本发明涉及热工自动化领域，具体涉及一种自适应燃料预测控制方法及系统。
背景技术：
1、火电机组的燃料费用占据其成本的主导地位，为了降本增效，发电机组开展配煤掺烧。锅炉是按照给定煤种设计制造的，配煤掺烧会造成入炉煤质频繁变化、严重偏离设计值，对机组燃料量调节带来巨大的挑战。
2、目前主流的燃煤机组采用“开环控制+反馈控制”的直接指令平衡协调控制策略，当机组入炉煤质发生大幅度变化时，机组要通过反馈控制回路来跟随汽机的负荷调整，以维持机组压力的稳定，由于反馈控制本身具有滞后特性，因此当燃料热值偏离设计煤种越大，压力调节时间越长、波动也会增加。·
3、针对机组煤质频繁变化的情况，目前主要采用将煤质测量分析结果用于煤质校正的方法，使校正后的总发热量等同于或接近设计煤种发热量，从而确保机组协调控制系统能满足机组运行需求。
4、关于煤质分析主要有离线采样分析和在线软测量等方法。离线采样分析方法能够准确的分析煤质参数，但因煤质检测过程耗时较长，会导致该方法存在滞后性。在线采样能够更快速、准确的对入炉煤进行测量，但因设备价格和应用环境等因素制约，实际应用推广存在较大难度。目前，在燃煤机组中应用较多的是btu校正，根据实际燃料的等效标准热值与标准燃煤热值之间的偏差，对总燃料量进行补偿修正。例如中国专利公开号cn109062149a公开的一种基于燃煤热值的煤电机组燃料量分散修正与控制方法，通过新设计的煤量反馈计算回路，将燃用的煤量折算成设计煤种当量，避免平均煤质连续变化工况下btu校正系数的失真，提高了燃料控制的精准度。
5、传统btu校正的缺点：(1)传统btu校正反应滞后，在入炉煤质变化频繁的情况下，对机组控制系统稳定性产生不良影响，存在抗干扰能力差的问题。(2)机组在各负荷工况下均为同一修正系数，未充分考虑燃煤机组不同负荷工况下的非线性，存在鲁棒性差的问题。(3)参数整定困难。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于现有技术燃料预测控制方法抗干扰能力差、鲁棒性差以及参数整定困难的问题。
2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种自适应燃料预测控制方法，包括以下步骤：
3、步骤一、采集实时负荷及煤量，对负荷进行分段，划分成不同的负荷区间段；
4、步骤二、判定负荷区间段是否处于负荷稳定区间，若否，返回步骤一，若是，执行步骤三；
5、步骤三、记录处于负荷稳定区间的负荷区间段对应的当前时刻功煤比系数以及当前时刻预测的功煤比系数，利用当前时刻功煤比系数、平滑系数以及当前时刻预测的功煤比系数获取下一时刻预测的功煤比系数，利用下一时刻预测的功煤比系数获取预测煤量；
6、步骤四、对处于负荷稳定区间的负荷区间段采集多个工况，多个工况对应的预测煤量与实际煤量之间的差方和大于偏差允许后，则进行平滑系数的修正。
7、进一步地，所述步骤一包括：
8、设机组的常规负荷段为[p1,p2]，p1,p2分别为常规负荷段的左右边界，整个常规负荷段被分割为n个连续的段，分割边界点分别为d0、d1…dn，其中，d0为第0个分割边界点且d0＝p1，d1为第n个分割边界点且dn＝p2，负荷段的划分结果如式(1)所示，其中
9、
10、其中，λi代表划分的第i个负荷区间段。
11、更进一步地，所述步骤二包括：
12、采用滑动窗口的方式判定机组负荷是否到达稳态，设定滑动窗口长度为l，当读入一个新数据时，滑动窗口丢弃一个最旧的数据，滑动窗口数组x记录机组实时负荷x＝[x1、x2…xl]，数组y记录机组对应的实时功煤比系数y＝[y1、y2…yl]；其中，xl为l时刻机组实时负荷，yl为l时刻机组对应的实时功煤比系数；
13、负荷稳态判定依据如式(2)所示
14、
15、其中，xk表示k时刻所对应采样煤量，表示滑动窗口数组x的平均值，δ为稳态偏差允许值，当负荷区间段满足式(2)时，则判定该负荷区间段处于负荷稳定区间，该工况为稳态工况，记录处于负荷稳定区间的负荷区间段对应的功煤比系数平均值
16、更进一步地，所述步骤三包括：
17、记录处于负荷稳定区间的负荷区间段对应的k时刻功煤比系数k+1时刻预测功煤比系数为采用指数平滑模型预测k+1时刻的功煤比系数，如式(3)所示，功率p对应的预测煤量如式(4)所示
18、
19、其中，α为平滑系数，且0<α<1；
20、
21、更进一步地，所述步骤四包括：
