CN105023061B - 基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度系统及方法，属于能源管理技术领域。煤气平衡调度系统包括压力、流量传感器，数据存储模块，煤气预测模块和煤气平衡模块。煤气预测模块运行在煤气预测服务器,煤气平衡模块运行在煤气平衡服务器。煤气预测模块通过数据采集、数据处理、过程预测三个部分完成煤气系统的各煤气单元预测工作，为后续的煤气平衡模块提供预测数据支持。非计划煤气波动判断出产生波动的具体位置，给出相应报警，并且对非计划煤气波动的进行平衡分配，根据煤气波动流量的大小有着不同的平衡分配方法。本发明优点在于煤气平衡不仅参考历史数据而且依据了预测的结果，保证了煤气平衡模型具有良好的适用性和准确性。

Description

基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度系统及方法

技术领域

本发明属于能源管理技术领域，提供了一种基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度系统。

煤气平衡调度系统创新性的结合了历史数据和煤气预测模型的预测结果以及基于缓冲调节用户的分级分配。实现了历史、实时、预测数据高效有机的结合和参与决策平衡分配，高效合理利用缓冲调节用户，实现科学合理组织煤气动态平衡分配的目的。

背景技术

钢铁企业在生产钢铁产品的同时，产生大量的副产品煤气，是钢铁企业中重要的二次能源，占企业总能源消耗的34％左右。为了节约能源，降低能耗，减少对环境的污染，合理的管理利用煤气系统显得尤为重要。

利用科学合理的预测模型和基于预测模型提供的平衡调度方法，达到合理调度使用煤气系统的目的，实现节约能源资源、提高能源利用率、科学管理与保护环境统筹兼顾的目的。

发明内容

本发明的目的在于为煤气系统的动态波动找到一种快速的平衡方法，在煤气波动过程，判断煤气波动性质，对于需要平衡分配的情况根据平衡分配模型给出具体分配方案，快速精确实现煤气调度平衡过程。

煤气平衡调度系统包括压力传感器、流量传感器、数据存储模块、煤气预测模块和煤气平衡模块。压力传感器及流量传感器安装于煤气管网进出口管道上，数据存储模块与压力传感器、流量传感器相连接，数据存储模块将压力传感器、流量传感器中获得的数据进行保存。煤气预测模块通过数据存储模块中的历史数据进行运算，得到预测数据；煤气平衡模块根据预测数据以及其他平衡因素给出煤气波动的判断和平衡方案。

1、所述的煤气预测模块从数据储存模块中读取煤气预测模块所需要的历史产量数据和历史煤气量数据。

前期样本数据采集：样本数据为历史产量数据和历史煤气量数据Y(HC_j,H_ij)分别是：第j个用户或发生单位的历史产量相关数据HC_j＝{HC_j(1),HC_j(2),HC_j(3),…HC_j(m),}和对应的i类煤气第j个用户或发生单位的历史煤气量数据H_ij＝{H_ij(1),H_ij(2),H_ij(3),…H_ij(m),}，样本的长度为m；待预测的生产计划产量C_j＝{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，t为预测的步长；待预测数据的时间粒度决定了预测结果数据的时间粒度。历史产量数据和历史煤气量数据都是通过流量传感器获得的储存在数据存储模块中。

将样本数据进行灰色累加，灰色累加的计算如下：

式中，x⁽⁰⁾(i)为样本数据，x⁽¹⁾(i)为灰色处理后的数据，m为样本数据的长度。预测完成后对预测结果进行灰色累减还原，计算公式如下：

x⁽⁰⁾(m)＝x⁽¹⁾(m)-x⁽¹⁾(m-1),2≤m≤n

式中，x⁽⁰⁾(1)＝x⁽¹⁾(1)。

具体使用了：生产计划预测模型(线性回归预测)，适用于焦化厂煤气生产单位；多层递阶回归分析预测模型(分析多种影响因素，拟合历史序列时具有较好的拟合效果)，适用于热轧、冷轧、电厂煤气消耗单位；神经网络预测模型(采用了RBF神经网络模型来进行)，适用于炼铁、炼钢、白灰窑煤气消耗单位。

