申请/专利权人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院;国网浙江省电力有限公司;杭州意能电力技术有限公司

申请日：2018-12-21

公开（公告）日：2022-11-29

公开（公告）号：CN109726460B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F16/21;G06N3/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.11.29#授权;2019.05.31#实质审查的生效;2019.05.07#公开

摘要：本发明公开了一种等效煤质的获取方法。如何提供一种能够实时获取等效煤质的方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。本发明采用的技术方案包括：获取第1代煤质种群、进化后的煤质种群、进化完成的煤质种群，根据所述的进化完成的煤质种群计算得到等效煤质。本发明的等效煤质实时获取，并利用等效煤质替代真实入炉煤质进行锅炉效率计算，得到准确的锅炉效率。

主权项：1.一种等效煤质的获取方法，其特征在于，包括：获取第1代煤质种群，获取进化后的煤质种群，获取进化完成的煤质种群，根据进化完成的煤质种群获取等效煤质。

全文数据：一种等效煤质的获取方法技术领域本发明涉及锅炉热力性能计算技术领域，具体地说是一种等效煤质的获取方法。背景技术燃煤发电机组的供电煤耗是衡量机组经济性的重要指标之一，也是核算电力生产过程中二氧化碳排放量的主要技术参数。实现供电煤耗的实时监测有利于电网公司对燃煤发电机组进行节能调度，也有利于政府及相关监管机构对区域电力能源的管控和环保监督。供电煤耗通常由锅炉效率、汽机热耗率、管道效率、厂用电率计算得到。其中，汽机热耗率和厂用电率通过在线检测技术能够进行实时计算，管道效率一般取默认值，只有锅炉效率因缺少实时入炉煤质数据而无法做到实时并准确测算。入炉煤质目前仍不具备在线检测的技术条件，而取样化验工作的时间周期较长，通常无法做到实时且准确。因此，寻找一种能够替代真实入炉煤质的等效煤质，使锅炉效率计算结果同样准确，是实现供电煤耗实时监测的有效解决办法。综上所述，如何提供一种能够实时获取等效煤质的方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的是提供一种等效煤质的获取方法，该方法获取过程不涉及现场煤质获取，具有实时性；利用等效煤质替代真实煤质进行锅炉效率计算，可以得到准确的锅炉效率。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种等效煤质的获取方法，其包括：获取第1代煤质种群，获取进化后的煤质种群，获取进化完成的煤质种群，根据进化完成的煤质种群获取等效煤质。优选的，获取第1代煤质种群的步骤包括：指定煤质种群的大小为n，获取第1至第n个运行工况对应的n个初选煤种，n个初选煤种构成第1代煤质种群：式中，G1为第1代煤质种群，为第1个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第1个煤种个体，为第2个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第2个煤种个体，为第n个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第n个煤种个体；Qnet为低位发热量，Car为收到基碳，Har为收到基氢，Oar为收到基氧，Nar为收到基氮，Sar为收到基硫分，Mar为收到基水分，Aar为收到基灰分。优选的，获取所述某一运行工况的初选煤种，包括以下步骤1-5：1建立煤质特性数据库，各煤种的煤质特性由列向量[Qnet，Car，Har，Oar，Nar，Sar，Mar，Aar]T表示；2从煤质特性数据库中选择任一个煤种[Qnet,k，Car,k，Har,k，Oar,k，Nar,k，Sar,k，Mar,k，Aar,k]T，计算得到锅炉效率，由锅炉效率和过热汽吸热量、再热汽吸热量，按下式计算发热量：Q'net,k＝Qgq+Qzqηk，式中，Q'net,k为计算发热量，Qgq为过热汽吸热量，Qzq为再热汽吸热量，ηk为锅炉效率；3按下式计算发热量偏差：ΔQk＝|Qnet,k-Q'net,k|，式中，ΔQk为发热量偏差，Qnet,k为煤质特性数据库中的低位发热量，Q’net,k为步骤2中的计算发热量；4在同一运行工况下，按照步骤1-3计算得到煤质特性数据库中所有煤种的发热量偏差，并获得最小发热量偏差：ΔQmin＝minΔQ1,ΔQ2,...,ΔQk,...