CN101373383A - 基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法 - Google Patents

Abstract

基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法用于母管制并列运行方式下的锅炉、汽轮机群组负荷的经济分配控制，可方便地通过监督与控制两级计算机系统结构实现，具有分配控制快速性好、母管压力波动小、煤耗降低显著的特点。当母管制热电厂的控制系统对其并列运行机组进行负荷分配时，该控制方法包括以下步骤：第一步：在每个定时负荷分配时刻，按就近原则划分流量供需平衡组，第二步：在每个定时负荷分配时刻，根据给定负荷指令执行全局负荷经济分配任务，第三步：在稳定运行过程中，判断是否有新的升降负荷指令出现，第四步：在运行过程中，判断是否有故障停炉信号出现；第五步：在运行过程中，判断是否有故障停机信号出现。

Description

基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法

技术领域

本发明涉及电站机组负荷协调分配控制方法，尤其涉及母管制并列运行发电机组负荷的经济和协调分配控制方法。

背景技术

目前我国石油、化工、造纸、印染等行业的自备电厂主要以热电厂为主，由于生产过程中需要消耗大量蒸汽，这些自备电厂大都采用母管制并列运行方式，据不完全统计，我国现有母管制电厂有2000多家。我国电力工业管理体制正在逐步引入竞争机制，节能降耗成为降低电力生产成本的重要因素之一。对并列运行机组而言，通过合理的机组间负荷优化分配，降低整体能耗以提高经济效率的手段，不需要进行大规模的系统改造，只需在已有的计算机控制系统上稍加改进，具有投资少、见效快的特点，是一项有发展前景的节能技术。

在母管制热电厂中，若干台锅炉并列运行同时向同一母管供汽，如附图1所示，其生产任务是向热用户和电用户输送质量合格的电能和热能，而输送量的大小受控于热用户和电用户。电厂调度必须根据用户需求调整机组负荷，不同的调整方案将使电厂的煤耗总量不同。负荷经济分配是在安全运行的基础上，从众多的可行方案中找到使得电厂在满足热、电负荷要求的前提下，全厂总煤耗量最小的负荷分配方案。

国内外公开文献表明，现有的母管制并列运行机组的负荷经济分配运行流程可以概括为：首先，确定电厂的总发电负荷和总供热负荷；其次按照一定的优化分配方法对汽轮机分场运行的各台汽轮发电机组进行热、电负荷分配，从而得到各台汽轮机的汽耗量以及该电厂的总汽耗量；然后根据总汽耗量对锅炉分场并列运行的各台锅炉进行热负荷分配，并下达负荷指令到各锅炉控制器执行，使电厂总的燃料消耗量最小。

上述方法产生的负荷分配指令在实际系统中使用时，易造成母管压力波动大、不易调整至平衡点等问题，因此实用性不强，而且实际上并未达到总燃料消耗量最小的目标。原因在于：汽轮机分场或锅炉分场分别进行优化分配时，都采用了平面化的分配方式，即对参予分配的锅炉/汽轮机群一次性整体分配全部热、电负荷。这种从整体目标出发，按照某种优化算法得到的分配结果，理论上可达到最优，而实际上该优化结果只是在考虑了母管上总体能量供需平衡时得到的，未考虑保持母管上局部能量供需平衡的条件。而母管上局部能量供需平衡状况对母管压力会造成很大影响，当局部不平衡时，管路中就会增加流动损失，而作为负荷分配指令，若出现局部供需不平衡，则造成的蒸汽流动损耗是长期的，会持续引起系统经济性下降。例如，汽轮机分配得到最大负荷指令，其母管位置相邻的锅炉所分配的负荷却可能较少，则以该汽轮机为中心的局部母管段上，就出现了蒸汽供需不平衡，为达到平衡，所需弥补的那部分蒸汽要通过母管从较远的锅炉传输过来，这部分流动所产生的能量损失考虑进去，结果就不为最优分配了。如图1所示的九炉六机母管系统中，假设汽轮机1的汽耗特性最好，因此承担最大份额的负荷，而其附近的锅炉煤耗特性不好，现有方法分配其承担的供汽量必然较少，可能无法满足汽轮机1的负荷需求，而需要从较远的锅炉通过较长的管道传输供汽，假设汽轮机1从附近锅炉供汽不足的部分由炉1供给，则蒸汽传输的损耗造成经济性下降，而且这种局部不平衡的供需关系抗干扰能力差，如有波动会使母管沿途各点压力产生较大变化，引起各台锅炉输出蒸汽流量改变，造成母管压力难于控制。