所述的预测模型：

1)RBF神经网络：

RBF神经网络可表达为下式所示：

选取基函数为高斯函数即：

式中：w_i为网络连接权值，x为n维输入向量，c_i为第i个RBF隐含层的中心。σ_i为第i个隐含层的宽度，||x-c_i||为向量x-c_i的范数。

计算步骤

Step1:按照时间序列的方式,对所有的样本数据进行排序操作；

Step2:对所有排序后的数据按照灰色累加进行求和操作；

Step3:设置预测精度以及训练次数，带入经过step2处理过的Y(HC_j,H_ij)到进行训练,确定隐含层数目和模型结构；

Step4:C_j作为输入,计算符合精度要求的模型预测值；

Step5:灰色累减操作；

2)多层递阶回归分析预测模型：

模型数学表达式为：

式中a₀，a₁，a₂，…，a_m为非变回归系数，β(k)为系统时变参数，Y(k)为预测对象，ui(k)为影响因子，e(k)零均值白噪声，m为预测因子个数，k流动时间。

计算步骤：

Step1:用线性回归分析HC_j＝{HC_j(1),HC_j(2),HC_j(3),…HC_j(m),}，求得各因子相应的回归系数；

Step2:将预报对象Y(k)即H_ij＝{H_ij(1),H_ij(2),H_ij(3),…H_ij(m),}减去回归方程的常数项作为新的预报对象Y’(k)；将回归系数与某对应的预报因子ui(k)相乘,并看成是一个新的因子ui’(k)；

Step3:用均值近似法得出β_i(k)的预报值；

Step4:建立系统的预测方程为:

Step5:将待预测数据C_j带入Step4中的预测方程求出P_ij；

预测输出的是i类煤气第j个用户或发生单位的煤气预测量P_ij＝p(HC_j,H_ij,C_j)：

P_ij＝{P_ij(1),P_ij(2),P_ij(3),…P_ij(t),}

样本数据的数据运算流程如附图2所示，预测结果计算完成后储存到数据存储模块，以备其它模块调用。

2、所述的煤气平衡模块对实时监测煤气柜的柜位CP(BC,CC,LC)、柜位变化速度CS(BV,CV,LV)、管网压力(BNP,LCP,CCP,CBP1,CBP2)。柜位、柜位变化速度和压力数据是通过流量和压力传感器获得的储存在数据存储模块中。

如果监测到的实时监测煤气柜的柜位CP、柜位变化速度CS、管网压力NP超出煤气平衡范围的情况，标记下超出平衡范围对应的时间k，然后进行煤气波动的判断预警。

实际生产过程的煤气管网波动可分为：1、由生产计划变动引起的：计划煤气波动。例如铁线、钢线、轧线、电站等的检修引起生产计划变动，导致煤气产消发生变化引起煤气管网出现波动。2、由计划外因素引起的：非计划煤气波动。例如煤气回收故障、泄漏、设备故障等情况。

当煤气出现超过平衡范围的波动时，需要对波动进行判断。判断过程如下：

1)煤气波动判断预警程序首先从数据库中读入第j个用户或发生单位的生产计划产量C_j{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，C_j为长度为t的时间序列，生产计划产量由工厂的生产计划报表中获得。

2)然后检测该波动出现时间k附近时间段内生产计划是否变动，如果检测C_j(k)≠C_j(k+1),则该时间生产计划有变动，提示k时间预报生产计划有变动，进入计划煤气波动的平衡分配过程；

3)如果检测C_j(k)＝C_j(k±1)，则时间k处没有生产计划的变动。

继续读入k时间第i类煤气j用户或发生单位的实时小时流量N_hij；i类煤气j用户或发生单位的小时预测量P_hij；为i类煤气管网缓冲系数。如果时，说明j处i类煤气产生了波动变化，标记出i、j的值。并且给出报警：“j处i类煤气产生了波动变化”。进入非计划煤气波动的平衡分配过程；

3、所述的煤气波动平衡分配：

煤气用户从煤气消耗的特性来区别可分为：非缓冲调节用户和煤气缓冲调节用户，非缓冲调节用户煤气消耗量基本保持不变。煤气缓冲调节用户根据可调节煤气流量又可分为大流量缓冲调节用户和小流量缓冲调节用户。在煤气常规缓冲调节用户之外还有其它煤气用户单位也可担负大流量煤气缓冲调节的作用，根据其在煤气分配过程的位置顺序可分为：前端大流量缓冲调节用户和末端大流量缓冲调节用户；煤气波动平衡分配就是将出现的煤气波动分配给缓冲调节用户。

