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基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化方法研究

作　者: 冉鹏
导　师: 王松岭; 张树芳
学　校: 华北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: 数据挖掘数据流关联规则电站运行优化目标值煤质
分类号: TM621.4
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

针对动态数据流的数据挖掘研究是一个具有挑战性的新兴领域,动态数据流挖掘在金融行业、电信行业、电力行业、冶金行业等领域有着极其广泛的应用前景。传统针对静态历史数据的数据挖掘技术不能有效地分析和处理动态数据流这类大规模动态增长的数据。本文结合电站热力系统运行优化研究的热点问题,在总结经验、发现问题和不足的基础上,从电站机组热力系统节能分析方法出发,结合仿真技术,构建了电站热力系统实时性能分析与运行优化仿真平台,并将动态数据挖掘技术引入到电站热力系统运行优化研究,主要内容如下：将图论思想引入到电站热力系统节能分析研究中,确定了基于图论的电站热力系统抽象原则,规定了电站热力系统的划分原则及基于图的表达方法。在比较不同电站机组结构特点的基础上,按照基于图的电站热力系统表示方法,确定了一次再热火电机组、二次再热火电机组及核电机组热力系统的有向图带权邻接矩阵填写规则,推导出基于图论的通用电站机组热力系统节能分析模型,将不同类型机组热力系统节能分析纳入到统一的框架下,提高了对不同类型机组进行热力系统分析的通用性。将基于图论的通用电站机组热力系统节能分析模型与电站仿真过程有机的结合起来,结合构件复用技术开发了电站热力系统实时分析与运行优化仿真平台。研究了数据挖掘技术中的关联规则挖掘技术,结合当前动态数据流广泛存在的现实与动态数据挖掘技术的广泛应用前景,以及高速、动态变化的数据流的特点,将模糊集理论引入到动态数据流的数值型数据关联规则挖掘中,提出了一种适合动态数据流环境的模糊关联规则挖掘方法。以挖掘典型负荷状态下锅炉烟气含氧量与其它机组运行参数的关系为例,说明了动态数据模糊关联规则的挖掘过程。分析了当前电站热力系统运行优化目标值获取方法的优缺点,概述了基于动态数据挖掘的电站运行优化系统的体系结构,提出了基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化目标值的获取方法。对电站热力系统运行优化中的最经济煤种决策方法进行了研究,分析了煤质变化对火电厂运营成本的影响,提出了发电企业复合燃煤使用成本的计算模型,基于该模型提出了最经济煤种的决策方法,并应用动态数据挖掘技术与静态历史数据挖掘技术确定了最经济煤种。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-15
第1章绪论  15-29
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  15-22
    1.1.1 我国能源生产与消费现状  15-16
    1.1.2 我国能源生产与消费特点  16-19
    1.1.3 我国电力工业的发展现状  19-21
    1.1.4 本文选题的意义  21-22
  1.2 本课题国内外研究现状  22-25
    1.2.1 电站热力系统节能理论的研究现状  22-23
    1.2.2 电站热力系统运行优化研究现状  23-25
  1.3 本文主要的研究内容  25-27
    1.3.1 基于图论的通用电站热力系统节能分析模型  25-27
    1.3.2 电站热力系统实时分析与运行优化仿真平台研究  27
    1.3.3 动态数据流模糊关联规则挖掘算法研究  27
    1.3.4 基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化方法研究  27
  1.4 论文内容安排  27-29
第2章基于图论的通用电站热力系统节能分析模型  29-55
  2.1 图论概述  29-32
  2.2 图的基本概念  32-33
  2.3 图的矩阵表示  33-34
  2.4 基于图论的通用电站热力系统节能分析模型  34-54
    2.4.1 电站热力系统的抽象化  34-35
    2.4.2 电站热力系统的划分原则及图的表示  35-38
    2.4.3 一次再热机组热力系统的图的矩阵表示  38-40
    2.4.4 不同类型电站热力系统比较  40-43
    2.4.5 二次再热机组热力系统的图的表示及其矩阵表达  43-45
    2.4.6 核电机组热力系统的图的表示及其矩阵表达  45-47
    2.4.7 第四类辅助汽水成分分类处理  47
    2.4.8 电站热力系统循环热效率方程  47-50
    2.4.9 电站燃料消耗率及燃料微分变动方程  50-51
    2.4.10 电站热力系统辅助汽水定量分析模型  51-52
    2.4.11 实例分析  52-54
  2.5 本章小结  54-55
第3章电站热力系统实时分析与运行优化仿真平台研究  55-69
  3.1 基于仿真技术的系统优化研究  55-60