现有方法优化分配时没有考虑母管上机、炉相对位置分布、相距距离的影响，由于全局最优不能保证局部最优，而局部非最优产生的附加代价使全局优化指令在实际执行时得不到燃料消耗量最小的结果。并且当外界负荷需求经常改变时，母管上的局部不平衡状况随负荷分配指令出现频繁变化，不同态势的不平衡分布使得通过母管联系而动态耦合的锅炉/汽轮机参数长时间的波动，影响运行的安全性和经济性。综上所述，现有的负荷分配方法是需要改进的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于流量平衡组负荷的经济分配控制方法，解决现有的母管制机组负荷经济分配方法不能保证母管局部流量供需平衡的缺点及其所带来的燃料耗量升高、母管压力难于控制等一系列经济性和安全性方面的不良影响。

技术方案：本发明提供一种能够同时满足母管局部和全局流量平衡及耗量最优的负荷分配方法，用于母管制并列运行方式下的锅炉、汽轮机群组负荷的经济分配控制，可方便地通过监督与控制两级计算机系统结构实现，具有分配控制快速性好、母管压力波动小、煤耗降低显著的特点。

本发明采用如下技术方案：

当母管制热电厂的控制系统对其并列运行机组进行负荷分配时，该控制方法包括以下步骤：

第一步：在每个定时负荷分配时刻，按就近原则划分流量供需平衡组，简称为流量平衡组，以此作为实施局部负荷经济分配的基本单元，

第二步：在每个定时负荷分配时刻，根据给定负荷指令执行全局负荷经济分配任务，负荷指令按照汽轮机分场—>流量平衡组—>各台锅炉的纵向分配顺序，进行系统全局分级递阶负荷经济分配，

第三步：在稳定运行过程中，判断是否有新的升降负荷指令出现，如果有新的升降负荷指令，且定时负荷分配时刻未到时，启动负荷调整任务，根据系统负荷裕量在各平衡组的分布情况，对负荷分配指令进行局部调整，机炉负荷指令需同时调整，

第四步：在运行过程中，判断是否有故障停炉信号出现；如果有故障停炉信号，则启动局部负荷分配任务，根据系统负荷裕量在平衡组间的分布关系及故障源所在位置，局部调整流量平衡组和负荷分配指令，按情况分为只在故障源平衡组内调整负荷指令，不影响其它平衡组；或重新组合流量平衡组，再调整机、炉负荷分配指令，

第五步：在运行过程中，判断是否有故障停机信号出现；如果有故障停机信号，则启动局部负荷分配任务，根据系统负荷裕量在平衡组间的分布关系及故障源所在位置，局部调整负荷分配指令，按情况分为只在故障源平衡组内调整负荷指令，不影响其它平衡组；或在多个流量平衡组间按优先顺序调整机、炉负荷分配指令。

划分流量平衡组的方法为：

母管制热电厂的设计遵循就近原则，即将母管上连接的锅炉和汽轮机按地理位置划分为若干组，每组按炉机比例m:n进行配置，其中m≥2，n≥2，m≥n；组内锅炉与汽机的额定容量保证正常运行时每组的锅炉供汽量能够满足本组汽机的最大耗汽量；根据上述原则划分的若干个组称为流量供需平衡组，简称流量平衡组，以之作为实施局部负荷经济分配的基本单元；当有停炉故障出现时，若原来划分的平衡组内部不再满足稳态流量自给平衡关系，或者停炉位置对相邻组影响不可忽略时，重新划分平衡组，将原相邻平衡组合并为一个大平衡组；在每次定时负荷分配任务的开始，按就近原则重新划分平衡组。

全局分级递阶负荷经济分配方法包括以下步骤：

3a.汽机分厂负荷经济分配：在热电厂所需的热、电负荷确定后，以汽轮机分场给定负荷需求为约束条件，以汽耗量最低为优化目标，运用计算机免疫遗传优化算法，依据各汽轮机的汽耗特性，计算出每台汽轮机所应承担的负荷分配量即汽耗量，

3b.计算各流量平衡组的锅炉负荷总量：将每一流量平衡组内几台汽轮机的汽耗量组合，求出各平衡组的负荷分配量即汽耗量；由每一流量平衡组的负荷分配量，求得本流量平衡组的锅炉总负荷需求量；并将此锅炉总负荷需求量作为平衡组的优化分配约束条件；