1)计划煤气波动平衡分配方法

计划煤气波动是由是生产计划变动引起的，煤气的波动较大，主要平衡分配给大流量缓冲调节用户。计划煤气波动的平衡属于静平衡的范围，煤气的静平衡已经由工厂的煤气调度人员完成配平，形成平衡数据表格储存。出现计划煤气波动只要按照对应的计划变动调出已有的平衡数据表格，按照平衡数据表格的内容完成平衡分配。

2)非计划煤气波动平衡分配方法

非计划煤气波动是由计划外因素引起的煤气波动。对于非计划煤气波动平衡本发明定义：

如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积小于等于该种煤气最大调节量Q_imax，即CS_i×α_i≤Q_imax，属于较小量的煤气波动，只需要用小流量缓冲调节用户来平衡即可。小流量缓冲调节用户平衡的量如下式：

Q_si＝CS_i×α_i×w_is (s＝1,2,…l)

式中，w_is为第s个小流量缓冲调节用户的分配权值。

如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积大于该种煤气最大调节量Q_imax，即CS_i×α_i＞Q_imax，属于较大量的煤气波动，需要用大流量缓冲调节用户来平衡，平衡分配过程详见大流量缓冲调节用户分级分配计算。

小流量缓冲调节用户的分配权值计算：

小流量的调节用户的分配权值包含了：实时流量、历史加权平均流量以及预测消耗流量，计算包括了各种因素对平衡分配的影响。

权值计算方法具体如下：

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG。

N_is----第s个小流量缓冲调节用户i类煤气的实时流量

H_is----第s个小流量缓冲调节用户i类煤气历史加权平均流量

P_is----第s个小流量缓冲调节用户i类煤气预测的消耗量

式中的历史加权平均流量，是该时段煤气数据前三个样本取样时段的加权平均数：

H_is(k)＝0.5H_is(k-1)+0.3H_is(k-2)+0.2H_is(k-3)

大流量缓冲调节用户分级分配计算：

大流量缓冲调节用户需要分级对其进行分配，分配的过程先按照LDG-BFG-COG的顺序，由前端大流量缓冲调节用户(焦化)—大流量缓冲调节用户(电站)—末端缓冲调节用户(球团)来分级完成分配。

Q_ci＝P_ci±Q_cti

Q_b2＝P₂-ΣQ_q2

Q_b1＝P₁-ΣQ_q1-Q_c1

Q_qt3＝P₃-ΣQ_q3-Q_c3-Q_b3

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG。

Q_ci----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

P_ci----前端大流量缓冲调节用户消耗i类煤气的预测量；

Q_cti----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的固定调节量；

Q_bi----大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

Q_qi----i类煤气的非大流量缓冲调节用户的消耗量；

P_i----i类煤气的总发生预测量；

e_i----i类煤气的热值；

L_E----热电的负荷极限；

Q_qt3----末端缓冲调节用户的焦气分配消耗量

基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度方法，具体步骤如下：

步骤一、样本数据为历史产量数据和历史煤气量数据Y(HC_j,H_ij)分别是：第j个用户或发生单位的历史产量相关数据HC_j＝{HC_j(1),HC_j(2),HC_j(3),…HC_j(m),}和对应的i类煤气第j个用户或发生单位的历史煤气量数据，样本的长度为m；待预测的生产计划产量C_j＝{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，t为预测的步长；待预测数据的时间粒度决定了预测结果数据的时间粒度。历史产量数据和历史煤气量数据都是通过流量传感器获得的储存在数据存储模块中。

步骤二、将样本数据进行灰色累加，灰色累加的计算如下：

式中，x⁽⁰⁾(i)为样本数据，x⁽¹⁾(i)为灰色处理后的数据，m为样本数据的长度。

步骤三、具体使用了：生产计划预测模型，适用于焦化厂煤气生产单位；多层递阶回归分析预测模型，适用于热轧、冷轧、电厂煤气消耗单位；神经网络预测模型，适用于炼铁、炼钢、白灰窑煤气消耗单位。

