造纸厂蒸汽消耗需求预测研究及预测系统开发

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我国的纸和纸板生产及消费量逐年增大,已居世界之首,为了提升我国企业的能源管理水平,实现节能减排目标,国家提出了建设企业能源管理中心,并将其列为重点节能工程,而能源管理系统(Energy Management System EMS)又是其核心内容。造纸行业作为耗能大户,建立造纸企业EMS势在必行。蒸汽是造纸企业最重要生产用能之一,蒸汽消耗需求的预测是企业EMS的重要组成部分。蒸汽消耗需求的有效预测不仅能指导纸厂热电联产车间调节汽电比和平衡汽轮机的负荷,而且利于生产用汽的调度和管理。本文旨在研究造纸厂的蒸汽消耗需求预测,建立预测模型,并开发蒸汽消耗需求在线预测系统,该预测系统能帮助造纸企业以不同预测时间步长实时、动态地预测未来多预测期的蒸汽消耗需求,其中,预测时间步长包括:10分、30分、1小时、1个班次(8小时)和1天。首先,以广州造纸厂(以下简称广纸)为研究对象,借助数据分析工具Eviews离线建立蒸汽消耗需求的自回归移动平均(Auto-Regressive and Moving Average, ARMA)预测模型,然后将预测模型应用到理文造纸厂,通过分析预测效果来考察模型的适应性。建立广纸汽耗需求预测模型,预测未来六期的汽耗需求,在以上所提到的不同预测时间步长下,预测的平均绝对百分比误差(MAPE)分别是:2.70、1.60、1.01、1.10和5.73。以预测时间步长为10分,应用ARMA模型预测理文造纸厂蒸汽消耗需求,预测的平均绝对百分比误差(MAPE)为:2.09。结果表明:建立的ARMA模型对造纸厂蒸汽消耗需求预测效果良好,且应用在不同造纸厂时,模型具有很好的适应性。预测研究中,还建立了广纸关于汽耗消耗需求和绝干纸产量的向量自回归(VectorAuto-Regression VAR)模型,研究发现:预测精度方面,VAR模型较优于ARMA模型。考虑到预测系统开发中,ARMA预测模型的算法实现更为方便,利用其作为预测算法。最后运用VAR模型分析了生产因素对汽耗需求在未来预测期的动态影响。通过离线研究汽耗需求预测,确定预测模型,接下来开发汽耗需求在线预测系统。预测系统开发的关键部分包括:数据库开发、数据处理模块和预测算法模块开发和预测系统显示模块开发。预测算法模块采用Visual C++开发,整个预测系统最终集成到GE智能平台Proficy iFIX中,经检验,在线预测系统满足预测精度要求。
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