3c.流量平衡组内锅炉负荷经济分配：以每组的锅炉总负荷需求量及锅炉安全运行负荷限为约束条件，以燃料最低消耗量为优化目标，运用计算机免疫遗传优化算法，依据各锅炉的煤耗特性，计算出组内各炉所应承担的负荷分配量即产汽量，使对应系统最小汽耗量的各平衡组内的燃料消耗量最小，即得到局部负荷最优分配结果，同时也得到了在满足给定负荷指令、汽耗最小和母管压力波动最小条件下的煤耗最小的全局负荷经济分配结果，

3d.向各炉负荷及压力控制系统提交负荷经济分配结果。

运行中出现新的升降负荷指令时，局部调整原负荷分配指令的方法包括以下步骤，

当升降负荷指令ΔN大于系统设定阈值ΔN₀时，即ΔN>ΔN₀，为大范围升降负荷，实施全局分级递阶负荷经济分配方法；当ΔN≤ΔN₀时，执行下述升降负荷时的局部负荷调整方法，

4a.当需要升负荷ΔN时，设母管系统升负荷裕量为ΔN_max，若ΔN≥ΔN_max，则将运行中的锅炉和汽轮机均加至满负荷；同时将未满足的负荷应增量送至另一机组启停优化任务；

4b.当需要升负荷ΔN时，设系统升负荷裕量为ΔN_max，若ΔN<ΔN_max，执行以下步骤：

4b1.对ΔN进行平衡组间分配，按各组升负荷裕量从小到大的优先级依次选择平衡组分配负荷，当前选中的平衡组所增加负荷指令为该组升负荷裕量和剩余未分配升负荷指令之中较小者，直到负荷增量ΔN分配完成，

4b2.在负荷指令被调整的各组内重新分配机炉负荷，以调整后的负荷指令与单机运行范围为约束条件，以汽耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各汽轮机；以调整后的负荷指令与单炉运行范围为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各锅炉。

4c.当需要降负荷ΔN时，设系统降负荷裕量为ΔN_max，降负荷裕量为当前负荷与系统安全运行下限负荷之差值，若ΔN<ΔN_max，执行以下步骤：

4c1.对ΔN进行平衡组间分配，按各组降负荷裕量从大到小的优先级依次选择平衡组分配负荷，当前选中的平衡组所减低负荷指令为该组降负荷裕量和剩余未分配降负荷指令之中较小者，直到负荷减量ΔN分配完成，

4c2.在负荷指令被调整的各组内重新分配机炉负荷，以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以汽耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各汽轮机；以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各锅炉，

4d.当需要降负荷ΔN时，设系统降负荷裕量为ΔN_max，若ΔN≥ΔN_max，则将运行中的锅炉和汽轮机降至安全运行负荷下限，并为另一机组启停优化任务的执行提供有关条件信号。

运行中出现故障停炉信号时，局部调整流量平衡组和负荷分配指令的方法，包括以下步骤，

5a.当某台锅炉故障停，该炉负荷为ΔN，若该炉不位于相邻两平衡组边界时，根据系统设计原则，平衡组内锅炉裕量满足调整，以煤耗最优为目标，以原负荷量和运行锅炉负荷限为约束条件，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内其余锅炉负荷，汽轮机分场负荷不变，

5b.当某台锅炉故障停，该炉负荷为ΔN，若该炉位于相邻两平衡组边界时，停炉对相邻组也有较大影响，执行步骤如下：

5b1.把此两组内其余的锅炉和汽轮机合并为一个新的平衡组，

5b2.按两组原负荷之和重新在合并后的新组中分配负荷，以两组原负荷之和与锅炉安全运行限为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内锅炉，汽机分场不变，

5c.当某平衡组内有多台锅炉停运时，本平衡组内部不再满足稳态流量自给平衡关系，执行步骤如下：

5c1.停炉组合并性能好的一个相邻组为新的平衡组，合并直至新组内部能够满足稳态流量自给平衡或系统整体已合并为一个平衡组；

5c2.求出停炉负荷总量与当前停炉组总升负荷裕量之差ΔN_l，若ΔN_l>0则对停炉组内汽轮机进行减负荷ΔN_l的最优分配，否则汽机分场不变；以煤耗量最优为目标，以组成新平衡组的各汽轮机负荷之和及锅炉安全运行限为约束条件，运用计算机免疫遗传优化算法进行该新平衡组内锅炉负荷最优分配。

运行中出现故障停机信号时，局部调整原负荷分配指令的方法包括以下步骤，

6a.当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统内其它各台汽轮机都带满负荷，即汽轮机升负荷总裕量ΔN_max＝0，则令故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷，

