專利名稱：基于多種約束規(guī)則的火電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于多種約束規(guī)則的火電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配方法。

背景技術(shù)：
目前，火力發(fā)電機(jī)組占全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘康?0％以上，對(duì)不可再生的煤炭資源消耗巨大，因此，深入研究火電機(jī)組的節(jié)能降耗，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配就是節(jié)能降耗的一項(xiàng)重要措施。通過(guò)對(duì)全廠機(jī)組的負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化分配，在滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求和機(jī)組出力限制的條件下，實(shí)現(xiàn)綜合供電成本最小。此外，合理的負(fù)荷優(yōu)化分配還能減輕電網(wǎng)頻繁波動(dòng)給機(jī)組主輔設(shè)備帶來(lái)的損害，提高電廠的安全生產(chǎn)管理水平。因此，負(fù)荷優(yōu)化分配技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，參見(jiàn)[1]馬傳利，張樹(shù)成，崔巨擘，等.大型火電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)的研究[J].動(dòng)力工程，2002，22(4)1875-1878。
廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配問(wèn)題是一種帶有約束條件的高維、非線性優(yōu)化問(wèn)題，其解法歸納起來(lái)，可分為三種類型傳統(tǒng)優(yōu)化方法、隨機(jī)化方法、數(shù)學(xué)優(yōu)化方法。傳統(tǒng)優(yōu)化方法如等微增率法，雖簡(jiǎn)單易行，但要求機(jī)組的煤耗特性曲線連續(xù)上凹且無(wú)拐點(diǎn)，實(shí)際的煤耗特性曲線很難滿足；隨機(jī)化方法包括遺傳方法、模擬退火、禁忌搜索等，在工程應(yīng)用中不易實(shí)現(xiàn)；數(shù)學(xué)優(yōu)化方法如動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等，對(duì)煤耗特性曲線無(wú)要求、結(jié)果精準(zhǔn)，但計(jì)算工作量大、實(shí)時(shí)性差。隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提升，動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的缺點(diǎn)將得以彌補(bǔ)。
目前大多數(shù)實(shí)施負(fù)荷優(yōu)化分配技術(shù)的火電廠采用了動(dòng)態(tài)規(guī)劃法。但是他們的方法中卻很少考慮火電機(jī)組的速率約束、多種經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則，參見(jiàn)[2]郭斌，康松.火電廠各機(jī)組間負(fù)荷調(diào)度實(shí)時(shí)優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究.發(fā)電設(shè)備，2001，26(6)26-30.[2]，或者只考慮了一些經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則，沒(méi)有考慮變負(fù)荷的速率約束，參見(jiàn)[3]沈叢奇，歸一數(shù)，方炯.火電廠全廠負(fù)荷優(yōu)化分配及其控制方式的研究.華東電力，2005，33(3)18-22.[3]，從而造成方法的實(shí)用價(jià)值不高。因此，設(shè)計(jì)出一套滿足經(jīng)濟(jì)性、快速性指標(biāo)，綜合考慮多種經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，是火電廠節(jié)能降耗需要迫切解決的問(wèn)題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于多種約束規(guī)則的火電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配方法。