基于煤气柜运行优化的煤气多周期调度研究

作     者：谢升 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张琦

授予年度：2020年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：副产煤气 动态预测 煤气柜 分时电价 优化调度 

摘      要：副产煤气作为钢铁企业重要的二次能源,约占企业总能源的30%,充分利用这部分能源,能够显著降低企业能源系统的运行成本。通过合理的能源分配,能够减少能源消耗和二氧化碳排放,实现企业节能减排目标。大型钢铁企业除了主工序煤气生产和消耗设备,往往还设置了用于缓冲煤气量和压力波动的缓冲设备,如锅炉设备和煤气柜。以往的研究中多是将煤气柜作为保安设备,未能发挥其在煤气系统的重要缓冲作用。本文将煤气柜作为煤气系统供需平衡的主要调节设备,建立了基于煤气柜运行优化的煤气多周期调度模型。同时,为了提高煤气优化调度的准确性,建立了煤气动态预测模型,通过将模型预测得到的煤气富余量作为煤气多周期调度模型的输入变量,能够实现未来8小时的优化调度,优化效果好。通过调研实际生产数据,挖掘企业煤气发生消耗特性,基于机器学习中较为热门的XGBoost算法,建立了不同工况下的煤气动态预测模型。文中设置了两种不同工况,分别是正常生产工况和高炉检修工况,模型依次对两种工况的煤气发生量和消耗量进行预测,针对波动较大的设备,计算了预测误差。结果表明,正常生产工况下高炉发生量预测误差为1.16%,热风炉消耗BFG预测误差为3.65%;高炉检修工况下高炉发生量预测误差为2.59%,热风炉消耗BFG预测误差为4.42%。以最小化经济成本为目标函数,建立了煤气多周期调度模型。同时将分时电价引入模型,在煤气动态预测的基础上,对煤气富余量在缓冲设备之间的分配进行优化。针对不同煤气供应量和调度处于的不同时间段分别进行了情景设置。结果表明,模型能够更为合理的分配富余煤气,实现了在峰时电价阶段少购电,多发电,而在谷时电价阶段多购电,少发电的策略,能够有效的降低10%～20%的购电成本,大幅度节约生产运行成本。