6b.当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统中汽轮机升负荷总裕量ΔN_max>＝ΔN，则执行以下步骤：

6b1.按就近原则分配汽轮机负荷，从停机点向两侧汽轮机依次分配，就近优先带满，使分配的汽轮机台数最少；

6b2.锅炉分场不变，

6c.当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统中汽轮机升负荷总裕量为ΔN_max，且0<ΔN_max<ΔN，则执行以下步骤：

6c1.令故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷；

6c2.将其余平衡组运行中的汽轮机加至最大负荷；

6c3.按汽机负荷增量增加其相邻运行性能好的锅炉负荷量，按原锅炉裕量从小到大优先增加负荷。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)分配合理

该负荷优化分配方法由于引入了流量平衡组的分层分配，加入了对母管上机、炉相对位置分布、相距距离影响的考虑，分配结果完全符合实际情况，比现有方法更为合理，减少了不平衡状态在母管上的分布，消除了可避免的流动损失，使工质流动状况良好。

2)快速性好、母管压力波动小、煤耗降低显著

由于该方法是一种同时满足母管局部和全局能量平衡及耗量最优的负荷分配方法，因此具有分配控制快速性好、母管压力波动小、煤耗降低显著的特点。在大范围负荷调整分配时，仍能够保证母管压力波动≤±0.1MPa的范围。典型工况下获得煤耗率比现有负荷分配方法获得的煤耗率降低约1.8％左右。这些特点增强了系统的运行稳定性，延缓了设备老化，提高了母管制系统的经济性和安全性。

3)投资少，易于实现。

直接利用电厂现有控制系统的功能和资源，不需要额外的硬件投资。负荷分配算法模块可以装入监督与控制两级计算机系统的监督级，也可装入电厂SIS中运行。

附图说明

图1为一个九炉六机并列运行母管系统的结构示意图，

图2为一个能够实施本发明的计算机监督控制系统结构图，

图3为本发明基于流量平衡组的分级递阶负荷经济分配方法示意图，

图4为本发明的负荷经济分配控制流程图。描述了总体控制流程，

图5为系统全局分级递阶负荷优化分配流程图，是图4中环节3的详细步骤描述，

图6为升降负荷分配流程图，是图4中环节6的详细步骤描述，

图7为停炉负荷调整分配流程图，是图4中环节8的详细步骤描述，

图8为停机负荷调整分配流程图，是图4中环节10的详细步骤描述，

图9为本发明用于负荷分配的免疫遗传优化算法的流程图。

具体实施方式

基于流量供需平衡组的负荷经济分配方法。包括以下步骤：

第一步：在每次定时负荷分配任务的开始，按就近原则划分流量供需平衡组，简称为流量平衡组，以此作为实施局部负荷经济分配的基本单元。

母管制热电厂在最初设计时，通常遵循就近原则，将母管上连接的锅炉和汽轮机按地理位置划分为若干组，每组按一定的炉机比例m：n(m≥2，n≥2，m≥n)进行配置，组内锅炉与汽机的额定容量具有一定的关系，保证正常运行时每组的锅炉供汽量能够满足本组汽机的最大耗汽量，以保证流量供需平衡，降低流动损失，提高经济效率。因此，在负荷经济分配时，根据上述原则划分的若干个组称为流量供需平衡组，简称流量平衡组，以之作为实施局部负荷经济分配的基本单元。

当有停炉故障出现时，若原来划分的平衡组内部不再满足稳态流量自给平衡关系，或者停炉位置对相邻组的影响不可忽略时，需要重新划分平衡组。将原相邻平衡组合并为一个大平衡组，是一种简便有效的方法。

第二步：在每个定时负荷分配时刻，根据给定负荷指令执行全局负荷经济分配任务，进行系统全局分级递阶负荷分配，负荷指令按照汽机分场—>流量平衡组—>各台锅炉的纵向分配顺序，逐级进行负荷经济分配。

具体步骤如下，各步骤顺序执行：

1)汽机分厂负荷经济分配。在热电厂所需的热、电负荷确定后，以汽轮机分场给定负荷需求为约束条件，以汽耗量最低为优化目标，运用计算机免疫遗传优化算法，依据各汽轮机的汽耗特性，计算出每台汽轮机所应承担的负荷分配量(汽耗量)。

