一种热电负荷优化分配方法、系统、电子设备及介质与流程

本发明涉及发电厂节能优化，特别是涉及一种热电负荷优化分配方法、系统、电子设备及介质。

背景技术：

1、近年来随着分散小锅炉、高能耗低容量机组的不断淘汰，对于热电联产机组的需求愈加迫切，大型热电联产机组在降碳环保及能源分级利用均能起到积极的促进作用。

2、热电联产机组用户包括电负荷用户和热负荷用户，对于给定的负荷总量，发电厂需要根据自身条件安排机组负荷，这就涉及厂级经济负荷调度的问题，即根据机组运行特性确定各机组最佳热电负荷分配，使全厂煤耗最低，实现最佳经济运行方案。

3、目前基于厂级热电负荷优化分配的算法主要有等微增率法、线性规划类算法和遗传算法等。等微增率法按机组煤耗微增率从小到大的顺序将负荷依次分给各机组，但在实际应用中其对机组性能曲线单调递增和可微的严苛要求限制了进一步的发展，尤其对于热电联产机组负荷分配的解决显得更加困难。线性规划类算法主要有动态规划法、线性规划法、非线性规划法等，动态规划法属于多级决策方法，可较好地适应负荷变化，选择机组台数、承荷大小和开停次序，灵活性较强，但计算过程繁琐，计算量大；线性规划法相对模型简单，计算速度快，但精度较低；非线性规划法则与前者正好相反，计算度快，精度高，但是模型复杂，变量数较多导致优化效果不佳，还容易产生组合爆炸现象。还有大量基于仿生学的算法，如遗传算法、免疫算法、粒子群算法和蚁群优化算法等，这类算法总体来说智能程度高，计算速度快，模型相对并不复杂，但是缺点也很明显，计算精度相对低，收敛性稳定性较差，容易陷入局部最优。

4、现有的优化算法在解决厂级热电负荷优化分配的应用中均存在一定的问题，因此，有必要对这一问题做进一步的研究，寻求一种快速准确稳定性好的算法。

5、等微增率法按机组煤耗微增率从小到大的顺序将负荷依次分给各机组，但在实际应用中其对机组性能曲线单调递增和可微的严苛要求限制了进一步的发展，尤其对于热电联产机组负荷分配的解决显得更加困难。线性规划类算法主要有动态规划法、线性规划法、非线性规划法等，动态规划法属于多级决策方法，可较好地适应负荷变化，选择机组台数、承荷大小和开停次序，灵活性较强，但计算过程繁琐，计算量大；线性规划法相对模型简单，计算速度快，但精度较低；非线性规划法则与前者正好相反，计算度快，精度高，但是模型复杂，变量数较多导致优化效果不佳，还容易产生组合爆炸现象。还有大量基于仿生学的算法，如遗传算法、免疫算法、粒子群算法和蚁群优化算法等，这类算法总体来说智能程度高，计算速度快，模型相对并不复杂，但是缺点也很明显，计算精度相对低，收敛性稳定性较差，容易陷入局部最优。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种热电负荷优化分配方法、系统、电子设备及介质，能够在给定的全厂总负荷下，根据机组运行特性确定各机组最佳热电负荷分配方案，使全厂煤耗最低。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种热电负荷优化分配方法，所述方法包括：

4、根据给定的全厂总负荷，确定供热系统工况；

5、根据单机分项煤耗率，确定单机综合煤耗率；所述单机分项煤耗率包括发电标准煤耗率和供热标准煤耗率；

6、根据所述单机综合煤耗率，确定全厂综合标准煤耗率；

7、以所述全厂综合标准煤耗率最小为目标建立目标函数；

8、根据所述供热系统工况，确定所述目标函数的约束条件；所述目标函数的约束条件为供热系统工况下单台机组热负荷和单台机组电功率的可调范围；

9、根据所述约束条件，基于鸟枪法计算所述目标函数的最优解，确定最优热电负荷分配方案。

10、可选地，所述发电标准煤耗率为：

11、

12、所述供热标准煤耗率为：

13、

14、其中，pei为第i台机组发电功率，qhij为第i台机组供热量，为第i台机组发电标准煤耗量，为第i台机组供热标准煤耗量，ηtp(ei)为第i台机组发电热效率，ηtp(hij)为第i台机组供热热效率。