本發(fā)明是建立在廠級(jí)監(jiān)督信息管理系統(tǒng)(SIS)之上的基于多種約束規(guī)則的廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配方法。技術(shù)方案如下 一種基于多種約束規(guī)則的火電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其步驟如下 1)建立可組態(tài)的輸入?yún)?shù)表； 2)建立煤耗特性曲線； 3)進(jìn)行負(fù)荷趨勢(shì)預(yù)測(cè)； 4)保證安全性約束規(guī)則； 5)實(shí)現(xiàn)快速性約束規(guī)則； 6)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則； 7)多約束條件下的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)。
針對(duì)目前火電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配的研究和使用現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、快速性約束的動(dòng)態(tài)規(guī)劃負(fù)荷優(yōu)化分配方法。此方法包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容 1)建立可組態(tài)的輸入?yún)?shù)表；包括如下 負(fù)荷優(yōu)化分配的參數(shù)輸入包括三方面的內(nèi)容，并且這三方面的內(nèi)容均可組態(tài) (1)輸入/輸出信號(hào) 包括RB(鍋爐輔機(jī)故障快速減負(fù)荷)、RD(機(jī)組負(fù)荷指令迫降)、RU(機(jī)組負(fù)荷指令迫升)、BI(負(fù)荷指令閉鎖增)、BD(負(fù)荷指令閉鎖減)，變負(fù)荷速率、實(shí)際負(fù)荷值、實(shí)際負(fù)荷指令值、AGC(自動(dòng)發(fā)電控制)指令值，主蒸汽壓力，發(fā)電煤耗、供電煤耗，全廠總負(fù)荷指令、全廠最大允許總負(fù)荷、全廠最小允許總負(fù)荷、全廠AGC指令請(qǐng)求等； (2)廠級(jí)組態(tài)參數(shù)表 包括機(jī)組臺(tái)數(shù)、變負(fù)荷間隔、煤耗加權(quán)系數(shù)、日負(fù)荷預(yù)測(cè)加權(quán)系數(shù)等 (3)機(jī)組級(jí)組態(tài)參數(shù)表 變負(fù)荷上限、變負(fù)荷下限、機(jī)組穩(wěn)定的負(fù)荷允許變化值、額定負(fù)荷對(duì)應(yīng)磨臺(tái)數(shù)等參數(shù)。
機(jī)組的輸入?yún)?shù)表可以組態(tài)，使此功能模塊的可維護(hù)性大大增強(qiáng)。
2)建立煤耗特性曲線如下； 采用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算煤耗特性曲線。計(jì)算步驟如下 ■對(duì)機(jī)組的可變負(fù)荷范圍進(jìn)行劃分 n0＝(Nmax-Nmin)/Nh 其中，Nmax、Nmin、Nh分別為機(jī)組最大、最小允許負(fù)荷和變負(fù)荷間距。n0為機(jī)組可能運(yùn)行的負(fù)荷工作點(diǎn)數(shù)； ■計(jì)算t0分鐘內(nèi)主要運(yùn)行參數(shù)(主蒸汽壓力等)的方差值，看其是否滿足穩(wěn)定條件； ■若滿足穩(wěn)定條件，則計(jì)算t0分鐘內(nèi)平均負(fù)荷和平均煤耗； ■將當(dāng)前數(shù)據(jù)后推t1分鐘，再次計(jì)算t0分鐘內(nèi)機(jī)組是否穩(wěn)定；若穩(wěn)定，則與上次穩(wěn)定條件下相同負(fù)荷點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，加權(quán)方法如下 Fn0＝k1Fn(l-1)+k2Fnl 其中，F(xiàn)n(l-1)、Fnl、Fn0分別為機(jī)組過(guò)去、當(dāng)前和加權(quán)后n0負(fù)荷點(diǎn)的 煤耗值。k1、k2分別為權(quán)系數(shù)。
對(duì)煤耗特性曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，使之變的比較科學(xué)，從而使負(fù)荷優(yōu)化分配算法更有實(shí)際意義。
