[发明专利]一种基于数据驱动的火电机组建模与控制方法

说明书

本发明提供一种基于数据驱动的火电机组建模与控制方法，依据机组实时运行数据，首先选取对系统模型有直接影响的变量作为系统的输入输出变量，确定了数据预处理方法；并利用子空间辨识算法对火电机组模型进行辨识，得到火电机组的分立模型，并对分立模型进行组合，得到火电机组的整体模型；然后利用模型预测控制方法对火电机组进行控制，达到了很好的控制性能，对火电机组的负荷调节能力进行了预测，起到了很好的指导火电厂生产调度的作用。

技术领域

本发明涉及火电机组系统技术领域，具体涉及一种基于数据驱动 的火电机组建模与控制方法。

背景技术

目前，发电机组已发展成为大容量、高参数的单元机组，各种工 艺设备和自动控制设备的动态性能也越来越复杂。只有掌握了他们各 部分的动态特性，并把他们合理地构成控制系统，才能保证更高的可 靠性和自动化水平。因此系统辨识收到了人们的普遍重视。辨识模型 只是对象的输入输出特性在某种准则意义下的一种近似，近似的程度 取决于人们对过程先验知识的认识深化程度和对数据集合性质的了 解，以及所选用的辨识方法是否合理。基于机组现场运行的火电机组 模型参数辨识，在工程应用方面还比较少。

对于大型火电机组，汽温系统和汽压系统是整个机组的核心部分， 而维持主气温和主汽压力的稳定是机组控制系统最重要的任务之一。 目前火电机组的控制策略，主要是PI D方法，参数整定困难，超调和 之后不可避免。通过系统辨识得到火电机组的模型，便可以采用先进 控制算法比如预测控制来对机组进行控制。关于火电机组的模型预测 控制研究，国内已有许多科研机构在不断探索，但是主要集中在火电 机组的脱硝、主汽温度控制等部分，并没有对整个系统采用预测控制。

在授权公告号为CN102446233B中公开了一种火电机组分布式控 制系统控制对象仿真建模的方法，对主要模拟量控制对象的仿真建模 方法包括：a、根据给水泵转速简化计算出给水压力、给水流量、分 离器压力参数；b、汽包/分离器水位简化为进出工质流量差的积分； c、通过计算工质干度来确定蒸汽流量；d、利用PI D模块的积分功能 实现由压力、焓值计算温度，再仿真计算出主蒸汽温度；e、仿真计 算烟气量和引风机抽吸量，进而简化仿真出炉膛负压；f、根据给煤 机转速仿真计算锅炉燃料量；g、根据燃料量或者主蒸汽流量仿真计 算机组负荷。但是其并未借助真实数据进行运算，且并对整个系统采 用预测控制。同样的在申请公布号为CN106483870A中公开了一种火 电机组的控制方法中也存在相应的问题。

因此有必要给出一个火电机组从建模到控制的整体策略，一方面 保证建模方法简单且易于实现的，另一方面又要保证控制策略控制性 能满意，能够很好的保证系统满足约束条件的情况下，又保证系统具 有一定的鲁棒性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于数据驱动的火电机组建模与控制 方法，依据机组实时运行数据，首先选取对系统模型有直接影响的变 量作为系统的输入输出变量，确定了数据预处理方法；并利用子空间 辨识算法对火电机组模型进行辨识，得到火电机组的分立模型，并对 分立模型进行组合，得到火电机组的整体模型；然后利用模型预测控 制方法对火电机组进行控制，达到了很好的控制性能，对火电机组的 负荷调节能力进行了预测，起到了很好的指导火电厂生产调度的作用。

为解决上述问题，本发明提供一种基于数据驱动的火电机组建模 与控制方法，用于建立火电机组的数学模型并对火电机组进行控制， 包括如下步骤：

S1：火电机组建模：结合火电机组运行机理与火电机组现场调试 历史数据，选取汽机调阀开度、燃煤量、给水量、总风量、风煤比、 减温水为输入量，选取机组负荷、主汽压力、主汽温度为输出量；

S2：选取S1火电机组一天的输入量与输出量，并对输入量与输 出量的数据进行归一化、去野值、去均值、滤波的数据预处理；