本发明涉及锅炉燃烧效率优化领域，尤其是一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法。
背景技术：
1、火电发电过程中，锅炉燃烧效率是影响能源利用率的关键因素。提高锅炉燃烧效率可以显著提高电厂的经济效益，因此锅炉燃烧效率优化具有重要意义。然而，受多种因素影响，如燃料种类、燃烧条件、空气供应、负荷波动等，锅炉燃烧过程复杂，燃烧效率优化十分具有挑战性。
2、传统锅炉燃烧效率优化方法主要基于机理模型，实际操作中十分依赖操作人员的经验。然而，基于机理模型的方法难以适应燃烧过程中的动态变化，导致优化效果不佳。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决火电厂锅炉效率的实时优化问题，提供一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，本发明提出的方法可以快速定位历史最优的参数组合，适应燃烧工况的快速变换，具有较强的适应性，适用于火电厂的锅炉效率优化。
2、本发明提供的具体技术方案如下：
3、一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，其包括如下步骤：
4、s1、从电厂的dcs系统中采集锅炉系统的相关特征参数数据，并建立历史案例数据库；
5、s2、采用正平衡优化方法，将锅炉出口温度作为优化的目标参数，利用相关性分析选取和锅炉出口温度密切相关的运行参数和操作参数；
6、s3、根据选取的运行参数、操作参数和优化目标参数，从历史案例数据库中抽取数据构建锅炉燃烧效率优化案例数据库；
7、s4、对锅炉燃烧效率优化案例数据库中数据进行归一化处理，采用主成分分析法对数据进行降维；
8、s5、利用降维后的数据训练球树模型，在线监测阶段，根据实时运行参数，利用球树最近邻搜索算法检索锅炉燃烧效率优化案例数据库中最近的n条案例数据；
9、s6、从n条案例数据中筛选锅炉出口温度大于实时锅炉出口温度的数据，根据距离分数和优化分数加权求和，得到最优的锅炉燃烧效率操作参数。
10、进一步地，在步骤s1中，从dcs中采集锅炉系统的历史运行数据，对采集的数据进行初步清洗，去除噪声、异常值和无效数据，构建历史案例数据库。
11、进一步地，在步骤s2中，采用正平衡优化方法，将锅炉出口温度作为主要的优化目标，利用相关性分析方法计算各个运行参数和锅炉出口温度之间的相关系数，从中选取与锅炉出口温度高度相关的参数。
12、进一步地，在步骤s4中，对锅炉燃烧效率优化案例数据库中的数据进行min-max归一化处理，以消除不同参数量纲之间的影响。
13、进一步地，在步骤s5中，利用降维后的数据训练球树模型。具体分为以下步骤：
14、s51、从整个数据集开始，找到数据集的质心，然后确定该质心到数据集中最远点的距离作为球体半径，形成一个初始的球体，这个球体包含了所有数据点，质心计算公式如下：
15、
16、其中，xi是球体内的点，n是球体内的点数。球体半径计算公式如下：
17、
18、其中，||xi-c||表示xi到c的欧氏距离；
19、s52、对于每个球体，如果数据点数目超过某个阈值或者达到了树的最大深度，则将球体划分为两个子球体：选择两个最远的点作为分裂点；将数据点分配到离其较近的分裂点的球体中，从而形成两个新的子球体，每个子球体形成一个新的节点；对每个子球体重复上述过程，直到球体内的数据点数目小于阈值或达到树的最大深度；
20、s53、在在线监测阶段，实时采集锅炉的运行参数，并将这些实时参数输入球树模型中，通过球树最近邻搜索算法，在锅炉燃烧效率优化案例数据库中检索与当前运行工况最相似的n条案例数据；
21、进一步地，s6中，从检索到的n条案例数据中筛选出锅炉出口温度大于当前实时锅炉出口温度的案例数据，然后根据每条案例数据的距离分数和优化分数进行加权求和计算；距离分数用于评估案例数据与当前工况的相似度，优化分数则衡量每个案例数据的优化效果；最终，根据加权求和的结果，选出最优的锅炉燃烧效率操作参数，指导实际操作调整，提升锅炉的燃烧效率和运行经济性；具体计算公式如下：
22、score＝d+α*(-target)
23、其中，d是实时样本与最近邻样本之间的距离，target是最近邻样本与实时样本优化目标变量的差值。
24、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
25、本发明提出的一种基于相关性分析和球树最近邻搜索算法的火电锅炉燃烧效率优化方法，能够显著提高锅炉燃烧效率，并适应多变的工况条件。相比传统的基于机理模型的优化方法，本发明通过相关性分析筛选关键运行参数，并利用球树最近邻搜索算法快速定位历史最优的参数组合，确保优化过程的高效性和准确性。本发明减少了对操作人员经验的依赖，还能够快速响应燃烧条件的变化，保持高效的燃烧状态，适应性强，通用性广，具有广泛的工业应用潜力。
1.一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，其特征在于，在步骤s1中，从dcs系统中采集锅炉系统的历史运行数据，对采集的数据进行初步清洗，去除噪声、异常值和无效数据，构建历史案例数据库。
3.根据权利要求1所述的一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，其特征在于，在步骤s2中，采用正平衡优化方法，将锅炉出口温度作为主要的优化目标，利用相关性分析方法计算各个运行参数和锅炉出口温度之间的相关系数，从中选取与锅炉出口温度高度相关的参数。
4.根据权利要求1所述的一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，其特征在于，在步骤s4中，对锅炉燃烧效率优化案例数据库中的数据进行min-max归一化处理，以消除不同参数量纲之间的影响。
5.根据权利要求1所述的一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，其特征在于，在步骤s5中，利用降维后的数据训练球树模型，具体分为以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于球树最近邻搜索的火电锅炉燃烧效率优化方法，其特征在于，在步骤s6中，从检索到的n条案例数据中筛选出锅炉出口温度大于当前实时锅炉出口温度的案例数据，然后根据每条案例数据的距离分数和优化分数进行加权求和计算；距离分数用于评估案例数据与当前工况的相似度，优化分数则衡量每个案例数据的优化效果；最终，根据加权求和的结果，选出最优的锅炉燃烧效率操作参数，指导实际操作调整，提升锅炉的燃烧效率和运行经济性；具体计算公式如下：