3)進(jìn)行負(fù)荷趨勢(shì)預(yù)測(cè)如下； 主要基于日負(fù)荷曲線的統(tǒng)計(jì)平均值進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。基本原理和計(jì)算如下 對(duì)過(guò)去較長(zhǎng)一段時(shí)間tc內(nèi)的日負(fù)荷曲線各個(gè)較短時(shí)間段tb內(nèi)的平均值進(jìn)行平均，得到過(guò)去平均日負(fù)荷曲線初值； 對(duì)過(guò)去一天內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均計(jì)算，由這些tb時(shí)間段內(nèi)平均值連接而成昨天的日負(fù)荷曲線； 對(duì)平均日負(fù)荷初值和昨天的日負(fù)荷曲線進(jìn)行加權(quán)，對(duì)明天負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并一直遞推計(jì)算 Np＝k3Nc+k4Ny 其中，Np、Nc、Ny分別為機(jī)組負(fù)荷預(yù)測(cè)輸出值、初值、昨天值。k3、k4分別為權(quán)系數(shù)。經(jīng)過(guò)遞推計(jì)算，當(dāng)前負(fù)荷預(yù)測(cè)值將變?yōu)橄乱淮呜?fù)荷預(yù)測(cè)的初值。
若中調(diào)給出第二日負(fù)荷變化趨勢(shì)曲線，可以在給定負(fù)荷曲線的基礎(chǔ)上進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)。
根據(jù)負(fù)荷的趨勢(shì)變化曲線，可以提前對(duì)相應(yīng)的設(shè)備啟停作好準(zhǔn)備，從而為指導(dǎo)運(yùn)行發(fā)揮更好的作用。
4)保證安全性約束規(guī)則如下； 負(fù)荷優(yōu)化分配的根本目標(biāo)是節(jié)能降耗，全廠發(fā)電經(jīng)濟(jì)性水平的提升。但前提首先要保證機(jī)組運(yùn)行的安全性，才能保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
與廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配相關(guān)的安全性因素，包括機(jī)組的輔機(jī)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，主要考慮以下內(nèi)容，從以下步驟來(lái)保證安全性 ■協(xié)調(diào)投入 單機(jī)至少投入一種協(xié)調(diào)控制方式，才能參與廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配； ■單機(jī)最大、最小負(fù)荷約束 負(fù)荷分配值不能超出允許的最大、最小負(fù)荷值 ■RB RB發(fā)生時(shí)，本機(jī)將不參與負(fù)荷分配； ■RU RU發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值下降； ■RD RD發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值上升； ■BI BI發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值上升； ■BD BD發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值下降； 5)實(shí)現(xiàn)快速性約束規(guī)則如下； 考慮到不同機(jī)組響應(yīng)負(fù)荷變化的能力不同，對(duì)某臺(tái)機(jī)組所分配的負(fù)荷也應(yīng)該與它這種能力成正比。采用如下公式可以實(shí)現(xiàn)這種方法 其中，Pi為給第i臺(tái)機(jī)組分配的負(fù)荷，Vi為第i臺(tái)機(jī)組實(shí)際可以達(dá)到的變負(fù)荷速率； 機(jī)組的快速性約束規(guī)則，可以保證全廠的負(fù)荷與指令間偏差足夠小，滿足全廠負(fù)荷的上網(wǎng)品質(zhì)。
6)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則如下； 所謂經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則，主要依據(jù)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有較大影響的優(yōu)化規(guī)則，例如下面的規(guī)則 ■全廠負(fù)荷優(yōu)化分配采用輪流調(diào)節(jié)的方法，以投入最少機(jī)組來(lái)完成負(fù)荷調(diào)節(jié)任務(wù)為原則，最大限度地減少機(jī)組變負(fù)荷的頻度； ■在選擇機(jī)組加、減負(fù)荷時(shí)，應(yīng)避免機(jī)組在短時(shí)間內(nèi)反向變負(fù)荷，即機(jī)組完成一次加負(fù)荷任務(wù)后，讓其穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后再去承擔(dān)減負(fù)荷任務(wù)，這樣能防止機(jī)組熱負(fù)荷下波動(dòng)產(chǎn)生的疲勞損耗； 類似這些約束規(guī)則的實(shí)現(xiàn)，可以有效提高機(jī)組設(shè)備及運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
