[发明专利]一种基于XGBoost算法的加热炉能耗核算方法

说明书

本发明公开了一种基于XGBoost算法的加热炉能耗核算方法，包括：确定板坯能耗的影响因素，并基于XGBoost算法确定各因素权重系数；获取加热炉内板坯的物料信息；将板坯在加热炉中停留的时间段划分为多个能耗累积段，并计算出每一累积段能耗；根据各累积段内物料信息计算各累积段内各影响因素的单一板坯分摊系数；以单一板坯为能耗核算对象，基于各影响因素的权重系数、各影响因素的单一板坯分摊系数以及各累积段的能耗，计算得到各板坯的能耗。本发明能够考虑在炉时间、装钢温度、板坯规格尺寸、出钢温度等板坯差异化因素对单一板坯能耗核算的影响，实现加热炉内板坯能耗的精确核算。

技术领域

本发明涉及热轧生产技术领域，特别涉及一种基于XGBoost算法的加热炉能耗核算方法。

背景技术

钢铁企业作为国民经济的支柱产业，是传统的高能耗、高污染行业，其生产过程中高度依赖水、电、煤气、蒸汽等能源介质的大量消耗。钢铁行业消耗的能源约占全球能源消耗5％，二氧化碳排放量约占人为排放量的7％。伴随经济社会的发展，特别是在碳中和大背景下，钢铁企业能源的成本压力、碳排放达标的环保压力越来越大。因此，实现对能耗的精准核算和精细管控，成为钢铁企业持续有效的节能降耗、实现绿色制造和可持续发展的重点内容。

加热炉作为热轧领域重要工艺设备，其能耗占整个热轧工序的60％-70％。现有加热炉节能研究主要多倾向通过改进控制方法提高燃烧过程控制精度的燃烧过程控制、基于数学建模提高热效率等方面实现节能减排的进一步挖潜。但事实上，板坯个体的差异、在炉时间、装钢温度等因素对板坯能耗也存在重要的影响。因此，如何核算单个板坯加热能耗，并以此为依据制定生产计划和能源消耗管理和评价机制，对实现进一步节能减排，具有重要指导意义。

经检索公开号为CN111159919A的专利申请公开了一种衡量加热炉能耗分摊的方法。其根据板坯在加热炉中停留的时间划分多个累积段进行能耗累积段，进行能耗累积的离散处理，并计算加热炉单个板坯能耗，计算过程中考虑了板坯吸热及热损耗分摊等因素，但如何考虑在炉时间、装钢温度、板坯规格尺寸、出钢温度等板坯差异化因素对单一板坯能耗核算的影响，该申请并未真正触及。

公开号为CN108646637A的专利申请公开了一种加热炉节能运维智控系统，其技术方案主要从加强加热炉能耗监控、提高加热炉自动控制入手，降低加热炉能耗。由供电单元、可编程逻辑控制器、视频采集与存储单元、网络交换单元、光纤收发器、配电接线单元、人机交互单元、节能运维智控系统、客户端等单元组成。该技术方案可实现加热效果优化调节，提高了加热炉加热质量，但加热炉中单个板坯能耗节能分析是实现加热炉整体节能的有效途径，该申请案并未真正触及。

公开号为CN108062583A的专利公开了一种面向节能减排的加热炉工艺参数寻优方法，该方法通过构建加热炉能耗模型，配置加热炉工艺参数范围，获得加热炉最优工艺参数。该算法简单可靠，但同样地，对于如何考虑在炉时间、装钢温度、板坯规格尺寸、出钢温度等板坯差异化因素对单一板坯能耗核算的影响，该申请并未真正触及。

综上所述，现有技术主要从加强加热炉自动控制，构建数学模型，优化工艺参数方面进行研究降耗，但如何考虑在炉时间、装钢温度、板坯规格尺寸、出钢温度等板坯差异化因素对单一板坯能耗核算的影响，均未涉及。

发明内容

本发明提供了一种基于XGBoost算法的加热炉能耗核算方法，以解决现有加热炉生产板坯过程中生产单个板坯能源消耗量及成本核算算法计算不精确，不能反映出坯料材质、规格尺寸、装钢温度、出钢温度对加热炉能耗影响的技术问题，实现加热炉生产过程中不同因素条件下单独坯料能耗的精细核算。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种基于XGBoost算法的加热炉能耗核算方法，包括：

确定板坯能耗的影响因素，并基于XGBoost算法确定各影响因素的权重系数；