15、可选地，所述单机综合煤耗率为：

16、

17、其中，为单机综合标准煤耗率，为第i台机组发电标准煤耗率，为第i台机组供热标准煤耗率。

18、可选地，所述全厂综合标准煤耗率为：

19、

20、其中，为全厂综合标准煤耗率，为单机综合标准煤耗率，pei为第i台机组发电功率，qhij为第i台机组供热量。

21、可选地，所述目标函数为：

22、

23、其中，为全厂综合标准煤耗率，pei为第i台机组发电功率，qhij为第i台机组供热量，为单机综合标准煤耗率。

24、根据单台机组设计供热抽汽量，确定单台机组最大热负荷和单台机组最小热负荷；

25、根据所述供热系统工况，确定单台机组的最大蒸发量、最小蒸发量和最小凝汽量；

26、根据所述单台机组的最大蒸发量，确定单台机组最大电功率；

27、根据所述单台机组的最小蒸发量和所述单台机组的最小凝汽量，确定单台机组最小电功率；

28、根据所述单台机组最大热负荷、所述单台机组最小热负荷、所述单台机组最大电功率和所述单台机组最小电功率，确定所述目标函数的约束条件；所述目标函数的约束条件为供热系统工况下单台机组热负荷和单台机组电功率的可调范围。

29、可选地，所述根据所述约束条件，基于鸟枪法计算所述目标函数的最优解，确定最优热电负荷分配方案，具体包括：

30、从发电厂sis系统中获取单台机组在所述约束条件下的历史运行工况；

31、按照设定的时间步长对所述历史运行工况离散化，得到离散化工况点；

32、对所述离散化工况点进行稳态判断；

33、当所述离散化工况点为稳态时，所述离散化工况点为稳态离散工况点；

34、采用发电厂原则性热力系统计算方法中的定功率计算法，计算各所述稳态离散工况点的煤耗率，得到单机分项煤耗率；

35、对所述单机分项煤耗率和对应的所述稳态离散工况点热负荷和电功率进行曲面拟合，根据得出机组单机煤耗特性；其中，为机组单机煤耗特性，为第i台机组发电标准煤耗率，为第i台机组供热标准煤耗率；

36、根据所述机组单机煤耗特性，确定满足所述约束条件的多种运行方案；

37、根据所述多种运行方案，计算所述目标函数的最优解，得到数值最小的全厂综合标煤耗率；

38、根据所述数值最小的全厂综合标准煤耗率对应的运行方案，确定最优热电负荷分配方案。

39、一种热电负荷优化分配系统，应用于上述的热电负荷优化分配方法，所述系统包括：

40、供热系统工况确定模块，用于根据给定的全厂总负荷，确定供热系统工况；

41、单机综合煤耗率确定模块，用于根据单机分项煤耗率，确定单机综合煤耗率；所述单机分项煤耗率包括发电标准煤耗率和供热标准煤耗率；

42、全厂综合标准煤耗率确定模块，用于根据所述单机综合煤耗率，确定全厂综合标准煤耗率；

43、目标函数建立模块，用于以所述全厂综合标准煤耗率最小为目标建立目标函数；

44、约束条件确定模块，用于根据所述供热系统工况，确定所述目标函数的约束条件；所述目标函数的约束条件为供热系统工况下单台机组热负荷和单台机组电功率的可调范围；

45、分配方案确定模块，用于根据所述约束条件，基于鸟枪法计算所述目标函数的最优解，确定最优热电负荷分配方案。

46、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的热电负荷优化分配方法。

47、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的热电负荷优化分配方法。

48、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

49、本发明提供的一种热电负荷优化分配方法，包括：根据给定的全厂总负荷，确定供热系统工况；根据单机分项煤耗率，确定单机综合煤耗率；单机分项煤耗率包括发电标准煤耗率和供热标准煤耗率；根据单机综合煤耗率，确定全厂综合标准煤耗率；以全厂综合标准煤耗率最小为目标建立目标函数；根据供热系统工况，确定目标函数的约束条件；目标函数的约束条件为供热系统工况下单台机组热负荷和单台机组电功率的可调范围；根据约束条件，基于鸟枪法计算目标函数的最优解，确定最优热电负荷分配方案。本发明在给定全厂总负荷的情况下，以全厂综合标准煤耗率最小为目标建立目标函数，根据机组运行特性，基于“鸟枪法”计算目标函数的最优解，确定热电联产机组间热电负荷的最优分配方案，应用该方案使全厂煤耗最低。