7)多約束條件下的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)如下； 滿足上述安全性、經(jīng)濟(jì)性、快速性約束規(guī)則的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)很復(fù)雜，其原理如下 ■動(dòng)態(tài)規(guī)劃法基本原理，其計(jì)算方法如下 設(shè)Prl為狀態(tài)變量，代表系統(tǒng)負(fù)荷值，Pl為決策變量，代表機(jī)組的發(fā)電功率，F(xiàn)n(Prl)為最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)，即最小耗量函數(shù)，表示系統(tǒng)負(fù)荷為Prl時(shí)第n級(jí)決策完成后系統(tǒng)的總煤耗量。按動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)性原理進(jìn)行遞推計(jì)算的步驟如下 第一級(jí)決策考慮編號(hào)為1(編號(hào)是任意排定的)的機(jī)組參與運(yùn)行時(shí)，這時(shí)最小耗量函數(shù)F1(Pl)即為此機(jī)組的耗量特性 式中，P1min≤Prl＝Pl≤P1max。
第二級(jí)決策考慮編號(hào)為2的機(jī)組與第一級(jí)決策結(jié)果所構(gòu)成的組合，這時(shí)最小耗量函數(shù)為 式中， P2min≤P2≤P2max且P2≠Prl 第n級(jí)決策考慮編號(hào)為n的機(jī)組與n-1級(jí)決策結(jié)果所構(gòu)成的組合，這時(shí)最小耗量函數(shù)為 式中， Pnmin≤Pn≤Pnmax且Pn≠Prl 同時(shí)記錄決策結(jié)果。類似地，可以繼續(xù)第n+1，n+2，…級(jí)決策的計(jì)算，一直到最后一臺(tái)機(jī)組加入運(yùn)行，完成所有的決策。
多約束條件下的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法具體實(shí)現(xiàn)算法如下 ■推導(dǎo)計(jì)算公式求解 推導(dǎo)公式并沒(méi)有明顯的解析式，常用求解方法是離散造表法。計(jì)算分為兩步順序造表、逆序分配。
順序造表是按照i＝1，2，…n的順序，根據(jù)Prn的大小次序，求出與之相對(duì)應(yīng)的Fi*(Pri)和Pi*填入相應(yīng)的表格中；在此基礎(chǔ)上是逆序分配，根據(jù)給定的Pri，由表格按逆序方向求出與之相對(duì)應(yīng)的所有Pi*的值。
◆順序造表 當(dāng)i＝1時(shí)， 此時(shí)P1min≤Pr1≤P1max，并且Pr1和P1分別按間隔d分成多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，于是得到序列 Pr1min，Pr1min+d，Pr1min+2d，…，Pr1max P1min，P1min+d，P1min+2d，…，P1max 遞推公式計(jì)算表(1＝1) 將上式寫為離散形式 設(shè)k＝0，1，2、、、可以得到所以對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將F1*，Pr1，P1*填入上表中。
當(dāng)i＝2時(shí)，遞推公式的離散形式為
式中 取整數(shù) 取整數(shù) 對(duì)于任意給定的l，為算出最優(yōu)的遞推函數(shù)值F2*，需將變量代入上式右邊，通過(guò)計(jì)算比較出

個(gè)括號(hào)中值最小者。括號(hào)中第一項(xiàng)由函數(shù)F2(P2)得到。第二項(xiàng)由前表中第二行F1*數(shù)據(jù)項(xiàng)查得。對(duì)于所有l(wèi)進(jìn)行上述計(jì)算，將結(jié)果填入下表中。
遞推公式計(jì)算表(i＝2) 當(dāng)i＝3，4，、、、n，按照上述計(jì)算方法，我們可以進(jìn)行第3，4，、、、n步的計(jì)算推導(dǎo)，造出與上表現(xiàn)類似的表格。
