一种煤气安全与经济评估方法技术

本发明专利技术公开一种煤气安全与经济评估方法，包括如下步骤：首先将煤气设备单元进行划分并设定调度优先级；以主生产工序的历史运行数据以及各分厂产量为基础，采用灰色系统关联度法分析出影响煤气量的主要因素；根据分析出的主要因素，采用回归法预测出某给定生产计划下的煤气量数据，并确定煤气供应和消耗间的平衡关系，评估整个煤气管网的安全状态；若评估出煤气供应不足，根据设备的调度优先级对消耗用户进行调配，以保证调度优先级高的用户的煤气量；若评估出煤气处于富余状态，依托基于非线性规划的煤气安全与经济评估模型进行煤气的优化调配。此种方法为冶金企业能源及生产调度人员科学制定生产计划以及合理调配煤气资源提供了重要的技术手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息技术及数学 建模领域，涉及冶金副产煤气的安全与经济评估技术，特别涉及一种结合冶金企业生产计划的煤气安全与经济评估方法。
技术介绍
钢铁工业总能耗约占全国工业总能耗的10%，副产煤气是钢铁联合企业中重要的二次能源，约占企业能源消耗总量的30%。钢铁企业副产煤气主要包括焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气。由于厂区规划、管网设计和生产调度等方面的问题，钢铁企业往往存在一方面因煤气过剩而放散，一方面煤气用户因供气不足而需要补充其他能源的现象。钢铁企业的煤气利用情况直接影响着企业的生产成本。因此，正确地认识钢铁联合企业中煤气供需关系的变化规律，科学地制定生产计划及煤气调度方案、实施煤气的生产、存储、分配和利用，特别是富余煤气的使用策略，对优化利用钢铁联合企业的煤气资源、降低吨钢能耗、减少温室气体排放都有十分重要的现实意义。有关钢铁联合企业的煤气的预测和优化调度方法，国内外都进行了大量的研究工作。中国专利技术专利CN200710178960. 7提出了钢铁企业煤气动态仿真方法，通过建立各个煤气相关设备以及煤气管网建立完整的动态模型，来完整地描述煤气系统，但涉及的仿真机模块数量多，仿真机建模工作量大，难以投入实际的生产应用；中国专利技术专利CN200710016562. 5提出了一种基于历史数据的煤气量回归预测方法，能够满足短期预测的要求，但无法实现长期的煤气供需量预测。基于现有技术的种种不足，本案提出一种新型的评估方法。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供，其可以预测出钢铁企业不同生产计划下的煤气供需量，并在此基础上进行煤气系统的安全与经济评估，帮助能源调度人员了解不同生产计划下的煤气系统供需及平衡状态，并提供科学合理的煤气调配方案，还可借助本专利技术优化调整生产计划，以保证冶金企业煤气资源的高效利用，最终达到节能减排的目的。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是，包括如下四个阶段第一阶段煤气设备单元划分及调度优先级设定将冶金企业煤气系统的各种设备划分为发生单元、缓冲单元、转换单元及消耗单元，将具体的设备划分为前述几个单元中，再为每种设备设置调度优先级；第二阶段煤气量影响因素分析以主生产工序的历史运行数据以及各分厂产量为基础，采用灰色系统关联度法分析出影响煤气量的主要因素；第三阶段基于生产计划的煤气量预测根据第二阶段分析出的影响煤气量的主要因素情况，采用回归法预测出某给定生产计划下的煤气量数据，并确定煤气供应和消耗间的平衡关系，评估整个煤气管网的安全状态；第四阶段煤气供应与消耗的优化调配若评估出煤气供应不足，根据设备的调度优先级对消耗用户进行调配，以保证调度优先级高的用户的煤气量；若评估出煤气处于富余状态，依托基于非线性规划的煤气安全与经济评估模型进行煤气的优化调配。上述第一阶段的具体内容是将冶金企业煤气系统的各种设备按照其在煤气管网中的作用和表现出来的特征，划分为四类发生单元、缓冲单元、转换单元及消耗单元，其中，发生单元包括焦炉、高炉和转炉；缓冲单元包括煤气管网、煤气柜和自备电厂锅炉；转换单元包括高炉煤气余压透平发电装置；消耗单元包括高炉热风炉、轧钢加热炉和烧结预 热炉；在此基础上，为每种设备设置不同的调度优先级，优先级越大，表示在生产中必须保证该设备的煤气量，应尽量避免对此类设备进行煤气调配；相反若优先级越小，则表示在煤气不足或富余时，首先考虑对此类设备进行煤气调配，必要时进行此类设备的启停。上述第二阶段具体包含以下步骤(21)相关历史数据准备将过去N天某生产工序的煤气日累计流量以及可能影响煤气量的指标的日统计值列表，并将煤气日累计流量定义为母序列，记为{sQ(i)}，i=l，2，"·，Ν，其中Stl(I)表示第一个时刻的值，S0(2)表示第二个时刻的值，S。