(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210847082.8 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 东南大学溧阳研究院 地址 213300 江苏省常州市溧阳市昆仑街 道泓口路218号A幢428室 （江苏中关村 科技产业园内） 申请人 南京东博智慧能源研究院有限公司 (72)发明人 刘盼盼　章锐　周吉　钱俊良　 邰伟　 (74)专利代理 机构 南京鑫之航知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 32410 专利代理师 汪庆朋 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01)G06N 3/08(2006.01) G06N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种基于LSTM的燃气机组变工况下碳排放 在线计算方法 (57)摘要 本发明公开了基于LSTM的燃气机组变工况 下碳排放在线计算方法， 所述方法包括如下步 骤： 步骤 （1） 对燃气发电机组在变工况下进行采 样， 然后对数据进行预处理； 步骤 （2） 构建变工 况 下燃气轮机的碳排放计算模型； 步骤 （3） 建立基 于LSTM的燃机发电机组单位上网有功碳排放因 子训练模型； 步骤 （4） 机组上网有功碳排放在线 计算模型。 本发明提供的一种基于LS TM的燃气机 组变工况下碳排放在线计算方法， 对燃气机组在 变工况下有功碳排放进行精准计量， 助力电网碳 减排， 对实现 “碳达峰、 碳中和 ”目标具有重要意 义， 大大提高燃气机组发电效率。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115130900 A 2022.09.30 CN 115130900 A 1.一种基于LSTM的燃气机组变工况下碳排放在线计算方法， 其特征在于， 所述方法包 括以下步骤： 步骤(1)对燃气发电机组在变工况下进行采样， 然后对数据进行预处理， 所述采样包括 有功数据P(t)、 大气温度数据T(t)、 大气压强数据Pa(t)、 燃气流量数据 V(t)， 由于有功数据 P(t)、 大气温度数据T(t)、 大气压强数据Pa(t)、 燃气流量数据 V(t)的数据量纲不同， 在计算 过程中需要对其进行 预处理； 步骤(2)构建变工况下燃气轮机的碳排放计算模型， 计算不同工况下火电机组在做有 功时锅炉燃烧煤产生的碳 排放量； 步骤(3)建立基于LSTM的燃机发电机组单位上网有功碳排放因子训练模型： 基于不同 工况下火电机组在做有功时锅炉燃烧煤产生的碳排放量， 然后借助LSTM长 短期记忆网络算 法， 训练单位有功功率对应的碳排放量， 即建立燃气发电机组上网单位有功功率与碳排放 量之间的关联关系， 从而给 出燃气发电机组变工况 下单位上网有功对应的碳 排放因子； 步骤(4)构建燃气机组上网有功碳排放在线计算模型： 基于LSTM的燃机发电机组单位 上网有功碳排放因子训练模型给出的燃气发电机组变工况下单位上网有功对应的碳排放 因子， 结合在线采集燃气发电机组上网有功数据， 对变工况下燃气发电机组上网有功碳排 放量进行在线动态计算， 在线给 出燃气发电机组上网有功碳 排放量。 2.根据权利要求1所述基于LSTM的燃气机组变工况下碳排放在线计算方法， 其特征在 于， 所述预处 理过程如公式(2)所示， 式中： X'i(t)为预处理后的第i个元素值， Xi(t)为向量X(t)的第i个元素， 若i＝1， 则X1 (t)＝P(t)， X'1(t)＝P'(t)； 若i＝2， 则X2(t)＝T(t)， X'2(t)＝T'(t)； 若i＝3， 则X3(t)＝Pa (t)， X3'(t)＝P'a(t)； 若i＝4， 则X4(t)＝V(t)， X'4(t)＝V'(t)； 所述uA、 σA分别为向量X(t)的第i个元素样本的平均值、 方差； 预处理后的t 时刻采集的 燃气发电机组基础数据表示 为X'(t)， 表达式如公式(3)所示： X'(t)＝[ P'(t),T'(t),Pa'(t),V'(t)]                   (3) 式中： P'(t)为预处理后的t时刻燃气发电机组有功数据， T'(t)为预处理后的t时刻大 气温度数据， Pa'(t)为预处理后的t时刻大气压强数据， V'(t)为预处理后的t时刻燃气流量 数据。 3.根据权利要求1所述基于LSTM的燃气机组变工况下碳排放在线计算方法， 其特征在 于， 所述步骤(2)中， 构建的变工况 下燃气轮机的碳 排放计算模型如公式(4)所示： 式中： 为t时刻燃气发电机组在运行工况yi下发出有功时燃气轮机产生的碳排放 量， εc为单位流量燃气燃烧时产生的碳排放量， yi为燃气发电机组运行在满载率i下的燃气 耗量因子， Vyi(t)为t时刻燃气发电机组运行在满载率 i下的燃气流 量。 4.根据权利要求1所述基于LSTM的燃气机组变工况下碳排放在线计算方法， 其特征在 于， 基于预处理后的t时刻燃气发电机组有功数据P'(t)、 预 处理后的t时刻大气温度数据T' (t)、 预处理后的t时刻大气压强数据Pa'(t)、 预处理后的t时刻燃气流量数据V'(t)以及计权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130900 A 2算出的有功碳排放数据， 然后借助LSTM算法， 训练单位变工况下燃气发电机组有功碳排放 因子。 5.根据权利要求4所述基于LSTM的燃气机组变工况下碳排放在线计算方法， 其特征在 于， 训练过程如下： 输入样本： 输出： 根据P'(t)、 T'(t)、 Pa'(t)、 V'(t)以及计算出的有功碳排放数据输入样本中， 在隐含层 中输入对应的碳排放量数据， 然后基于输入样本数据和细胞状态信息， 对LSTM深度学习网 络进行训练， 训练过程如公式(5)所示， 式中， ht‑1为隐藏输入层， σ 为激活函数； ft为遗忘门的输出， Wf、 bf为相应 的遗忘门矩阵； it为输入门的输出， Wi、 bi为相应的输入门权重矩阵； Ct‑1为旧细胞状态信息， 为选择添加候选状态信息， Ct为更新的细胞信息， WC、 bC为对应的神经元矩阵； ot为输出门 的输出， Wo、 bo为相应的输出门矩阵； ht为输出结果； 最终输出燃气发电机组单位有功碳 排放量LSTM训练模型， 如公式(6)所示： 式中： fyi()为燃气发电机 组单位上网有功碳排放因子LSTM训练模型， 为t时刻燃 气发电机组在变工况yi下上网的有功单位 碳排放因子。 6.根据权利要求5所述基于LSTM的燃气机组变工况下碳排放在线计算方法， 其特征在 于， 所述步骤(4)中， 构建的燃气机组上网有功碳 排放在线计算模型如公式(7)所示： 式中： FSW(t)为t时刻燃气发电机组上网有功碳排放量， PSW(t)为t时刻燃气发电机组上 网有功功率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130900 A 3