當(dāng)所有n步計(jì)算和造表完成以后，將所有這些表格匯成總表，如下表 遞推公式計(jì)算表(i＝n)
◆逆序分配 在完成順序造表基礎(chǔ)上，給定全廠總負(fù)荷Prn后，按順序造表的反方向查表，就能求出各臺(tái)機(jī)組的最優(yōu)負(fù)荷Pi*。具體步驟分兩步第一步根據(jù)給定的全廠總負(fù)荷需求Prn，設(shè)n臺(tái)機(jī)組全部投入運(yùn)行，在上表中第3n-2列確定其相應(yīng)的位置若有對(duì)應(yīng)功率值，則由表可直接得到該行第3n-1列對(duì)應(yīng)的Fn*值，由該行第3n列得到對(duì)應(yīng)的n號(hào)機(jī)組所帶的最優(yōu)負(fù)荷值Pn*。
第二步從總負(fù)荷Prn中減去n號(hào)機(jī)組所帶的負(fù)荷值得Pn*得Pr(n-1)，由上表中第3n-5列可以找到相應(yīng)的位置，由3n-4列得到系統(tǒng)最優(yōu)Fn-1*值，由3n-3列得到n-1號(hào)機(jī)組所帶的最優(yōu)負(fù)荷值Pn-1*按此類推，可以查得全部機(jī)組所帶最優(yōu)負(fù)荷值。
本發(fā)明的有益效果(補(bǔ)充發(fā)明的有益效果) 基于多種約束的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，可以在滿足機(jī)組安全性的前提下，大大提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷需求的能力，并使負(fù)荷優(yōu)化分配功能進(jìn)一步實(shí)用化。



圖1是本發(fā)明的廠級(jí)負(fù)荷分配主站圖。
圖2是本發(fā)明的機(jī)組負(fù)荷分配站圖。
圖3是本發(fā)明的方法流程圖。

具體實(shí)施例方式 以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)載體是火電廠SIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。由華電天仁康派SIS的負(fù)荷優(yōu)化分配模塊具體實(shí)現(xiàn)。負(fù)荷優(yōu)化分配模塊的功能及原理見(jiàn)上述三部分，其具體實(shí)現(xiàn)包括以下幾部分。但是下述實(shí)例也只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)，并非限制本發(fā)明，因此，任何應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)的修飾與延伸應(yīng)用，皆不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。負(fù)荷優(yōu)化分配模塊的數(shù)據(jù)來(lái)源是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，例如PI，eDNA，IH等典型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。負(fù)荷優(yōu)化分配模塊一方面從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取需要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，另一方面還要將煤耗特性參數(shù)等計(jì)算點(diǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
計(jì)算站。計(jì)算站主要完成機(jī)組煤耗特性、各機(jī)組優(yōu)化負(fù)荷分配指令等參數(shù)的計(jì)算和存儲(chǔ)。
功能展示。功能展示主要包括兩方面的內(nèi)容(見(jiàn)圖1、圖2) ■負(fù)荷指令和曲線的對(duì)比。包括全廠負(fù)荷指令和全廠總負(fù)荷的曲線對(duì)比，各機(jī)組負(fù)荷指令和實(shí)際負(fù)荷的曲線對(duì)比等；圖1 ■負(fù)荷分配站。包括全廠負(fù)荷指令分配站和各機(jī)組負(fù)荷指令分配站。全廠負(fù)荷指令分配站主要完成向機(jī)組輸出各機(jī)組AGC指令或者優(yōu)化分配指令；機(jī)組負(fù)荷指令分配站完成機(jī)組負(fù)荷分配的手動(dòng)/自動(dòng)切換功能及手動(dòng)設(shè)置該機(jī)組負(fù)荷指令功能。圖2 圖3是本發(fā)明的方法流程，其方法步驟已包括在發(fā)明內(nèi)容中，在此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種基于多種約束規(guī)則的火電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其步驟如下