2)计算各流量平衡组的锅炉负荷总量。将每一流量平衡组内几台汽轮机的汽耗量组合，求出各平衡组的负荷分配量(汽耗量)；由每一流量平衡组的负荷分配量(汽耗量)，求得本流量平衡组的锅炉总负荷需求量(产汽量)；并将此锅炉总负荷需求量作为平衡组的优化分配约束条件；

3)流量平衡组内锅炉负荷经济分配。以每组的锅炉总负荷需求量及锅炉安全运行负荷限为约束条件，以燃料最低消耗量为优化目标，运用计算机免疫遗传优化算法，依据各锅炉的煤耗特性，计算出组内各炉所应承担的负荷分配量(产汽量)，使对应系统最小汽耗量的各平衡组内的燃料消耗量最小，即得到局部负荷最优分配结果，同时也得到了在满足给定负荷指令、汽耗最小和母管压力波动最小条件下的煤耗最小的全局负荷经济分配结果。

4)向各炉负荷及压力控制系统提交负荷经济分配结果。

上述分配原则可以通过监督与控制两级计算机系统的结构实现。负荷分配算法在监督计算机中完成，分配结束后下达负荷指令给单台机/炉的控制计算机。也可利用电厂现有SIS(Supervisory Information System)中装入负荷分配算法模块，通过工厂信息通路收集信息及下达最优负荷指令至各台锅炉的DCS(Distributed Control System)，控制每台锅炉的燃料量。

第三步：在稳定运行过程中，判断是否有新的升降负荷指令出现。如果有新的升降负荷指令，且定时负荷分配时刻未到时，执行负荷调整任务，根据系统负荷裕量在各平衡组的分布情况，对负荷分配指令进行局部调整，机炉负荷指令需同时调整，具体步骤如下，各步骤依据判断条件执行：

1)当升降负荷指令ΔN大于系统设定阈值ΔN₀时，即ΔN>ΔN₀，属于大范围升降负荷，超过了局部调整的线性化范围，应整体重新分配才能得到全局最优耗量，因此执行本说明书第一、二步方法，实施全局分级递阶负荷优化分配。当ΔN≤ΔN₀时，执行下述升降负荷时的局部负荷调整方法。

2)当需要升负荷ΔN时，设母管系统升负荷裕量为ΔN_max，若ΔN≥ΔN_max，则将运行中的锅炉和汽轮机均加至满负荷；同时将未满足的负荷应增量送至另一机组启停优化任务(不属于本专利申请保护范围)；

3)当需要升负荷ΔN时，设系统升负荷裕量为ΔN_max，若ΔN<ΔN_max，执行以下步骤：

a)对ΔN进行平衡组间分配，按各组升负荷裕量从小到大的优先级依次选择平衡组分配负荷(升负荷裕量小，说明原来被分配的负荷高，该组性能好，效率高，应优先升负荷)，当前选中的平衡组所增加负荷指令为该组升负荷裕量和剩余未分配升负荷指令之中较小者，直到负荷增量ΔN分配完成。

b)在负荷指令被调整的各组内重新分配机炉负荷，以调整后的负荷指令与单机运行范围为约束条件，以汽耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各汽轮机；以调整后的负荷指令与单炉运行范围为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各锅炉。

4)当需要降负荷ΔN时，设系统降负荷裕量为ΔN_max(降负荷裕量为当前负荷与系统安全运行下限负荷之差值)，若ΔN<ΔN_max，执行以下步骤：

a)对ΔN进行平衡组间分配，按各组降负荷裕量从大到小的优先级依次选择平衡组分配负荷(降负荷裕量大，说明原来被分配的负荷低，该组性能差，效率低，应优先降负荷)，当前选中的平衡组所减低负荷指令为该组降负荷裕量和剩余未分配降负荷指令之中较小者，直到负荷减量ΔN分配完成。

b)在负荷指令被调整的各组内重新分配机炉负荷，以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以汽耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各汽轮机；以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各锅炉。

5)当需要降负荷ΔN时，设系统降负荷裕量为ΔN_max，若ΔN≥ΔN_max，则将运行中的锅炉和汽轮机降至安全运行负荷下限，并为另一机组启停优化任务(不属于本专利申请保护范围)的执行提供有关条件信号。

上述调整步骤使得升负荷时汽耗量、煤耗量增加最少，降负荷时汽耗量、煤耗量降低最多，并且基于流量平衡组的调整使局部和全局流量的稳态供需平衡关系能保持不变，使得动态调整过程的母管压力波动最小，从而得到系统全局耗量最优的负荷分配结果。