预测完成后对预测结果进行灰色累减还原，计算公式如下：

x⁽⁰⁾(m)＝x⁽¹⁾(m)-x⁽¹⁾(m-1),2≤m≤n

式中，x⁽⁰⁾(1)＝x⁽¹⁾(1)。

预测输出的是i类煤气第j个用户或发生单位的煤气预测量P_ij＝p(HC_j,H_ij,C_j)：

P_ij＝{P_ij(1),P_ij(2),P_ij(3),…P_ij(t),}

样本数据的数据运算流程如附图2所示，预测结果计算完成后储存到数据存储模块，以备其它模块调用。

步骤四、对实时监测煤气柜的柜位CP(BC,CC,LC)、柜位变化速度CS(BV,CV,LV)、管网压力(BNP,LCP,CCP,CBP1,CBP2)。柜位、柜位变化速度和压力数据是通过流量和压力传感器获得的储存在数据存储模块中。

如果监测到的实时监测煤气柜的柜位CP、柜位变化速度CS、管网压力NP超出煤气平衡范围的情况，标记下超出平衡范围对应的时间k，然后进行煤气波动的判断预警。

实际生产过程的煤气管网波动可分为：1、由生产计划变动引起的：计划煤气波动。例如铁线、钢线、轧线、电站等的检修引起生产计划变动，导致煤气产消发生变化引起煤气管网出现波动。2、由计划外因素引起的：非计划煤气波动。例如煤气回收故障、泄漏、设备故障等情况。

步骤五、当煤气出现超过平衡范围的波动时，需要对波动进行判断。判断过程如下：

1)煤气波动判断预警程序首先从数据库中读入第j个用户或发生单位的生产计划产量C_j{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，C_j为长度为t的时间序列，生产计划产量由工厂的生产计划报表中获得。

2)然后检测该波动出现时间k附近时间段内生产计划是否变动，如果检测C_j(k)≠C_j(k+1),则该时间生产计划有变动，提示k时间预报生产计划有变动，进入计划煤气波动的平衡分配过程；

3)如果检测C_j(k)＝C_j(k±1)，则时间k处没有生产计划的变动。

继续读入k时间第i类煤气j用户或发生单位的实时小时流量N_hij；i类煤气j用户或发生单位的小时预测量P_hij；为i类煤气管网缓冲系数。如果时，说明j处i类煤气产生了波动变化，标记出i、j的值。并且给出报警：“j处i类煤气产生了波动变化”。进入非计划煤气波动的平衡分配过程；

步骤六、煤气波动平衡分配

煤气用户从煤气消耗的特性来区别可分为：非缓冲调节用户和煤气缓冲调节用户，非缓冲调节用户煤气消耗量基本保持不变。煤气缓冲调节用户根据可调节煤气流量又可分为大流量缓冲调节用户和小流量缓冲调节用户。在煤气常规缓冲调节用户之外还有其它煤气用户单位也可担负大流量煤气缓冲调节的作用，根据其在煤气分配过程的位置顺序可分为：前端大流量缓冲调节用户和末端大流量缓冲调节用户；煤气波动平衡分配就是将出现的煤气波动分配给缓冲调节用户。

1)计划煤气波动平衡分配方法

计划煤气波动是由是生产计划变动引起的，煤气的波动较大，主要平衡分配给大流量缓冲调节用户。计划煤气波动的平衡属于静平衡的范围，煤气的静平衡已经由工厂的煤气调度人员完成配平，形成平衡数据表格储存。出现计划煤气波动只要按照对应的计划变动调出已有的平衡数据表格，按照平衡数据表格的内容完成平衡分配。

2)非计划煤气波动平衡分配方法

非计划煤气波动是由计划外因素引起的煤气波动。对于非计划煤气波动平衡本发明定义：

如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积小于等于该种煤气最大调节量Q_imax，即CS_i×α_i≤Q_imax，属于较小量的煤气波动，只需要用小流量缓冲调节用户来平衡即可。小流量缓冲调节用户平衡的量如下式：

Q_si＝CS_i×α_i×w_is (s＝1,2,…l)