⑴表示第i个时刻的值；将影响指标的数据序列定义为子序列，记为{Sk(i)}，k=l，2，···，!!!；i=l, 2，···, N, sk(i)表示第k个影响指标第i个时刻的值；(22)原始数据的归一化处理采用均值化方法来预处理原始数据，令Stl的平均值为Sk的平均值为Tk ,则有 _ Λj.Vi = ^Si(Z) N t /无量纲化Sk = Sk(I)ISk %(23)计算煤气量与各影响指标的关联系数原始数据归一化处理后，根据下式计算第k个影响指标在第i个时刻与煤气发生量的差Ak (/')=卜 ο (/') — St (/')则母、子序列在第i个时刻的关联系数ξ k⑴为 Δ . + Γ/λ/λοο P _ mm y~*max".()—Δ刈權腿s其中ξ k(i)为第k个影响指标所对应的子序列与母序列在第i个时刻的关联系数，其值满足ο彡ξ,α)彡1，ξ,α)越接近1，说明二者关联性越好；λmin、分别为Ak(i)的最小值与最大值；ξ为分辨系数，在O和I之间取值；(24)按下式计算煤气量与各影响指标的关联度I —ν厶(小 N f I(25)确定主要影响因素将计算出的煤气量与各影响指标数据列的关联度从大到小进行排序，选取关联度大于指定阈值的指标作为高炉煤气发生量的主要影响因素。上述第三阶段中的回归法包含如下步骤(31)构造观测样本矩阵多元线性回归的一般形式为Y^o+b^^baXa+··· +bkXk+u其中^b1,…，bk是回归系数^X1,…，Xk是自变量；u是期望值为O且服从正态分布的误差项；当具有η个样本观测值时，得Yj=IDc^b1XljIb2X2j+... +bkXkj+Uj, j=l, 2，…，η写成矩阵形式权利要求1.，其特征在于包括如下四个阶段 第一阶段煤气设备单元划分及调度优先级设定将冶金企业煤气系统的各种设备划分为发生单元、缓冲单元、转换单元及消耗单元，将具体的设备划分为前述几个单元中，再为每种设备设置调度优先级； 第二阶段煤气量影响因素分析以主生产工序的历史运行数据以及各分厂产量为基础，采用灰色系统关联度法分析出影响煤气量的主要因素； 第三阶段基于生产计划的煤气量预测根据第二阶段分析出的影响煤气量的主要因素情况，采用回归法预测出某给定生产计划下的煤气量数据，并确定煤气供应和消耗间的平衡关系，评估整个煤气管网的安全状态； 第四阶段煤气供应与消耗的优化调配若评估出煤气供应不足，根据设备的调度优先级对消耗用户进行调配，以保证调度优先级高的用户的煤气量；若评估出煤气处于富余状态，依托基于非线性规划的煤气安全与经济评估模型进行煤气的优化调配。2.如权利要求I所述的，其特征在于所述第一阶段的具体内容是将冶金企业煤气系统的各种设备按照其在煤气管网中的作用和表现出来的特征，划分为四类发生单元、缓冲单元、转换单元及消耗单元，其中，发生单元包括焦炉、高炉和转炉；缓冲单元包括煤气管网、煤气柜和自备电厂锅炉；转换单元包括高炉煤气余压透平发电装置；消耗单元包括高炉热风炉、轧钢加热炉和烧结预热炉；在此基础上，为每种设备设置不同的调度优先级，优先级越大，表示在生产中必须保证该设备的煤气量，应尽量避免对此类设备进行煤气调配；相反若优先级越小，则表示在煤气不足或富余时，首先考虑对此类设备进行煤气调配，必要时进行此类设备的启停。3.如权利要求I所述的，其特征在于所述第二阶段具体包含以下步骤 (21)相关历史数据准备将过去N天某生产工序的煤气日累本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤气安全与经济评估方法，其特征在于包括如下四个阶段：第一阶段：煤气设备单元划分及调度优先级设定：将冶金企业煤气系统的各种设备划分为发生单元、缓冲单元、转换单元及消耗单元，将具体的设备划分为前述几个单元中，再为每种设备设置调度优先级；第二阶段：煤气量影响因素分析：以主生产工序的历史运行数据以及各分厂产量为基础，采用灰色系统关联度法分析出影响煤气量的主要因素；第三阶段：基于生产计划的煤气量预测：根据第二阶段分析出的影响煤气量的主要因素情况，采用回归法预测出某给定生产计划下的煤气量数据，并确定煤气供应和消耗间的平衡关系，评估整个煤气管网的安全状态；第四阶段：煤气供应与消耗的优化调配：若评估出煤气供应不足，根据设备的调度优先级对消耗用户进行调配，以保证调度优先级高的用户的煤气量；若评估出煤气处于富余状态，依托基于非线性规划的煤气安全与经济评估模型进行煤气的优化调配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷捷，郝勇生，郝飞，李兵，彭兴，陆鑫，王建勇，孟宪宇，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：