optimization,IPSO)尋優(yōu)的計算方法則避免這些方法上的缺陷。通過實例計算結(jié)果表明,免疫粒子群算法的優(yōu)化調(diào)度計算更為方便和快速。
　　預(yù)測控制是實現(xiàn)調(diào)峰爐熱力站優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的手段。優(yōu)化調(diào)度給出節(jié)能監(jiān)控信號,通過預(yù)測控制達(dá)到控制目標(biāo)。在建模部分采用飛升曲線和最小二乘相結(jié)合的方法,建立調(diào)峰爐熱力站供熱過程中的質(zhì)調(diào)通道模型,鍋爐溫度變化擾動模型和水量變化擾動模型

6、。為了降低鍋爐溫度變化擾動和水量變化擾動帶來的影響,文中采用加前饋補(bǔ)償?shù)娜龥_量預(yù)測控制方法。其中對質(zhì)調(diào)通道進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制,利用改進(jìn)的差分進(jìn)化法進(jìn)行控制律的求解,對鍋爐溫度變化擾動和水量變化擾動進(jìn)行前饋補(bǔ)償。用仿真方法證明三沖量預(yù)測控制法的有效性。
　　最后,根據(jù)工程要求,開發(fā)調(diào)峰爐熱力站監(jiān)控裝置。對該裝置從硬件和軟件兩方面進(jìn)行規(guī)劃,給出基于PLC和GPRS無線通信的底層監(jiān)控裝置,并在監(jiān)控中心開發(fā)優(yōu)化調(diào)度軟件。為了更好地滿足優(yōu)