式中，w_is为第s个小流量缓冲调节用户的分配权值。

如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积大于该种煤气最大调节量Q_imax，即CS_i×α_i＞Q_imax，属于较大量的煤气波动，需要用大流量缓冲调节用户来平衡，平衡分配过程详见大流量缓冲调节用户分级分配计算。

所述的小流量缓冲调节用户的分配权值计算：

小流量的调节用户的分配权值包含了：实时流量、历史加权平均流量以及预测消耗流量，计算包括了各种因素对平衡分配的影响。

权值计算方法具体如下：

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG。

N_is----第s个小流量缓冲调节用户i类煤气的实时流量

H_is----第s个小流量缓冲调节用户i类煤气历史加权平均流量

P_is----第s个小流量缓冲调节用户i类煤气预测的消耗量

式中的历史加权平均流量，是该时段煤气数据前三个样本取样时段的加权平均数：

H_is(k)＝0.5H_is(k-1)+0.3H_is(k-2)+0.2H_is(k-3)

所述的大流量缓冲调节用户分级分配计算：

大流量缓冲调节用户需要分级对其进行分配，分配的过程先按照LDG-BFG-COG的顺序，由前端大流量缓冲调节用户(焦化)—大流量缓冲调节用户(电站)—末端缓冲调节用户(球团)来分级完成分配。

Q_ci＝P_ci±Q_cti

Q_b2＝P₂-ΣQ_q2

Q_b1＝P₁-ΣQ_q1-Q_c1

Q_qt3＝P₃-ΣQ_q3-Q_c3-Q_b3

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG。

Q_ci----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

P_ci----前端大流量缓冲调节用户消耗i类煤气的预测量；

Q_cti----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的固定调节量；

Q_bi----大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

Q_qi----i类煤气的非大流量缓冲调节用户的消耗量；

P_i----i类煤气的总发生预测量；

e_i----i类煤气的热值；

L_E----热电的负荷极限；

Q_qt3----末端缓冲调节用户的焦气分配消耗量

煤气平衡范围详见下表：

本发明的平衡模型优点在于煤气平衡不仅参考历史数据而且依据了预测的结果，保证了煤气平衡模型具有良好的适用性和准确性。

本发明优点在于：

(1)煤气预测模块针对不同的对象采用适合该对象的预测模型，模型针对性强，预测结果精度有保证，为煤气平衡模块提供准确的数据支持；

(2)煤气平衡模块结构清晰，能够快速实现平衡分配过程；

(3)非计划煤气波动判断过程数据采用了预测量和实时流量，波动判断的数据有真实有效；

(4)非计划煤气波动平衡分配方法，计算数据范围广，实时流量、历史加权平均流量以及预测消耗流量数据；

(5)非计划煤气波动平衡分配方法中针对大流量的煤气波动，采用了分级分配的思想，统筹加入了某些缓冲调节用户的负荷约束，分配过程更加合理科学。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图。

一种基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度系统，煤气平衡调度系统包括压力传感器、流量传感器、数据存储模块、煤气预测模块和煤气平衡模块。

图2为本发明预测过程数据流动说明。

图3为本发明系统算法运行图。

具体实施方式

例一：计划波动平衡分配实例：

检测到高炉煤气柜柜位超过上限，读取生产计划发现此时热电两台机组有检修计划，提示：“热电两台机组停机检修”，然后给出热电机组检修的煤气平衡调度列表。表中显示的就是各单位经过系统平衡后分配的煤气的量，下划线表示该单位的煤气有变动。

例二：非计划煤气波动平衡分配实例：

检测到高、转、焦气柜柜位超过上限，2160混合气站压力上升。读取生产计划，发现无生产计划变更，继续检测出煤气波动产生位置，提示“一热轧处高气、焦气、转气消耗明显减少，管网压力变高”，然后给出此工况下的煤气平衡调度列表。表中显示了平衡前各用户的煤气量，以及标示下划线显示了平衡后缓冲用户的煤气变动的量，正值表示煤气量增加，负值表示煤气量减少。

