發(fā)布時間：2020-09-18 16:43

　　 作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排狀況直接影響到企業(yè)的國際競爭能力和國家綠色制造等目標(biāo)的實現(xiàn)。煉鋼過程是鋼鐵生產(chǎn)的核心工藝流程,解決相關(guān)氣體能源系統(tǒng)的預(yù)測與調(diào)度問題,對鋼鐵行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。隨著相關(guān)研究的逐步深入,企業(yè)現(xiàn)場對于相關(guān)氣體能源介質(zhì)的預(yù)測時長、輸出維度、調(diào)度效率等方面之要求日益提高。針對國內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)煉鋼過程的轉(zhuǎn)爐煤氣、氧氣等氣體能源系統(tǒng)實際情況,本論文研究了一系列基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的預(yù)測與平衡優(yōu)化方法,具體內(nèi)容如下：針對轉(zhuǎn)爐煤氣、氧氣、氮氣等氣體能源介質(zhì)產(chǎn)消量的長期預(yù)測問題,提出一種基于粒度計算的長期預(yù)測模型。該方法充分考慮數(shù)據(jù)所體現(xiàn)的階段性生產(chǎn)特征,將數(shù)據(jù)分割為長度不等的粒子,基本分析單元由數(shù)據(jù)點變?yōu)閿?shù)據(jù)段,預(yù)測尺度得以拓展；隨后采用動態(tài)時間彎曲路徑,將非等距數(shù)據(jù)等距規(guī)范化,以適應(yīng)后續(xù)聚類要求：最終借助模糊C均值聚類、模糊推理和解模糊化等手段,完成長期預(yù)測。針對轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)存儲量的多輸出預(yù)測問題,分別提出基于多輸出最小二乘支持向量機(jī)的短期預(yù)測模型和基于粒度計算的混合協(xié)同模糊聚類多輸出長期預(yù)測模型。前者不僅考慮單一柜位擬合誤差,同時將多個轉(zhuǎn)爐煤氣柜柜位間相互影響描述為綜合擬合誤差計入模型。后者從轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)各單元實際物理連接特點出發(fā),將煤氣柜柜位的影響因素、多柜位間的相互影響分別按橫向、縱向協(xié)同聚類結(jié)構(gòu)混合建立在一個模糊模型中,并借助粒度計算理論體系,將預(yù)測時長延展至8小時以上,實現(xiàn)中長期預(yù)測。針對制氧系統(tǒng)的平衡優(yōu)化問題,以前述氧氮需求量長期預(yù)測結(jié)果為基礎(chǔ),提出一種基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的能源介質(zhì)調(diào)度模型。該模型將控制氣體能源放散設(shè)定為優(yōu)化目標(biāo),在約束條件中除描述設(shè)備負(fù)荷能力、氣液狀態(tài)轉(zhuǎn)換等信息外,還將氧氣能源調(diào)度總量、調(diào)度單元個數(shù)等作為約束條件,在建模過程中即避免過度調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)設(shè)備過多等問題。基于國內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)煉鋼過程中的轉(zhuǎn)爐煤氣、氧氣、氮氣等氣體能源系統(tǒng)實際運行數(shù)據(jù),本論文對上述所提出的預(yù)測及調(diào)度方法給出了運行實驗,表明所提方法針對現(xiàn)場的單／多輸出短期／長期預(yù)測需求,可實現(xiàn)對能源介質(zhì)產(chǎn)消量、存儲量的準(zhǔn)確、實時趨勢估計,基于上述預(yù)測結(jié)果的能源調(diào)度方法相較現(xiàn)行的人工調(diào)度手段調(diào)度效率有所提高,同時有效降低氣體放散率。上述方法已應(yīng)用在該企業(yè)能源中心,為現(xiàn)場煉鋼過程相關(guān)氣體能源系統(tǒng)的平衡優(yōu)化工作提供了有力支撐,對企業(yè)提高鋼鐵生產(chǎn)效率、節(jié)能減排等具有重要意義。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TF758
【部分圖文】：

＾／如，／２／．）（１’邋＝邋１，之．．．，巧＿／邋＝邋１，２，．．．，所）表示兩點間距離，此矩陣并非方陣。在此定逡逑義基礎(chǔ)上，可定義時間彎曲路徑如下：逡逑定義２．１兩時間序列在坐標(biāo)軸上會形成一個ＷＸ／Ｗ大小的網(wǎng)格（如圖２．２），通過映逡逑射或排列兩時間序列的各元素，在其形成的網(wǎng)格中選擇一條路徑？使得兩序列之間的距逡逑離最小，對應(yīng)的這條路徑稱為彎曲路徑：逡逑於＝Ｗ｜邋（／｜邋Ｉ邐＾邋Ｗ三片｜三，＊２２），邋—？邋．．邋．邋—Ｎ邐（２．３）逡逑其中，Ｗ，邋（／＝１，２，．．．知是由如，／２１）開始到如，＾２？）結(jié)束的彎曲路徑上的點。逡逑定義２．２在兩序列形成的彎曲路徑上對它們之間的距離做求和平均，稱為動態(tài)彎曲逡逑距離：逡逑Ｄ７ＴＴ（ｔ，，ｔ２）邋＝邋Ｍｉｎ［＂ｊ；５；ｄ（Ｍ0］邐口．４）逡逑－１５－逡逑

Ｆｉｇ．邋３．５邋Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｏｆ邋Ｓｃｅｎａｒｉｏ邋３邋ｆｏｒ邋也ｅ邋ｇａｓ邋ｔａｎｋ邋ｌｅｖｅｌｓ邋ｏｆ邋＃１邋ＬＤＧ邋ｓｕｂ－ｓｙｓｔｅｍ逡逑同樣的，對于二期ＬＤＧ子系統(tǒng)．本章選取某時段＃３煤氣柜運行、＃４煤氣柜離線備逡逑用的情況，多個方法對其的預(yù)測結(jié)果如圖３．６所示。上述兩個子系統(tǒng)的相關(guān)預(yù)測誤差及逡逑計算耗時等統(tǒng)計如表３．９、表３．１１所示。逡逑－３９－逡逑

（ａ）邋＃１沍氣巧巧位邐化）＃２巧氣柜巧位逡逑圖３．５邋—期ＬＤＧ子系巧巧位預(yù)巧結(jié)果困（巧況蘭）逡逑Ｆｉｇ．邋３．５邋Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｏｆ邋Ｓｃｅｎａｒｉｏ邋３邋ｆｏｒ邋也ｅ邋ｇａｓ邋ｔａｎｋ邋ｌｅｖｅｌｓ邋ｏｆ邋＃１邋ＬＤＧ邋ｓｕｂ－ｓｙｓｔｅｍ逡逑同樣的，對于二期ＬＤＧ子系統(tǒng)．本章選取某時段＃３煤氣柜運行、＃４煤氣柜離線備逡逑用的情況，多個方法對其的預(yù)測結(jié)果如圖３．６所示。上述兩個子系統(tǒng)的相關(guān)預(yù)測誤差及逡逑計算耗時等統(tǒng)計如表３．９、表３．１１所示。逡逑－３９

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本文編號：2821908