مدل سازی در مهندسی

مدل سازی در مهندسی

پیش‌بینی توان خروجی توربین گازی نیروگاهی در شرایط بار کامل با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه صنعتی ارومیه
10.22075/jme.2026.38657.2885
چکیده
با توجه به نقش توربین‌های گازی در تولید برق و ضرورت پایش دقیق عملکرد نیروگاه‌ها، پیش‌بینی توان خروجی ژنراتور در شرایط عملیاتی واقعی اهمیت زیادی دارد. در این مطالعه، هدف اصلی توسعه یک چارچوب داده‌محور برای پیش‌بینی توان خروجی توربین گازی در حالت بار کامل و بر اساس متغیرهای محیطی ثبت‌شده شامل دمای محیط، فشار محیط و رطوبت نسبی است. داده‌های واقعی ابزار دقیق نیروگاهی پس از تجمیع، پالایش، حذف رکوردهای نامعتبر، شناسایی نقاط مشکوک و نرمال‌سازی، برای آموزش و آزمون مدل‌های یادگیری ماشین به کار گرفته شدند. در این راستا، عملکرد شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و مدل گروهی جنگل تصادفی بررسی و با شاخص‌های میانگین مربعات خطا، میانگین قدرمطلق خطا، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تعیین مقایسه شد. نتایج نشان داد مدل گروهی جنگل تصادفی با کاهش خطای پیش‌بینی و افزایش تطابق با مقادیر اندازه‌گیری‌شده، بهترین عملکرد کلی را دارد. چارچوب پیشنهادی می‌تواند برای پایش هوشمند توان خروجی توربین گازی، برنامه‌ریزی تولید نیروگاه و پشتیبانی از تصمیم‌گیری بهره‌برداری روزانه نیروگاه در محدوده داده‌های موجود استفاده شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Prediction of Power Output of a Power Plant Gas Turbine Under Full-Load Conditions Using Machine Learning Algorithms

نویسندگان English

Ali Hadi
Kamyar Sabri-Laghaie
Saeid Jafarzadeh Ghoushchi
Urmia University of Technology
چکیده English

Given the role of gas turbines in electricity generation and the need for accurate monitoring of power plant performance, predicting generator output power under real operating conditions is of great importance. The main objective of this study is to develop a data-driven framework for predicting the output power of a gas turbine at full-load operation based on recorded environmental variables, including ambient temperature, ambient pressure, and relative humidity. Real power plant instrumentation data were used to train and test machine learning models after aggregation, preprocessing, removal of invalid records, identification of suspicious data points, and normalization. In this regard, the performance of artificial neural networks, support vector regression, random forest, and an ensemble random forest model was evaluated and compared using mean squared error, mean absolute error, root mean squared error, and the coefficient of determination. The results showed that the ensemble random forest model achieved the best overall performance by reducing prediction error and improving agreement with the measured values. The proposed framework can be used for intelligent monitoring of gas turbine output power, power plant generation planning, and supporting daily operational decision-making within the range of the available data.

کلیدواژه‌ها English

Gas turbine
Power output
Full-load operation
Artificial neural network
Support vector regression
Random forest ensemble

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 22 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 13 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 16 شهریور 1405