[发明专利]一种基于数据驱动的多级智能脱硝在线优化控制系统

权利要求书

1.一种基于数据驱动的多级智能脱硝在线优化控制系统，其特征在于，其包括五个控制级，分别为快速保护级、智能前馈级、精准控制级、氨逃逸控制级和在线优化级，通过五个控制级得到氨气总需求量与氨气实际流量的氨气流量偏差值，并根据氨气流量偏差值对应调节氨气流量调节阀的开度，使NOx排放不超标的前提下，将氨逃逸控制在最低值；

其中：

快速保护级：通过净烟气NOx浓度值和变化速率计算氨需量，得到氨气一级需求量，可快速增加氨气，防止NOx浓度突升导致的超标现象，从而控制NOx排放不超标；

智能前馈级：通过锅炉A/B侧SCR入口NOx浓度、机组负荷、煤量、风量、锅炉A/B侧SCR出口浓度测量值和锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值作为输入的变量，通过线性变参数模型结构构成的前馈控制模块，输出氨气二级需求量，当任意变量发生变动，将直接改变氨气流量，以实现NOx排放控制的快速性；

精准控制级：设定值预测控制回路和串级负反馈预测控制回路；

其中，设定值预测控制回路包括线性变参数模型结构构成NOx浓度计算模块，以净烟气NOx浓度设定值作为输入的变量，输出为锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值，该锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值作为智能前馈级中前馈控制模块的其中一个变量，同时该浓度设定指导值和氨逃逸控制级输出的锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度修正值做和后得到锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定值，将该浓度设定值与锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度测量值比对得到锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定值与测量值的偏差值，将该偏差值作为串级负反馈预测控制回路的输入量；

串级负反馈预测控制回路包括基于紧凑型的广义预测模型的预测控制器，预测控制器的输入为锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定值与测量值的偏差值，输出为氨气三级需求量，通过预测模型可提前计算得到当前喷氨量下脱硝反应器出口的氮氧化物值，提前预判喷氨量是否合适，进而给出喷氨量的调整建议值；

氨气一级需求量、氨气二级需求量和氨气三级需求量求和后得到氨气总需求量；

将氨气总需求量与氨气实际流量的氨气流量偏差值传输给电厂脱硝系统的PID控制器进行氨气流量调节阀的开度调节控制；

氨逃逸控制级：根据氨逃逸测量值来修正锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值，得到锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度修正值，提高SCR出口NOx排放浓度值，来实现降低氨逃逸的目的；

在线优化级：根据历史运行数据，通过粒子群优化算法在线更新其余四个控制级的参数；

所述的智能前馈级的前馈控制模块具体结构为：

假定系统在t时刻的输入为u(t)，输出为y(t)，I和J分别为模型自回归部分和滑动平均部分的阶次，ξ(t)为白噪声，则该系统的线性参数变化模型可以表示为：

式中，p,q＝1,2,…,n；i＝1,2,…I₁；r＝1,2,…,m；j＝1,2,…,J_r；s＝1,2,…,S；m为输入变量个数，n为输出变量个数，S为选取的参考工况个数；和为输入权重系数，为指数因子多项式，和为权重偏置，为函数的中心点，即选取的参考工况点；δ为缩放系数，δ＞0；

在所述控制系统中，输入变量个数m为6，输入的变量分别为锅炉A/B侧SCR入口NOx浓度u(1)、机组负荷u(2)、煤量u(3)、风量u(4)、锅炉A/B侧SCR出口浓度测量值u(5)和A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值u(6)，输出变量个数n为1，输出y(1)为氨气二级需求量，参考工况个数S为7，x为系统的时变参数，选取机组负荷作为时变参数；

所述串级负反馈预测控制回路中，基于紧凑型的广义预测模型的预测控制器的结构为：

y(k+j)＝L_j(q^-1)Δu(k-1)+y₀(k+j)

其中：j＝1,Λ,P；P为预测步数；P为预测步数；k为当前时刻；L为控制域项数；u为系统输入；y0为过去输入与输出对未来时刻输出的贡献

通过预测模型可提前计算得到当前喷氨量下脱硝反应器出口的氮氧化物值。