，式中，ΔQmin为最小发热量偏差，ΔQ1为煤质特性数据库中第1个煤种的发热量偏差，ΔQ2为煤质特性数据库中第2个煤种的发热量偏差，ΔQk为煤质特性数据库中第k个煤种的发热量偏差；5发热量偏差最小的煤种，指定为该运行工况的初选煤种。优选的，获取进化后的煤质种群的步骤，包括以下步骤1-6：1将竞争煤种添加入进化前的煤质种群Gi-1，构成竞争种群Gjz：式中，Gjz为竞争种群，Gi-1为第i-1代进化前的煤质种群，为竞争煤种，为第i-1代煤质种群中第1个煤种，为第i-1代煤质种群中第2个煤种，为第i-1代煤质种群中第n个煤种；2对竞争种群进行标准化处理，得到标准化竞争种群：式中，Gjzb为标准化竞争种群，分别是的标准化；将标准化竞争种群内的煤种按顺序编号，记为：式中，分别表示标准化竞争种群内第1个、第2个、第n个、第n+1个煤种；3计算标准化竞争种群的中心，用向量表示：4分别计算标准化竞争种群内的各煤种个体与中心的距离：式中，为标准化竞争种群内的个体，为标准化竞争种群的中心，S-1为标准化竞争种群的协方差矩阵的逆矩阵；分别代入到得到标准化竞争种群内的各个体与中心的距离：L1、L2、…、Ln、Ln+1；5根据Lx淘汰竞争种群中与中心距离最大的个体；6竞争种群剩余n个煤种个体构成第i代煤质种群，按顺序重新编号后成为进化后的煤质种群：上述煤质种群内个体与中心的距离的表示方法并不唯一，也可以采用其他表示距离或相似度的参数指标。优选的，获取进化完成的煤质种群的步骤，包括：先判断是否进化完成，如果进化后的煤质种群Gi包含的互异煤种个数不大于规定值R，则进化完成，所得进化后的煤质种群Gi即进化完成的煤质种群Gf；如果互异煤种个数大于规定值R，则未进化完成，所得进化后的煤质种群Gi将继续进化，直至进化完成。优选的，获取等效煤质的方法，包括：根据进化完成的煤质种群Gf，按下式计算等效煤质：式中，为等效煤质，Gf为进化完成的煤质种群，为Gf的煤种个体。优选的，以当前运行工况的初选煤种作为竞争煤种。优选的，煤质特性数据库的大小U、煤质种群的大小n、判断是否进化完成的规定值R的选取会影响计算速度和计算准确性，根据实际应用场景进行调试确定。本发明具有的有益效果如下：本发明的获取方法在获取过程不涉及现场煤质获取，具有实时性；等效煤质实时获取，并利用等效煤质替代真实入炉煤质进行锅炉效率计算，得到准确的锅炉效率。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明中所提供的等效煤质获取方法的流程示意图；图2为本发明中所提供的第1代煤质种群获取方法的流程示意图；图3为本发明中所提供的进化后的煤质种群获取方法的流程示意图；图4为本发明中所提供的初选煤种获取方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供一种等效煤质获取方法，具有实时性，采用等效煤质替代真实煤质进行锅炉效率计算，可以得到准确的锅炉效率。包括：获取第1代煤质种群，获取进化后的煤质种群，获取进化完成的煤质种群，根据进化完成的煤质种群获取等效煤质。获取所述的第1代煤质种群，步骤为：指定煤质种群的大小为n，获取第1-第n个运行工况对应的n个初选煤种，n个初选煤种构成第1代煤质种群：式中，G1为第1代煤质种群，为第1个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第1个煤种个体；为第2个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第2个煤种个体；为第n个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第n个煤种个体；Qnet为低位发热量，单位为kJkg；Car为收到基碳，单位为％；Har为收到基氢，单位为％；Oar为收到基氧，单位为％；Nar为收到基氮，单位为％；Sar为收到基硫分，单位为％；Mar为收到基水分，单位为％；Aar为收到基灰分，单位为％。