当有停炉停机故障信号出现时，该机/炉原来的负荷ΔN应该分摊到其它运行中的机/炉上，使总负荷指令保持不变。为了使系统在停炉停机后的运行条件下，在总负荷指令保持不变的约束条件下，尽量维持运行的稳定性，减小动态调整过程的母管压力波动损耗，同时达到汽耗量和煤耗量最优的目标，采用局部调整流量平衡组和负荷分配指令的方法。由于锅炉、汽轮机分属于源、汇设备，因此处理方法不同。以下说明故障停炉及停机时的负荷经济分配方法。

第四步：在运行过程中，判断是否有故障停炉信号出现。如果有故障停炉信号，则启动局部负荷分配任务，根据系统负荷裕量在平衡组间的分布关系及信号源所在位置，局部调整流量平衡组和负荷分配指令，按情况分为只在故障源平衡组内调整负荷指令，不影响其它平衡组；或重新组合流量平衡组，再调整机、炉负荷分配指令。具体步骤如下，各步骤依据判断条件执行：

1)当某台锅炉故障停，该炉负荷为ΔN，若该炉不位于相邻两平衡组边界时，根据系统设计原则，平衡组内锅炉裕量一定可满足调整，以煤耗最优为目标，以原负荷量和运行锅炉负荷限为约束条件，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内其余锅炉负荷，汽轮机分场负荷不变。

2)当某台锅炉故障停，该炉负荷为ΔN，若该炉位于相邻两平衡组边界时，停炉对相邻组也有较大影响，执行步骤如下：

a)把此两组内其余的锅炉和汽轮机合并为一个新的平衡组。

b)按两组原负荷之和重新在合并后的新组中分配负荷，以两组原负荷之和与锅炉安全运行限为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内锅炉，汽机分场不变。

3)当某平衡组内有多台锅炉停运时，本平衡组内部不再满足稳态流量自给平衡关系，执行步骤如下：

a)停炉组合并性能好的一个相邻组为新的平衡组，合并直至新组内部能够满足稳态流量自给平衡或系统整体已合并为一个平衡组；

a)求出停炉负荷总量与当前停炉组总升负荷裕量之差ΔN_l，若ΔN_l>0则对停炉组内汽轮机进行减负荷ΔN_l的最优分配，否则汽机分场不变；以煤耗量最优为目标，以组成新平衡组的汽轮机负荷之和及锅炉安全运行限为约束条件，运用计算机免疫遗传优化算法进行该新平衡组内锅炉负荷最优分配。

第五步：在运行过程中，判断是否有故障停机信号出现。如果有故障停机信号，则启动局部负荷分配任务，根据系统负荷裕量在平衡组间的分布关系及故障源所在位置，局部调整负荷分配指令，按情况分为只在故障源平衡组内调整负荷指令，不影响其它平衡组；或在多个流量平衡组间按一定的优先顺序调整机、炉负荷分配指令。具体步骤如下，各步骤依据判断条件执行：

1)当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统内其它各台汽轮机都带满负荷，即汽轮机升负荷总裕量ΔN_max＝0，则令故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷。

2)当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统中汽轮机升负荷总裕量ΔN_max>＝ΔN，则执行以下步骤：

a)按就近原则分配汽轮机负荷，从停机点向两侧汽轮机依次分配，就近优先带满，使分配的汽轮机台数最少；

b)锅炉分场不变。

3)当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统中汽轮机升负荷总裕量为ΔN_max，且0<ΔN_max<ΔN，则执行以下步骤：

a)令故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷；

b)将其余平衡组运行中的汽轮机加至最大负荷；

c)按汽机负荷增量增加其相邻运行性能好的锅炉负荷量，按原锅炉裕量从小到大优先增加负荷。

图1为一个九炉六机并列运行母管系统结构示意图。该母管系统设计时以三炉两机为一个流量供需平衡组，稳态时各组内可满足流量自给供应，不需要其它组的补充，本发明的负荷分配方法将此系统划分为三个流量平衡组，作为分级递阶分配和局部调整分配的基本单元。

图2为一个能够实施本发明的计算机监督控制系统结构图。通常采用两级控制形式，由起监督作用的上位机和面向生产过程的下位机组成。上位计算机包含负荷分配数学模型、算法程序、规则库和实时数据库，根据过程参数计算出最佳负荷指令，送给过程控制计算机，由过程计算机控制母管制并列运行机组的生产过程，一般可以多炉多机(可按每个流量平衡组)配置一台过程计算机，包含多个负荷压力控制回路。监督计算机作为第二级控制系统，监视子回路状态及控制效果，控制子回路的切除或投入，对要求的经济指标下的最佳负荷设定值进行计算与设置，使生产过程能协调运行。

