一种基于随机分布控制算法的SCR脱硝系统喷氨控制方法

本发明涉及scr脱硝系统，特别是一种基于随机分布控制算法的scr脱硝系统喷氨控制方法。

背景技术：

1、火力发电在我国能源供应中扮演着核心角色，然而，其燃烧过程中释放的氮氧化物(nox)是空气中的主要污染物，长期对空气质量产生负面影响，并进而对人类健康构成威胁。我国已针对火电机组的大气污染物排放实施了严格的监管措施。然而，由于scr烟气脱硝系统的非线性特性和滞后性，精准控制nox的排放变得异常困难。

2、现有的控制方法一般采用pid通过传感器测量烟气中某点的nox浓度，然后调整氨气的供应量以控制nox的排放量，存在严重的滞后。近年来有采用预测控制的方法，进行喷氨量的控制和调节，但是控制反馈量的选取仍是单点值的scr脱硝系统出口nox浓度，导致scr脱硝系统出口nox浓度波动较大且不均匀，脱硝效果并不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于随机分布控制算法的scr脱硝系统喷氨控制方法，利用出口截面nox浓度pdf作为反馈，利用随机分布控制算法更好实现分区喷氨调节，在保证排放达标的同时，减少了氨气资源的浪费。

2、本发明采取以下技术方案：一种基于随机分布控制算法的scr脱硝系统喷氨控制方法，包括：

3、s100：实时获取scr脱硝系统出口多个nox浓度测点采样值及scr脱硝系统喷氨格栅各分区喷氨量；

4、s200：根据步骤s100获取的nox多点采样数据以及各分区喷氨量，估计scr脱硝系统出口nox浓度概率分布；

5、s300：对scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数进行表示；

6、s400：对下一时刻的scr脱硝系统出口nox浓度概率分布进行预测；

7、s500：利用预测输出信息结合scr脱硝系统出口nox浓度概率分布进行反馈校正；

8、s600：根据浓度修正对scr脱硝系统喷氨格栅喷氨输出控制进行实时调节，计算scr脱硝系统的随机分布控制量输出。

9、在一些实施例中，scr脱硝系统出口多个nox浓度测点采样值为，相应时间点的scr脱硝系统中k时刻的n个喷氨格栅分区喷氨控制量为。

10、在一些实施例中，步骤s200包括：

11、s201：根据步骤s100中获取的scr脱硝系统出口多个nox浓度测点采样值，得到等距待求出口nox浓度节点的影响权重；

12、s202：根据影响权重的大小，拟合得到各个等距待求出口nox浓度节点的nox浓度为：

13、

14、

15、；

16、s203：将估计的scr脱硝系统出口nox浓度k时刻多点数据，通过如下公式进行核密度估计得到其概率密度函数；

17、

18、其中，为核函数，h为带宽。

19、在一些实施例中，步骤s201包括：

20、假设scr脱硝反应器有q个固定出口nox浓度采样点和p个等距待求出口nox浓度节点，设第i个固定出口nox浓度采样点坐标为，其中；scr脱硝反应器等距待求出口nox浓度节点为，其中，其距离各个固定出口nox浓度采样点的距离分别为，求得各个固定出口nox浓度采样点对于等距待求出口nox浓度节点的影响权重为

21、

22、其中，为距离相关高斯函数的宽度参数。

23、在一些实施例中，步骤s203中，采用下式计算带宽：

24、

25、其中，为估计数据的标准差，采用核函数为高斯核函数，如下式所示；

26、

27、其中，为带宽的平滑参数，影响分布的形状。

28、在一些实施例中，步骤s300包括：

29、s301：建立用来表示概率密度函数的x-y坐标系，其中坐标系中的x轴代表scr脱硝系统出口nox浓度的取值范围，y轴代表scr脱硝系统出口nox浓度在各个取值下的概率密度，选择一组合适的x轴上坐标点，作为基坐标；

30、s302：通过将所选择的基坐标代入中，可以得到一组概率密度状态向量：

31、

32、其中，为当前控制输出；

33、s303：使用概率密度状态向量近似代替输出概率密度函数；

34、

35、其中，m维向量表示概率密度状态向量。

36、在一些实施例中，步骤s400采取以下方法，

37、s401：基于遗传算法，选择一组合适的基函数逼近scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数，将概率密度函数转化为基函数与其权重乘积之和的形式；

38、s402：以k时刻的scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数基函数权重和喷氨格栅分区喷氨控制量为输入，k+1时刻的scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数基函数权重为输出训练随机权神经网络，利用训练好的随机权神经网络输入当前时刻scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数基函数权重和喷氨格栅分区喷氨控制量，得到下一时刻的scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数基函数权重：

39、，

40、s403：得到预测的下一时刻的scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数；

41、

42、其中，，，为第 l个基函数对应的权值，为选择的基函数。

43、s404：将预测的下一时刻的scr脱硝系统出口nox浓度概率密度函数近似为，即

44、。

45、在一些实施例中，步骤s401中，

46、基函数选取使用高斯型基函数，其表达式为：

47、，

48、其中，和分别表示第i个高斯基函数的中心值和宽度。

49、在一些实施例中，步骤s500包括：

50、s501：确定第k时刻实际输出的scr脱硝反应器出口nox浓度概率分布密度与预测输出的scr脱硝反应器出口nox浓度概率分布密度之间的误差为：

51、；

52、s502：利用该误差对预测输出的出口nox浓度进行反馈修正，修正后的预测输出为：

53、

54、其中，为校正系数，其取值范围为。

55、在一些实施例中，步骤s600包括：

56、s601：将scr脱硝系统出口nox浓度期望概率密度函数转化为随机概率分布状态向量；

57、s602：计算k+1时刻期望出口nox浓度与校正后的预测出口nox的差值：

58、

59、s603：构造最小化scr脱硝系统出口nox浓度差异的性能指标函数：

60、

61、；

62、s604：考虑整个scr脱硝系统的节约资源效果，构造喷氨量最小化的性能指标函数：

63、

64、

65、s605：优化求解，求取同时满足nox浓度差异的性能指标函数和喷氨量最小化的性能指标函数的控制输出，即：

66、

67、。

68、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

69、本发明为利用随机分布控制理论进行控制决策的scr脱硝系统的喷氨控制方法，来实现scr脱硝系统中喷氨格栅各分区的精准喷氨优化控制，使scr脱硝系统出口nox浓度分布按照给定的出口nox浓度期望分布进行喷氨优化。本发明采用的反馈量是整个scr脱硝系统出口nox浓度分布信息，通过随机分布控制算法对喷氨格栅各分区喷氨量进行调节，从而控制整个scr脱硝系统的出口截面nox浓度分布，在保证出口整个截面nox浓度符合排放标准的同时，并降低氨气的浪费。