获取所述某一工况的初选煤种，包括以下步骤1-5：1建立煤质特性数据库，数据库共有U个煤种，各煤种的煤质特性由列向量[Qnet,Car,Har,Oar,Nar,Sar,Mar,Aar]T表示。2从煤质特性数据库中选择任一个煤种[Qnet,k,Car,k,Har,k,Oar,k,Nar,k,Sar,k,Mar,k,Aar,k]T，按照中国专利申请号201611264986.9的方法计算得到锅炉效率ηk，由锅炉效率和过热汽吸热量、再热汽吸热量，按下式计算发热量：Q’net,k＝Qgq+Qzqηk，式中，Q'net,k为计算发热量，单位为kJkg；Qgq为过热汽吸热量，单位为kJkg；Qzq为再热汽吸热量，单位为kJkg；ηk为锅炉效率，单位为％。3按下式计算发热量偏差：ΔQk＝|Qnet,k-Q’net,k|，式中，ΔQk为发热量偏差，单位为kJkg；Qnet,k为煤质特性数据库中的低位发热量，单位为kJkg；Q’net,k为计算发热量，单位为kJkg。4在同一运行工况下，按照步骤1-3计算得到煤质特性数据库中所有煤种的发热量偏差，并获得最小偏差：ΔQmin＝minΔQ1,ΔQ2,...,ΔQk,...,ΔQU，式中，ΔQmin为最小发热量偏差，单位为kJkg；ΔQ1为煤质特性数据库中第1个煤种的发热量偏差，单位为kJkg；ΔQ2为煤质特性数据库中第2个煤种的发热量偏差，单位为kJkg；ΔQk为煤质特性数据库中第k个煤种的发热量偏差，单位为kJkg；ΔQU为煤质特性数据库中第U个煤种的发热量偏差，单位为kJkg。5发热量偏差最小的煤种，记为该运行工况的初选煤种。获取所述的进化后的煤质种群的步骤，包括以下1-6：1以第i个运行工况的初选煤种作为竞争煤种将竞争煤种添加入进化前的煤质种群Gi-1，构成竞争种群Gjz：式中，Gjz为竞争种群；Gi-1为第i-1代煤质种群进化前的煤质种群；为竞争煤种；为第i-1代煤质种群中第1个煤种；为第i-1代煤质种群中第2个煤种；为第i-1代煤质种群中第n个煤种。2对竞争种群进行标准化处理，得到标准化竞争种群：按顺序重新编号为：式中，Gjzb为标准化竞争种群；分别是的标准化。3计算标准化竞争种群的中心，用向量表示：4分别计算标准化竞争种群内的各煤种个体与中心的距离：式中，为标准化竞争种群内的个体；为标准化竞争种群内的中心；S-1为标准化竞争种群的协方差矩阵的逆矩阵。分别代入到得到标准化竞争种群内的各个体与中心的距离：L1、L2、…、Ln、Ln+1。5根据Lx淘汰竞争种群中距离最大的个体。6竞争种群剩余n个煤种个体构成第i代煤质种群，重新编号后成为进化后的煤质种群：获取所述的进化完成的煤质种群，应先判断是否进化完成。如果进化后的煤质种群包含的互异煤种个数不大于规定值R，则进化完成，所得进化后的煤质种群Gi即进化完成的煤质种群Gf。如果互异煤种个数大于规定值R，则未进化完成，所得进化后的煤质种群Gi将继续进化，直至进化完成。获取所述的等效煤质的方法，包括：根据进化完成的煤质种群Gf，按下式计算等效煤质：式中，为等效煤质；Gf为进化完成的煤质种群；为Gf的煤种个体。一般地，煤质特性数据库的大小U、煤质种群的大小n、判断是否进化完成的规定值R的选取会影响计算速度和计算准确性，应根据实际应用场景进行调试确定。为获取更加准确的等效煤质，可以选取较大的U值和n值，或者选取较小的R值；为更加快速获取等效煤质，可以选取较小的U值和n值，或者选取较大的R值。可选的，上述煤质种群内个体与中心的距离的表示方法并不唯一，也可以采用其他表示距离或相似度的参数指标。在上述任意一个实施例的基础之上，运行工况数据可以通过机组DCS数据库进行实时获取。可选的，上述获取方式并不唯一，也可以采用其他监测、获取方式得到对应的数值或测量值。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。以上对本发明所提供的等效煤质获取方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种等效煤质的获取方法，其特征在于，包括：获取第1代煤质种群，获取进化后的煤质种群，获取进化完成的煤质种群，根据进化完成的煤质种群获取等效煤质。2.