煤气系统的平衡调度的水平关系着整个钢铁企业能源利用率以及生产成本的高低，一个高效的钢铁企业煤气平衡调度系统对提高企业竞争力和实现可持续发展的战略目标有非常重要的作用。随着国家对环境保护的重视和淘汰各种落后产能企业法规文件的出台，煤气系统的平衡以及调度的综合管理必将会得到企业更多的重视。

Claims (3)

1.基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度系统，其特征在于：煤气平衡调度系统包括压力传感器、流量传感器、数据存储模块、煤气预测模块和煤气平衡模块；压力传感器及流量传感器安装于煤气管网进出口管道上，数据存储模块与压力传感器、流量传感器相连接，数据存储模块将压力传感器、流量传感器中获得的数据进行保存；煤气预测模块通过数据存储模块中的历史数据进行运算，得到预测数据；煤气平衡模块根据预测数据以及其他平衡因素给出煤气波动的判断和平衡方案；

所述的煤气预测模块从数据储存模块中读取煤气预测模块所需要的历史产量数据和历史煤气量数据；

前期样本数据采集：样本数据为历史产量数据和历史煤气量数据Y(HC_j,H_ij)分别是：第j个用户或发生单位的历史产量相关数据HC_j＝{HC_j(1),HC_j(2),HC_j(3),…HC_j(m),}和对应的i类煤气第j个用户或发生单位的历史煤气量数据H_ij＝{H_ij(1),H_ij(2),H_ij(3),…H_ij(m),}，样本的长度为m；以及待预测的生产计划产量C_j＝{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，t为预测的步长；待预测数据的时间粒度决定了预测结果数据的时间粒度，历史产量数据和历史煤气量数据都是通过流量传感器获得的储存在数据存储模块中；

将样本数据进行灰色累加，灰色累加的计算如下：

式中，x⁽⁰⁾(i)为样本数据，x⁽¹⁾(i)为灰色处理后的数据，m为样本数据的长度；预测完成后对预测结果进行灰色累减还原，计算公式如下：

x⁽⁰⁾(m)＝x⁽¹⁾(m)-x⁽¹⁾(m-1),2≤m≤n

式中，x⁽⁰⁾(1)＝x⁽¹⁾(1)；

预测输出的是i类煤气第j个用户或发生单位的煤气预测量P_ij＝p(HC_j,H_ij,C_j)：

P_ij＝{P_ij(1),P_ij(2),P_ij(3),…P_ij(t),}

预测结果计算完成后储存到数据存储模块。

2.如权利要求1所述的煤气平衡调度系统，其特征在于：所述的煤气平衡模块对实时监测煤气柜的柜位CP(BC,CC,LC)、柜位变化速度CS(BV,CV,LV)、管网压力(BNP,LCP,CCP,CBP1,CBP2)，其中BC为高炉煤气柜柜位、CC为焦炉煤气柜柜位、LC为转炉煤气柜柜位，BV为高炉煤气柜柜位变化速度、CV为焦炉煤气柜柜位变化速度、LV为转炉煤气柜柜位变化速度，BNP为高炉煤气管网压力、LCP为转炉煤气加压机出口压力、CCP为焦炉煤气压缩机调压器出口压力、CBP1焦炉煤气D800鼓风机出口压力、CBP2焦炉煤气D700鼓风机出口压力；柜位、柜位变化速度和压力数据是通过流量和压力传感器获得的储存在数据存储模块中；

如果监测到的实时监测煤气柜的柜位CP、柜位变化速度CS、管网压力NP超出煤气平衡范围的情况，标记下超出平衡范围对应的时间k，然后进行煤气波动的判断预警；

当煤气出现超过平衡范围的波动时，需要对波动进行判断；判断过程如下：

1)从数据存储模块中读入第j个用户或发生单位的生产计划产量C_j{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，C_j为长度为t的时间序列，生产计划产量由工厂的生产计划报表中获得；

2)检测该波动出现时间k附近时间段内生产计划是否变动，如果检测C_j(k)≠C_j(k+1),则该时间生产计划有变动，提示k时间预报生产计划有变动，进入计划煤气波动的平衡分配过程；

3)如果检测C_j(k)＝C_j(k±1)，则时间k处没有生产计划的变动；

继续读入k时间第i类煤气j用户或发生单位的实时小时流量N_hij；i类煤气j用户或发生单位的小时预测量P_hij；为i类煤气管网缓冲系数；如果时，说明j处i类煤气产生了波动变化，标记出i、j的值，并且给出报警：“j处i类煤气产生了波动变化”，进入非计划煤气波动的平衡分配过程；