图3为本发明基于流量平衡组的分级递阶负荷经济分配方法示意图。负荷指令按照汽轮机分场—>流量平衡组—>单台机/炉的纵向分配顺序进行逐级分配。

以下是参照图4、图5、图6、图7和图8，对本发明具体实施步骤作出详细的描述。

1.判断按整点定时分配负荷任务的时间到否，到则执行下一步，未到则执行步骤4；

2.划分流量平衡组；

3.执行系统全局分级递阶负荷经济分配，转步骤301；返回时执行下一步；

4.判断运行中是否出现升降负荷指令，是则执行下一步，否则转步骤7；

5.判断负荷指令变化的绝对值ΔN是否大于系统设定的阈值ΔN₀，若ΔN≥ΔN₀，则转步骤2，执行分组和分级递阶负荷优化分配；否则执行下一步；

6.执行基于负荷变化的负荷指令局部调整，转步骤601；返回时执行下一步；

7.判断是否出现故障停炉，是则执行下一步，否则转步骤9；

8.执行故障停炉下的流量平衡组和负荷分配指令局部调整，转步骤801；返回时执行下一步；

9.判断是否出现故障停机，是则执行下一步，否则转步骤1；

10.执行故障停机下的负荷分配指令局部调整，转步骤1001；返回时转步骤1，开始下一次调整。

301.计算出每台汽轮机所应承担的负荷分配量(汽耗量)，将每一流量平衡组内几台汽轮机的汽耗量组合，求出各平衡组的负荷分配量(汽耗量)，执行下一步；

302.由每一流量平衡组的负荷分配量(汽耗量)，求得本流量平衡组的锅炉总负荷需求量(产汽量)，执行下一步；

303.进行各流量平衡组内锅炉的负荷优化分配，执行下一步；

304.分配结果提交至负荷压力控制系统，返回步骤4；

601.得到负荷指令变化量ΔN，执行下一步；

602.判断负荷变化方向，升负荷则执行下一步；降负荷转步骤606；

603.系统升负荷裕量为ΔN_max，若ΔN<ΔN_max，执行步骤605；否则执行下一步；

604.将运行中的锅炉和汽轮机均加至满负荷；执行步骤610；

605.按各组升负荷裕量从小到大的优先级依次选择平衡组分配负荷，当前选中的平衡组所增加负荷指令为该组升负荷裕量和剩余未分配升负荷指令之中较小者，直到负荷增量ΔN分配完成。执行步骤609；

606.系统降负荷裕量为ΔN_max，若ΔN<ΔN_max，执行下一步，否则执行步骤608：

607.按各组降负荷裕量从大到小的优先级依次选择平衡组分配负荷，当前选中的平衡组所减低负荷指令为该组降负荷裕量和剩余未分配降负荷指令之中较小者，直到负荷减量ΔN分配完成。执行步骤609；

608.将运行中的锅炉和汽轮机降至安全运行负荷下限，执行下一步；

609.在负荷指令被调整的各组内重新分配机炉负荷，以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以汽耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各汽轮机；以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各锅炉，执行下一步；

610.向负荷压力控制器提交分配方案，返回步骤7；

801.得到某(几)台锅炉故障停信号，执行下一步；

802.判断单个组内故障停炉个数是否大于1台，是则执行步骤805；否则执行下一步；

803.判断停炉位置是否在两相邻平衡组交界处，是则执行下一步；否则执行步骤807；

804.把停炉组与其停炉位置相邻平衡组内锅炉和汽轮机合并为一个新的平衡组；执行步骤807；

805.把停炉组与其相邻平衡组中性能较好的一个合并为新的平衡组；执行下一步；

806.判断新的平衡组内部是否能够满足稳态流量自给平衡或系统整体已合并为一个平衡组；是则执行下一步；否则转步骤805；

807.求出停炉负荷总量与当前停炉组总升负荷裕量之差ΔN_l，若ΔN_l>0则对停炉组内汽轮机进行减负荷ΔN_l的经济分配，否则汽机分场不变；以煤耗量最优为目标，以当前停炉组汽轮机总负荷和运行锅炉负荷限为约束条件，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配停炉组内锅炉负荷，执行下一步；