根据权利要求1所述的等效煤质的获取方法，其特征在于，获取第1代煤质种群的步骤包括：指定煤质种群的大小为n，获取第1至第n个运行工况对应的n个初选煤种，n个初选煤种构成第1代煤质种群：式中，G1为第1代煤质种群，为第1个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第1个煤种个体，为第2个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第2个煤种个体，为第n个运行工况的初选煤种和第1代煤质种群的第n个煤种个体；Qnet为低位发热量，Car为收到基碳，Har为收到基氢，Oar为收到基氧，Nar为收到基氮，Sar为收到基硫分，Mar为收到基水分，Aar为收到基灰分。3.根据权利要求2所述的等效煤质的获取方法，其特征在于，获取所述某一运行工况的初选煤种，包括以下步骤1-5：1建立煤质特性数据库，各煤种的煤质特性由列向量[Qnet，Car，Har，Oar，Nar，Sar，Mar，Aar]T表示；2从煤质特性数据库中选择任一个煤种[Qnet,k，Car,k，Har,k，Oar,k，Nar,k，Sar,k，Mar,k，Aar,k]T，计算得到锅炉效率，由锅炉效率和过热汽吸热量、再热汽吸热量，按下式计算发热量：Q′net,k＝Qgq+Qzqηk，式中，Q'net,k为计算发热量，Qgq为过热汽吸热量，Qzq为再热汽吸热量，ηk为锅炉效率；3按下式计算发热量偏差：ΔQk＝|Qnet,k-Q′net,k|，式中，ΔQk为发热量偏差，Qnet,k为煤质特性数据库中的低位发热量，Q′net,k为步骤2中的计算发热量；4在同一运行工况下，按照步骤1-3计算得到煤质特性数据库中所有煤种的发热量偏差，并获得最小发热量偏差：ΔQmin＝minΔQ1,ΔQ2,...,ΔQk,...式中，ΔQmin为最小发热量偏差，ΔQ1为煤质特性数据库中第1个煤种的发热量偏差，ΔQ2为煤质特性数据库中第2个煤种的发热量偏差，ΔQk为煤质特性数据库中第k个煤种的发热量偏差；5发热量偏差最小的煤种，指定为该运行工况的初选煤种。4.根据权利要求2或3所述的等效煤质的获取方法，其特征在于，获取进化后的煤质种群的步骤，包括以下步骤1-6：1将竞争煤种添加入进化前的煤质种群Gi-1，构成竞争种群Gjz：式中，Gjz为竞争种群，Gi-1为第i-1代进化前的煤质种群，为竞争煤种，为第i-1代煤质种群中第1个煤种，为第i-1代煤质种群中第2个煤种，为第i-1代煤质种群中第n个煤种；2对竞争种群进行标准化处理，得到标准化竞争种群：式中，Gjzb为标准化竞争种群，分别是的标准化；将标准化竞争种群内的煤种按顺序编号，记为：式中，分别表示标准化竞争种群内第1个、第2个、第n个、第n+1个煤种；3计算标准化竞争种群的中心，用向量表示：4分别计算标准化竞争种群内的各煤种个体与中心的距离：式中，为标准化竞争种群内的个体，为标准化竞争种群的中心，S-1为标准化竞争种群的协方差矩阵的逆矩阵；分别代入到得到标准化竞争种群内的各个体与中心的距离：L1、L2、…、Ln、Ln+1；5根据Lx淘汰竞争种群中与中心距离最大的个体；6竞争种群剩余n个煤种个体构成第i代煤质种群，按顺序重新编号后成为进化后的煤质种群：5.根据权利要求4所述的等效煤质的获取方法，其特征在于，获取进化完成的煤质种群的步骤，包括：先判断是否进化完成，如果进化后的煤质种群Gi包含的互异煤种个数不大于规定值R，则进化完成，所得进化后的煤质种群Gi即进化完成的煤质种群Gf；如果互异煤种个数大于规定值R，则未进化完成，所得进化后的煤质种群Gi将继续进化，直至进化完成。6.根据权利要求5所述的等效煤质的获取方法，其特征在于：获取等效煤质的方法，包括：根据进化完成的煤质种群Gf，按下式计算等效煤质：式中，为等效煤质，Gf为进化完成的煤质种群，为Gf的煤种个体。7.根据权利要求3所述的等效煤质的获取方法，其特征在于，以当前运行工况的初选煤种作为竞争煤种。8.根据权利要求3所述的等效煤质的获取方法，其特征在于，煤质特性数据库的大小U根据实际应用场景进行调试确定。9.根据权利要求2所述的等效煤质的获取方法，其特征在于：煤质种群的大小n根据实际应用场景进行调试确定。10.根据权利要求5所述的等效煤质的获取方法，其特征在于：判断是否进化完成的规定值R的选取根据实际应用场景进行调试确定。

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