[發明專利]一種熱電聯產供熱機組熱電負荷優化方法

有效

• 申請號: 202110673852.7
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113250768B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 陳超;裴彬;宮玉柱;薛菲;鄢烈祥;周力;劉立柱;彭愿
• 申請（專利權）人: 漢谷云智（武漢）科技有限公司
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01K17/02;F01D13/02;F01D15/10;F01D21/00;F01D25/00;F24D19/10;G06N3/00;G06Q10/04;G06Q50/06;H02J3/06
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 胡江

1.一種熱電聯產供熱機組熱電負荷優化方法，其特征在于包括如下步驟:

步驟1：基于OPC接口標準實時采集熱電機組的運行數據；

步驟2：通過剔除異常值、穩態分析及相關性分析進行數據預處理，剔除異常和非穩態的數據，以提高建模的精確度；

步驟3：分析汽輪機進汽量D與發電量W、抽汽量E的關系，建立汽輪機特性方程特性模型，并應用統計回歸方法求解得到特性系數；

步驟4：在滿足供熱蒸汽量、用電需求的前提下，以產汽、買電和賣電的綜合成本最小為優化目標，并考慮特性方程約束、熱電供需平衡約束、供熱需求約束、抽汽約束、買賣電約束、汽輪機進 汽壓力約束、參數上下限約束，建立優化模型；

步驟5：以“汽輪機進汽流量”為衡量機組運行狀態的標準，用滑動窗口法，對機組當前運行數據按照時間序列進行穩態分析，若當前機組非穩態運行，則不進行優化，若當前機組穩態運行，則進行優化計算；

步驟6：運用列隊競爭算法進行優化計算；

步驟7：基于OPC接口，將列隊競爭算法優化計算得到的優化方案，實時寫入DCS系統中，實現對機組運行的閉環優化。

2.根據權利要求1所述的熱電聯產供熱機組熱電負荷優化方法，其特征在于，所述步驟1中運行數據包括各鍋爐主汽流量、各鍋爐主汽壓力、各汽輪機進汽流量、各汽輪機進汽壓力、各汽輪機抽汽流量、各發電機發電量、各電網買賣電量、各電網用電量、供熱蒸汽需量。

3.根據權利要求1所述的熱電聯產供熱機組熱電負荷優化方法，其特征在于，所述步驟2中剔除異常值的方法為：刪除鍋爐系統運行數據中的NAN空數據、數值為0及違反常理的異常值的數據。

4.根據權利要求1所述的熱電聯產供熱機組熱電負荷優化方法，其特征在于: 所述步驟2中穩態分析的方法為：以“鍋爐主蒸汽流量”為衡量鍋爐運行狀態的標準，用滑動窗口法，對鍋爐運行數據按照時間序列進行穩態分析，從數據的開始時間位置往后取一段時間內的運行數據作為一個窗口，計算窗口內數據的波動情況，若“鍋爐主蒸汽流量”波動較大，則認為窗口內數據處于非穩態，不保留數據；否則數據處于穩態，保留數據；以此流程從開始時間點滑動到結束時間點，得到所有的鍋爐穩態數據，

計算公式如下：

式中：δ表示窗口內鍋爐主蒸汽流量的標準差；t表示開始時間；N表示滑動窗口的寬度； 表示從t到t+N-1之間鍋爐主蒸汽流量的均值；x_t表示第t個鍋爐主蒸汽流量的值；λ為主蒸汽流量波動范圍。

5.根據權利要求4所述的熱電聯產供熱機組熱電負荷優化方法，其特征在于: 所述步驟2中相關性分析的方法為：運用相關系數法對各操作變量與鍋爐效率進行相關性分析，并按相關性強弱進行排序，保留相關性強的主要操作變量；相關系數是反應變量之間關系密切程度的統計指標，相關系數的取值區間在1到-1之間；1表示兩個變量完全線性相關，-1表示兩個變量完全負相關，0表示兩個變量不相關,數據越趨近于0表示相關關系越弱,以下是相關系數的計算公式：

其中r_xy表示樣本相關系數，Sxy表示樣本協方差，Sx表示X的樣本標準差，Sy表示Y的樣本標準差；下面分別是Sxy協方差和Sx和Sy標準差的計算公式；由于是樣本協方差和樣本標準差，因此分母使用的是n-1；

Sxy樣本協方差計算公式：

Sx樣本標準差計算公式：

Sy樣本標準差計算公式：

。

6.根據權利要求1所述的熱電聯產供熱機組熱電負荷優化方法，其特征在于: 所述步驟3中汽輪機特性方程建模的方法為：

分析汽輪機進汽量D與發電量W、抽汽量E的關系，建立汽輪機組的特性模型為：

汽輪機組的特性模型如公式所示：

D=a+b×W +c×E

其中，a、b、c為特性系數，用于反映汽輪機效率；基于汽輪機組準確原始數據中汽輪機進汽量D與發電量W、抽汽量E數據，應用統計回歸方法求解得到特性系數。