1)建立可組態(tài)的輸入?yún)?shù)表；
2)建立煤耗特性曲線；
3)進(jìn)行負(fù)荷趨勢(shì)預(yù)測(cè)；
4)保證安全性約束規(guī)則；
5)實(shí)現(xiàn)快速性約束規(guī)則；
6)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則；
7)多約束條件下的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟1)建立可組態(tài)的輸入?yún)?shù)表；包括如下
負(fù)荷優(yōu)化分配的參數(shù)輸入包括三方面的內(nèi)容，并且這三方面的內(nèi)容均可組態(tài)
(1)輸入/輸出信號(hào)
包括RB、RD、RU、BI、BD，變負(fù)荷速率、實(shí)際負(fù)荷值、實(shí)際負(fù)荷指令值、AGC指令值，主蒸汽壓力，發(fā)電煤耗、供電煤耗，全廠總負(fù)荷指令、全廠最大允許總負(fù)荷.全廠最小允許總負(fù)荷、全廠AGC請(qǐng)求；
(2)廠級(jí)組態(tài)參數(shù)表
包括機(jī)組臺(tái)數(shù)、變負(fù)荷間隔、煤耗加權(quán)系數(shù)、日負(fù)荷預(yù)測(cè)加權(quán)系數(shù)；
(3)機(jī)組級(jí)組態(tài)參數(shù)表
變負(fù)荷上限、變負(fù)荷下限、機(jī)組穩(wěn)定的負(fù)荷允許變化值、額定負(fù)荷對(duì)應(yīng)磨臺(tái)數(shù)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟2)建立煤耗特性曲線如下
煤耗特性曲線，計(jì)算步驟如下
■對(duì)機(jī)組的可變負(fù)荷范圍進(jìn)行劃分
n0＝(Nmax-Nmin)/Nh
其中，Nmax、Nmim、Nh分別為機(jī)組最大、最小允許負(fù)荷和變負(fù)荷間距，nO為機(jī)組可能運(yùn)行的負(fù)荷工作點(diǎn)數(shù)；
■計(jì)算t0分鐘內(nèi)主要運(yùn)行參數(shù)的方差值，看其是否滿足穩(wěn)定條件；
■若滿足穩(wěn)定條件，則計(jì)算t0分鐘內(nèi)平均負(fù)荷和平均煤耗；
■將當(dāng)前數(shù)據(jù)后推t1分鐘，再次計(jì)算t0分鐘內(nèi)機(jī)組是否穩(wěn)定；若穩(wěn)定，則與上次穩(wěn)定條件下相同負(fù)荷點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，加權(quán)方法如下
Fn0＝k1Fn(l-1)+k2Fnl
其中，F(xiàn)n(l-1)、Fnl、Fn0分別為機(jī)組過(guò)去、當(dāng)前和加權(quán)后nO負(fù)荷點(diǎn)的煤耗值。k1、k2分別為權(quán)系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟3)進(jìn)行負(fù)荷趨勢(shì)預(yù)測(cè)計(jì)算如下；
對(duì)過(guò)去較長(zhǎng)一段時(shí)間tc內(nèi)的日負(fù)荷曲線各個(gè)較短時(shí)間段tb內(nèi)的平均值進(jìn)行平均，得到過(guò)去平均日負(fù)荷曲線初值；
對(duì)過(guò)去一天內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均計(jì)算，由這些tb時(shí)間段內(nèi)平均值連接而成昨天的日負(fù)荷曲線；
對(duì)平均日負(fù)荷初值和昨天的日負(fù)荷曲線進(jìn)行加權(quán)，對(duì)明天負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并一直遞推計(jì)算
Np＝k3Nc+k4Ny
其中，Np、Nc、Ny分別為機(jī)組負(fù)荷預(yù)測(cè)輸出值、初值、昨天值，k3、k4分別為權(quán)系數(shù)，經(jīng)過(guò)遞推計(jì)算，當(dāng)前負(fù)荷預(yù)測(cè)值將變?yōu)橄乱淮呜?fù)荷預(yù)測(cè)的初值；
若中調(diào)給出第二日負(fù)荷調(diào)度曲線，則在此曲線基礎(chǔ)上進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)及調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟4)保證安全性約束規(guī)則如下；
與廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配相關(guān)的安全性因素，包括機(jī)組的輔機(jī)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，保證安全性步驟如下
■協(xié)調(diào)投入
單機(jī)至少投入一種協(xié)調(diào)控制方式，才能參與廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配；
■單機(jī)最大、最小負(fù)荷約束
負(fù)荷分配值不能超出允許的最大、最小負(fù)荷值
■RB
RB發(fā)生時(shí)，本機(jī)將不參與負(fù)荷分配；
■RU
RU發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值下降；
■RD
RD發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值上升；
■BI
BI發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值上升；
■BD
BD發(fā)生時(shí)，本機(jī)不允許分配負(fù)荷值下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟5)實(shí)現(xiàn)快速性約束規(guī)則如下；
考慮到不同機(jī)組響應(yīng)負(fù)荷變化的能力不同，對(duì)某臺(tái)機(jī)組所分配的負(fù)荷也應(yīng)該與它這種能力成正比，采用如下公式可以實(shí)現(xiàn)這種方法
其中，Pi為給第i臺(tái)機(jī)組分配的負(fù)荷，Vi為第i臺(tái)機(jī)組實(shí)際可以達(dá)到的變負(fù)荷速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟6)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則如下；
■全廠負(fù)荷優(yōu)化分配采用輪流調(diào)節(jié)的方法，以投入最少機(jī)組來(lái)完成負(fù)荷調(diào)節(jié)任務(wù)為原則，最大限度地減少機(jī)組變負(fù)荷的頻度；
■在選擇機(jī)組加、減負(fù)荷時(shí)，應(yīng)避免機(jī)組在短時(shí)間內(nèi)反向變負(fù)荷，即機(jī)組完成一次加負(fù)荷任務(wù)后，讓其穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后再去承擔(dān)減負(fù)荷任務(wù)，這樣能防止機(jī)組熱負(fù)荷下波動(dòng)產(chǎn)生的疲勞損耗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟7)多約束條件下的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)如下
設(shè)Prl為狀態(tài)變量，代表系統(tǒng)負(fù)荷值，Pl為決策變量，代表機(jī)組的發(fā)電功率，F(xiàn)n(Prl)為最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)，即最小耗量函數(shù)，表示系統(tǒng)負(fù)荷為Prl時(shí)第n級(jí)決策完成后系統(tǒng)的總煤耗量，按動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)性原理進(jìn)行遞推計(jì)算的步驟如下
第一級(jí)決策考慮編號(hào)為1的機(jī)組參與運(yùn)行時(shí)，這時(shí)最小耗量函數(shù)F1(Pl)即為此機(jī)組的耗量特性
式中，P1min≤Prl＝Pl≤P1max
第二級(jí)決策考慮編號(hào)為2的機(jī)組與第一級(jí)決策結(jié)果所構(gòu)成的組合，這時(shí)最小耗量函數(shù)為
式中，
P2min≤Prl≤P2max且Prl≠Pl
第n級(jí)決策考慮編號(hào)為n的機(jī)組與n-1級(jí)決策結(jié)果所構(gòu)成的組合，這時(shí)最小耗量函數(shù)為
式中，
Pkmin≤Pl≤Pkmax且Prl≠Pl
同時(shí)記錄決策結(jié)果，類似地，可以繼續(xù)第n+1，n+2，...級(jí)決策的計(jì)算，一直到最后一臺(tái)機(jī)組加入運(yùn)行，完成所有的決策。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，步驟7)多約束條件下的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法具體實(shí)現(xiàn)算法如下
