[发明专利]一种优化锅炉负荷分配方法

说明书

技术领域

本发明属于信息与控制技术领域，涉及一种优化锅炉负荷分配方法。

背景技术

锅炉负荷是影响锅炉燃烧效率的重要因素，一般燃煤锅炉在其他条件不变的情况下，燃烧效率与负荷(允许的负荷范围内)间的关系为一条单峰的类似抛物线形的曲线，因此存在效率最高的负荷点。对于锅炉总台数为                                               ()台的情况，在保证总负荷的条件下，可以提高总的锅炉效率，总效率的提高主要依靠负荷在各台锅炉上的分配情况。如果在各台锅炉上分配的负荷处于燃烧效率高的点，则各台锅炉燃烧效率能达到较高的水平，进而使总的锅炉效率达到在给定的负荷条件下最高。每台锅炉都有自己独特的燃烧效率与负荷间的关系曲线，因此进行提高总燃烧效率的负荷分配，首先要获得每台锅炉的燃烧效率与负荷间的特性关系，然后再进行总负荷的有效分配。然而，要获得较为准确的每台锅炉的燃烧效率与负荷间的特性关系，并在总负荷一定的情况下，为每台锅炉分配好负荷，并不是一件容易的事情。目前，还没有很好的解决方法。

实际生产中主要是靠工作人员经验，其目标也只是维持生产正常进行，并没有优化分配负荷的概念，因此其生产过程中燃烧效率还有很大的可提升空间。

发明内容

本发明的目的是针对多台负荷分配，提出一种优化锅炉负荷分配方法，优化内容兼顾了各台锅炉的燃烧效率和总燃烧效率的情况。

本发明方法通过数据挖掘，应用机器学习的方法，挖掘出各锅炉燃烧效率与负荷间的特性关系模型，再结合优化算法对负荷分配进行优化是非常有潜力的方法。如何使该方法真正达到生产实际的要求，是该技术的关键，主要难题包括，如何提高模型的预测和泛化能力，如何实现有约束条件的优化分配。

本发明的具体步骤是：

步骤(1).针对锅炉总台数为()台的生产单位，分别采集各台锅炉生产过程中，负荷及与之相对应的锅炉效率数据，建立数据库；具体的锅炉运行负荷参数及相应得效率数据，通过锅炉实时运行数据库获取，或直接通过仪器设备测量采集；

步骤(2).分别对每台锅炉采用支持向量机方法建模，建立各锅炉的负荷与各燃烧效率间的模型，共建立个模型；具体建模方法如下：

用于建模样本的输入参数及输出参数表示为，其中表示第组作为输入数据的锅炉的运行负荷参数，表示第组作为输出参数的锅炉的燃烧效率，为样本数量，以实际运行数据为基础，建立各台锅炉的负荷与燃烧效率间的模型。

采用支持向量机方法建模，支持向量机核函数选为径向基函数

参数σ为径向基函数的宽度，为映射函数，设所求的目标函数为：，为模型输出的锅炉燃烧状态的特征指标预测值，为权重系数向量，为截距。引入松弛因子ξ^*_i和ξ_i以及允许拟合误差ε，ξ^*_i≥0、ξ_i≥0，模型通过在约束：

，条件下，最小化：

获得，其中常数C为惩罚系数，C >0。该最小化问题为一个凸二次规划问题，引入拉格朗日函数：

     

其中、、、为拉格朗日乘数，≥0、≥0、≥0、≥0。

在鞍点处，函数L是关于w、b、ξ_i、ξ_i^*的极小点，也是、、、的极大点，最小化问题转化为求其对偶问题的最大化问题。

拉格朗日函数L在鞍点处是关于w、b、ξ_i、ξ_i^*极小点，得：

                    

可得拉格朗日函数的对偶函数：

           

此时，

按照库恩-塔克(KKT)条件定理，在鞍点有下式成立：

             

由上式可见，α_i·α_i^*=0,α_i和α_i^*都不会同时为非零，可得：

  

从上式可求出b，获得模型。