22、对处于负荷稳定区间的负荷区间段采集m个工况，m个工况对应的预测煤量与实际煤量c之间的差方和mse大于偏差允许ε后，则进行平滑系数α的修正，平滑系数α的修正是通过参数寻优确定最小的mse对应的α值为新的平滑系数，其中，mse大于偏差允许ε的公式如下
23、
24、本发明还提供一种自适应燃料预测控制系统，包括：
25、负荷区间划分模块，用于采集实时负荷及煤量，对负荷进行分段，划分成不同的负荷区间段；
26、负荷稳定判定模块，用于判定负荷区间段是否处于负荷稳定区间，若否，返回执行负荷区间划分模块，若是，执行预测煤量获取模块；
27、预测煤量获取模块，用于记录处于负荷稳定区间的负荷区间段对应的当前时刻功煤比系数以及当前时刻预测的功煤比系数，利用当前时刻功煤比系数、平滑系数以及当前时刻预测的功煤比系数获取下一时刻预测的功煤比系数，利用下一时刻预测的功煤比系数获取预测煤量；
28、参数修正模块，用于对处于负荷稳定区间的负荷区间段采集多个工况，多个工况对应的预测煤量与实际煤量之间的差方和大于偏差允许后，则进行平滑系数的修正。
29、进一步地，所述负荷区间划分模块还用于：
30、设机组的常规负荷段为[p1,p2]，p1,p2分别为常规负荷段的左右边界，整个常规负荷段被分割为n个连续的段，分割边界点分别为d0、d1…dn，其中，d0为第0个分割边界点且d0＝p1，dn为第n个分割边界点且dn＝p2，负荷段的划分结果如式(1)所示，其中
31、
32、其中，λi代表划分的第i个负荷区间段。
33、更进一步地，所述负荷稳定判定模块还用于：
34、采用滑动窗口的方式判定机组负荷是否到达稳态，设定滑动窗口长度为l，当读入一个新数据时，滑动窗口丢弃一个最旧的数据，滑动窗口数组x记录机组实时负荷x＝[x1、x2…xl]，数组y记录机组对应的实时功煤比系数y＝[y1、y2…yl]；其中，xl为l时刻机组实时负荷，yl为l时刻机组对应的实时功煤比系数；
35、负荷稳态判定依据如式(2)所示
36、
37、其中，xk表示k时刻所对应采样煤量，表示滑动窗口数组x的平均值，δ为稳态偏差允许值，当负荷区间段满足式(2)时，则判定该负荷区间段处于负荷稳定区间，该工况为稳态工况，记录处于负荷稳定区间的负荷区间段对应的功煤比系数平均值
38、更进一步地，所述预测煤量获取模块还用于：
39、记录处于负荷稳定区间的负荷区间段对应的k时刻功煤比系数k+1时刻预测功煤比系数为采用指数平滑模型预测k+1时刻的功煤比系数，如式(3)所示，功率p对应的预测煤量如式(4)所示
40、
41、其中，α为平滑系数，且0<α<1；
42、
43、更进一步地，所述参数修正模块还用于：
44、对处于负荷稳定区间的负荷区间段采集m个工况，m个工况对应的预测煤量与实际煤量c之间的差方和mse大于偏差允许ε后，则进行平滑系数α的修正，平滑系数α的修正是通过参数寻优确定最小的mse对应的α值为新的平滑系数，其中，mse大于偏差允许ε的公式如下
45、
46、本发明的优点在于：本发明步骤一建立根据负荷大小进行的分段控制规则，充分考虑燃煤机组在多负荷工况下的非线性特性，鲁棒性强。本发明步骤三还实现燃料量目标值预测，步骤四建立反向动态修正规则，自动修正平滑系数，参数整定简单，实现在入炉煤质变化频繁的情况下，燃料量目标值能够自适应校正，具有抗干扰能力强、鲁棒性强的特点。
1.一种自适应燃料预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种自适应燃料预测控制方法，其特征在于，所述步骤一包括：
3.根据权利要求2所述的一种自适应燃料预测控制方法，其特征在于，所述步骤二包括：
4.根据权利要求3所述的一种自适应燃料预测控制方法，其特征在于，所述步骤三包括：
5.根据权利要求4所述的一种自适应燃料预测控制方法，其特征在于，所述步骤四包括：
6.一种自适应燃料预测控制系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种自适应燃料预测控制系统，其特征在于，所述负荷区间划分模块还用于：
8.根据权利要求7所述的一种自适应燃料预测控制系统，其特征在于，所述负荷稳定判定模块还用于：
9.根据权利要求8所述的一种自适应燃料预测控制系统，其特征在于，所述预测煤量获取模块还用于：
10.根据权利要求9所述的一种自适应燃料预测控制系统，其特征在于，所述参数修正模块还用于：