推導(dǎo)計(jì)算公式求解，采用離散造表法，計(jì)算分為兩步順序造表、逆序分配
順序造表是按照1＝1，2，...n的順序，根據(jù)Prn的大小次序，求出與之相對(duì)應(yīng)的Fl*(Prl)和Pl*填入相應(yīng)的表格中；在此基礎(chǔ)上是逆序分配，根據(jù)給定的Prl，由表格按逆序方向求出與之相對(duì)應(yīng)的所有Plk的值
◆順序造表
當(dāng)1＝1時(shí)，
此時(shí)Pln in≤Prl≤Pln ax，并且Prl和Pl分別按間隔d分成多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，
于是得到序列
Prln in，Prln in+d，Prln in+2d，...，Prln in
Plmin，Plmin+d，Plmin+2d，...，Plmln
將上式寫為離散形式
設(shè)k＝0，1，2、、、可以得到所以對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將Fl*，Pl，Pl*填入上表中，
當(dāng)1＝2時(shí)，遞推公式的離散形式為
式中
L＝0，1，2......θ1
M＝0，1，2......，θm
對(duì)于任意給定的1，為算出最優(yōu)的遞推函數(shù)值F2*，需將變m＝0，1，2，， 、、、θm代入上式右邊，通過(guò)計(jì)算比較出θm+1個(gè)括號(hào)中值最小者，括號(hào)中第一項(xiàng)由函數(shù)F2(P2)得到，第二項(xiàng)由前表中第二行Fl*數(shù)據(jù)項(xiàng)查得，對(duì)于所有1進(jìn)行上述計(jì)算，將結(jié)果填入表中
當(dāng)1＝3，4，、、、n，按照上述計(jì)算方法，我們可以進(jìn)行第3，4，、、、n步的計(jì)算推導(dǎo)，造出與上表現(xiàn)類似的表格
當(dāng)所有n步計(jì)算和造表完成以后，將所有這些表格匯成總表，
◆逆序分配
在完成順序造表基礎(chǔ)上，給定全廠總負(fù)荷Prn后，按順序造表的反方向查表，就能求出各臺(tái)機(jī)組的最優(yōu)負(fù)荷Pl*。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于，所述求出各臺(tái)機(jī)組的最優(yōu)負(fù)荷Pl*，具體步驟分兩步
第一步根據(jù)給定的全廠總負(fù)荷需求Prn，設(shè)n臺(tái)機(jī)組全部投入運(yùn)行，在上表中第3n-2列確定其相應(yīng)的位置若有對(duì)應(yīng)功率值，則由表可直接得到該行第3n-1列對(duì)應(yīng)的值，由該行第3n列得到對(duì)應(yīng)的n號(hào)機(jī)組所帶的最優(yōu)負(fù)荷值；
第二步從總負(fù)荷Prn中減去n號(hào)機(jī)組所帶的負(fù)荷值得Pn*得Pr(n-1)，由上表中第3n-5列可以找到相應(yīng)的位置，由3n-4列得到系統(tǒng)最優(yōu)Fn-1*值，由3n-3列得到n-1號(hào)機(jī)組所帶的最優(yōu)負(fù)荷值Pn-1*
按此類推，可以查得全部機(jī)組所帶最優(yōu)負(fù)荷值。
全文摘要
本發(fā)明涉及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于多種約束規(guī)則的火電廠廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配方法。包括；1)建立可組態(tài)的輸入?yún)?shù)表；2)建立煤耗特性曲線；3)進(jìn)行負(fù)荷趨勢(shì)預(yù)測(cè)；4)保證安全性約束規(guī)則；5)實(shí)現(xiàn)快速性約束規(guī)則；6)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性約束規(guī)則；7)多約束條件下的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明主要針對(duì)具有兩臺(tái)以上燃煤火電機(jī)組的電廠，協(xié)助運(yùn)行值長(zhǎng)進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度，降低設(shè)備損耗，降低發(fā)電煤耗，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)G06Q50/06GK101206754SQ20061016556
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者曾德良, 陳彥橋 申請(qǐng)人:北京華電天仁電力控制技術(shù)有限公司