煤气常规缓冲调节用户根据可调节煤气流量又可分为大流量缓冲调节用户和小流量缓冲调节用户；在煤气常规缓冲调节用户之外还有其它煤气用户单位也可担负大流量煤气缓冲调节的作用，根据其在煤气分配过程的位置顺序可分为：前端大流量缓冲调节用户和末端大流量缓冲调节用户；

如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积小于等于该种煤气最大调节量Q_imax，用小流量缓冲调节用户来平衡，小流量缓冲调节用户平衡的量如下式：

Q_si＝CS_i×α_i×w_is (s＝1,2,…l)

式中，w_is为第s个小流量缓冲调节用户的分配权值；

如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积大于该种煤气最大调节量Q_imax，用大流量缓冲调节用户来平衡；

所述的小流量缓冲调节用户的分配权值：

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG；

N_is第s个小流量缓冲调节用户i类煤气的实时流量；

H_is第s个小流量缓冲调节用户i类煤气历史加权平均流量；

P_is第s个小流量缓冲调节用户i类煤气预测的消耗量；

式中的历史加权平均流量，是该时段煤气数据前三个样本取样时段的加权平均数：

H_is(k)＝0.5H_is(k-1)+0.3H_is(k-2)+0.2H_is(k-3)；

所述的大流量缓冲调节用户分级分配，分配的过程先按照LDG-BFG-COG的顺序，由前端大流量缓冲调节用户—大流量缓冲调节用户—末端缓冲调节用户来分级完成分配：

Q_ci＝P_ci±Q_cti

Q_b2＝P₂-∑Q_q2

Q_b1＝P₁-∑Q_q1-Q_c1

Q_qt3＝P₃-∑Q_q3-Q_c3-Q_b3

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG；

Q_ci----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

P_ci----前端大流量缓冲调节用户消耗i类煤气的预测量；

Q_cti----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的固定调节量；

Q_bi----大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

Q_qi----i类煤气的非大流量缓冲调节用户的消耗量；

P_i----i类煤气的总发生预测量；

e_i----i类煤气的热值；

L_E----热电的负荷极限；

Q_qt3----末端缓冲调节用户的焦气分配消耗量。

3.基于预测模型结果的钢铁企业煤气平衡调度方法，其特征在于：

步骤一、前期样本数据采集：样本数据为历史产量数据和历史煤气量数据Y(HC_j,H_ij)，分别是：第j个用户或发生单位的历史产量相关数据HC_j＝{HC_j(1),HC_j(2),HC_j(3),…HC_j(m),}和对应的i类煤气第j个用户或发生单位的历史煤气量数据H_ij＝{H_ij(1),H_ij(2),H_ij(3),…H_ij(m),}，样本的长度为m；以及待预测的生产计划产量C_j＝{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，t为预测的步长；待预测数据的时间粒度决定了预测结果数据的时间粒度；

步骤二、将样本数据进行灰色累加，灰色累加的计算如下：

式中，x⁽⁰⁾(i)为样本数据，x⁽¹⁾(i)为灰色处理后的数据，m为样本数据的长度；

步骤三、使用生产计划预测模型，适用于焦化厂煤气生产单位；多层递阶回归分析预测模型，适用于热轧、冷轧、电厂煤气消耗单位；神经网络预测模型，适用于炼铁、炼钢、白灰窑煤气消耗单位；