    3.1.1 基于仿真技术的系统优化研究简介  55-56
    3.1.2 基于仿真技术的系统优化研究的适用对象  56
    3.1.3 基于仿真技术的系统优化研究的分类及其研究现状  56-59
    3.1.4 基于仿真技术的系统优化研究的发展方向  59-60
  3.2 基于仿真技术的电站热力系统运行优化研究思路  60-61
  3.3 基于STS仿真支撑系统的建模方法  61-64
    3.3.1 数字计算方法  61
    3.3.2 仿真支撑系统  61-62
    3.3.3 公用函数库  62
    3.3.4 生产过程算法库  62-63
    3.3.5 仿真模型  63
    3.3.6 建模方法和过程  63-64
  3.4 电站热力系统实时分析与运行优化仿真平台的体系结构  64-65
  3.5 电站热力系统实时分析与运行优化仿真平台的子系统  65-68
    3.5.1 电站仿真平台  65
    3.5.2 虚拟DCS平台  65-66
    3.5.3 电站热力系统运行优化目标值实时获取系统  66
    3.5.4 可组态的在线能耗分析评估系统  66-67
    3.5.5 运行优化调整专家知识库  67-68
  3.6 电站热力系统实时分析与运行优化仿真平台的功能  68
  3.7 本章小结  68-69
第4章动态数据流模糊关联规则挖掘算法研究  69-101
  4.1 数据挖掘概述  69-73
    4.1.1 数据挖掘的定义  69-70
    4.1.2 数据挖掘的功能  70
    4.1.3 数据挖掘过程  70-71
    4.1.4 数据挖掘常用的方法和技术  71-73
  4.2 数据预处理  73-76
    4.2.1 数据清理  73-74
    4.2.2 数据转换  74-75
    4.2.3 数据归约  75-76
  4.3 动态数据挖掘技术  76-83
    4.3.1 动态数据挖掘技术的产生背景  76-77
    4.3.2 动态数据挖掘的相关概念  77-78
    4.3.3 动态数据挖掘系统的体系结构  78-79
    4.3.4 动态数据流挖掘  79-80
    4.3.5 数据流的处理方法  80-83
  4.4 关联规则挖掘  83-86
    4.4.1 关联规则的基本概念  83-84
    4.4.2 关联规则的分类  84-85
    4.4.3 关联规则挖掘的步骤  85-86
  4.5 静态数据关联规则挖掘  86-89
    4.5.1 经典布尔型关联规则挖掘算法  86-88
    4.5.2 数量关联规则挖掘  88-89
  4.6 动态数据流布尔关联规则挖掘  89-94
  4.7 动态数据流模糊关联规则挖掘  94-97
    4.7.1 模糊支持度和模糊置信度  95
    4.7.2 重要性及兴趣度评价  95-96
    4.7.3 改进动态数据流模糊关联规则挖掘算法  96-97
  4.8 应用实例  97-99
  4.9 本章小结  99-101
第5章基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化  101-121
  5.1 电站热力系统运行优化  101-102
  5.2 数据挖掘与电站热力系统运行优化  102-103
  5.3 基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化  103-105
    5.3.1 基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化系统的体系结构  103-105
    5.3.2 基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化研究需要注意的问题  105
  5.4 基于动态数据挖掘的运行优化目标值的确定方法  105-110
    5.4.1 火电机组的运行优化目标值概述  105-107
    5.4.2 动态数据挖掘的目标函数  107-108
    5.4.3 动态数据流中的数据选择与数据预处理  108
    5.4.4 挖掘过程与结果  108-110
  5.5 基于静态与动态数据挖掘相结合的最经济煤种决策方法  110-120
    5.5.1 当前我国发电企业燃煤采购现状  111
    5.5.2 煤质变化对火电厂运营成本影响因素分析  111-112
    5.5.3 发电企业复合燃煤使用成本计算方法  112-115
    5.5.4 基于静态与动态数据挖掘相结合的最经济煤种决策原理  115-116
    5.5.5 应用实例  116-119
    5.5.6 总结  119-120
  5.6 本章小结  120-121
第6章结论与展望  121-124
参考文献  124-134
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果  134-136
攻读博士学位期间参加的科研工作  136-137
致谢  137-138
作者简介  138

基于动态数据挖掘的电站热力系统运行优化方法研究

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