预测完成后对预测结果进行灰色累减还原，计算公式如下：

x⁽⁰⁾(m)＝x⁽¹⁾(m)-x⁽¹⁾(m-1),2≤m≤n

式中，x⁽⁰⁾(1)＝x⁽¹⁾(1)；

预测输出的是i类煤气第j个用户或发生单位的煤气预测量P_ij＝p(HC_j,H_ij,C_j)：

P_ij＝{P_ij(1),P_ij(2),P_ij(3),…P_ij(t),}

预测结果计算完成后储存到数据存储模块，以备其它模块调用；

步骤四、对实时监测煤气柜的柜位CP(BC,CC,LC)、柜位变化速度CS(BV,CV,LV)、管网压力(BNP,LCP,CCP,CBP1,CBP2)，其中BC为高炉煤气柜柜位、CC为焦炉煤气柜柜位、LC为转炉煤气柜柜位，BV为高炉煤气柜柜位变化速度、CV为焦炉煤气柜柜位变化速度、LV为转炉煤气柜柜位变化速度，BNP为高炉煤气管网压力、LCP为转炉煤气加压机出口压力、CCP为焦炉煤气压缩机调压器出口压力、CBP1焦炉煤气D800鼓风机出口压力、CBP2焦炉煤气D700鼓风机出口压力；柜位、柜位变化速度和压力数据是通过流量和压力传感器获得的储存在数据存储模块中；

如果监测到的实时监测煤气柜的柜位CP、柜位变化速度CS、管网压力NP超出煤气平衡范围的情况，标记下超出平衡范围对应的时间k，然后进行煤气波动的判断预警；

步骤五、当煤气出现超过平衡范围的波动时，需要对波动进行判断；

1)煤气波动判断预警程序首先从数据库中读入第j个用户或发生单位的生产计划产量C_j{C_j(1),C_j(2),C_j(3),…C_j(t),}，C_j为长度为t的时间序列，生产计划产量由工厂的生产计划报表中获得；

2)然后检测该波动出现时间k附近时间段内生产计划是否变动，如果检测C_j(k)≠C_j(k+1),则该时间生产计划有变动，提示k时间预报生产计划有变动，进入计划煤气波动的平衡分配过程；

3)如果检测C_j(k)＝C_j(k±1)，则时间k处没有生产计划的变动；

继续读入k时间第i类煤气j用户或发生单位的实时小时流量N_hij；i类煤气j用户或发生单位的小时预测量P_hij；为i类煤气管网缓冲系数；如果时，说明j处i类煤气产生了波动变化，标记出i、j的值；并且给出报警：“j处i类煤气产生了波动变化”；进入非计划煤气波动的平衡分配过程；

步骤六、煤气波动平衡分配，如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积小于等于该种煤气最大调节量Q_imax，用小流量缓冲调节用户来平衡，小流量缓冲调节用户平衡的量如下式：

Q_si＝CS_i×α_i×w_is (s＝1,2,…l)

式中，w_is为第s个小流量缓冲调节用户的分配权值；

如果i类煤气柜柜位变化的速度CS_i与i类煤气调整系数α_i的乘积大于该种煤气最大调节量Q_imax，用大流量缓冲调节用户来平衡，平衡分配过程详见大流量缓冲调节用户分级分配计算；

所述的小流量缓冲调节用户的分配权值为：

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG；

N_is是第s个小流量缓冲调节用户i类煤气的实时流量；

H_is是第s个小流量缓冲调节用户i类煤气历史加权平均流量；

P_is是第s个小流量缓冲调节用户i类煤气预测的消耗量；

式中的历史加权平均流量，是该时段煤气数据前三个样本取样时段的加权平均数：

H_is(k)＝0.5H_is(k-1)+0.3H_is(k-2)+0.2H_is(k-3)；

所述的大流量缓冲调节用户分级分配，分配的过程先按照LDG-BFG-COG的顺序，由前端大流量缓冲调节用户—大流量缓冲调节用户—末端缓冲调节用户来分级完成分配；

Q_ci＝P_ci±Q_cti

Q_b2＝P₂-∑Q_q2

Q_b1＝P₁-∑Q_q1-Q_c1

Q_qt3＝P₃-∑Q_q3-Q_c3-Q_b3

式中：i＝(1,2,3)对应为BFG、LDG、COG；

Q_ci----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

P_ci----前端大流量缓冲调节用户消耗i类煤气的预测量；

Q_cti----前端大流量缓冲调节用户i类煤气的固定调节量；

Q_bi----大流量缓冲调节用户i类煤气的分配消耗量；

Q_qi----i类煤气的非大流量缓冲调节用户的消耗量；

P_i----i类煤气的总发生预测量；

e_i----i类煤气的热值；

L_E----热电的负荷极限；

Q_qt3----末端缓冲调节用户的焦气分配消耗量。