808.向负荷压力控制器提交分配方案，返回步骤9；

1001.接收故障停机负荷量ΔN，执行下一步；

1002.判断是否汽轮机升负荷总裕量ΔN_max＝0，若是，执行下一步；若否，执行步骤1004；

1003.故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷。执行步骤1010；

1004.判断是否系统中汽轮机升负荷总裕量ΔN_max>＝ΔN，是则执行下一步；否则执行步骤1007；

1005.按就近原则分配汽轮机负荷，从停机点向两侧汽轮机依次分配，就近优先带满，使分配的汽轮机台数最少；执行下一步；

1006.锅炉分场负荷维持不变，执行步骤1010；

1007.令故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷；执行下一步；

1008.将非故障平衡组运行中的汽轮机加至最大负荷；执行下一步；

1009.按汽机负荷增量增加其相邻运行性能好的锅炉负荷量，按原锅炉裕量从小到大优先增加；执行下一步；

1010.向负荷压力控制器提交分配方案，返回步骤1。

免疫遗传算法与遗传算法相比，在优化计算方面具有收敛更快、不易陷入局部最优等优点。以下结合图9说明本发明采用免疫遗传优化算法进行锅炉负荷分配的步骤：

1)抗原识别

输入目标函数和各种约束条件作为免疫遗传算法的抗原。

平衡组内锅炉分场目标函数：

设平衡组共有m台锅炉，在给定的蒸汽流量的情况下，平衡组总的汽耗量可用下式表示：

$B=\underset{s=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_1\left(D_s\right)$

式中，B代表锅炉分场总的煤耗量，单位为t/h，m表示锅炉的台数，D_s表示第s台锅炉蒸汽流量，单位为t/h；，f₁(D_s)为第s台锅炉的煤耗特性曲线。

蒸汽流量约束：

$D=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{D}_i,D_g=\underset{s=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{D}_s,D=D_g$

式中，D_i表示同一平衡组中第i台汽轮机的蒸汽流量，单位为t/h，D为汽轮机总蒸汽流量，单位为t/h。D_s表示平衡组中第s台锅炉的蒸汽流量，单位为t/h，D_g为锅炉总蒸汽流量，单位为t/h。

锅炉出力约束：

D_s，Min≤D_s≤D_s，Max

2)抗体编码

在免疫遗传算法中，首先要对抗体进行编码，平衡组内锅炉台数n一般较小(如n＝3)，因此采用二进制编码格式，将流量平衡组内n台并列运行锅炉各自应承担的负荷联合起来编码，作为抗体。

3)生成抗体初始群体

设抗体的群体规模大小为M，初始群体中的每个抗体是按随机方法生成的。由于抗体的编码长度为m×L，则随机产生M个初始个体，其中每个个体由m×L个0/1字符组成。每台锅炉的负荷限制在一定的范围之内，所以每生成一个初始个体，必须进行一次有效性认证。

此外，可以用初始群体中亲和力最高的若干个抗体作为最初的记忆细胞。

4)计算目标函数

计算目标函数即计算抗原值：

目标函数 $B=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_i,$

其中第i台锅炉的煤耗量B_i可由下式求得：

$\begin{array}{cc}{B}_i=f_i\left(D_i\right)=a_{i2}{D}_i^2+a_{i1}{D}_i+a_{i0}& (i=\mathrm{1,2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,n)\end{array}$

5)亲和力计算

抗体i与抗体j之间的亲和力计算公式如下：

${\left(A_b\right)}_{\mathrm{ij}}=\frac{1}{1+E\left(2\right)}$

E(2)是抗体i与抗体j之间的平均信息熵。

抗体和抗原之间亲和力计算公式如下：

${\left(\mathrm{Ag}\right)}_{\mathrm{fB}}=1/(1+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{B}_i)$

(Ag)_fB的变化范围为[0，1]，目标函数B的值越小，表明系统经济性能越高。

6)更新记忆细胞

抗体每进化过一代后，重新选择新一代中适应度值最高的若干个抗体来更新记忆细胞。

7)促进和抑制抗体的产生

抗体i的浓度定义如下：

其中θ是亲和力常数，一般取0.9≤θ≤1。

根据抗体的浓度进行免疫调节，选择抗体的标准由抗原亲和力和浓度抑制因子两部分组成：

$S_i=\mathrm{\&lambda;}{\left(A_g\right)}_{\mathrm{fB}}+(1-\mathrm{\&lambda;})e^{-\mathrm{\&mu;}{C}_i}$

式中C_i表示抗体i的浓度。λ和μ是加权系数。λ(A_g)_fB表示抗原亲和力高的抗体被选中的机会大，

表示低浓度的抗体生存机率也较大。经过选择的抗体可以进入下一步。

8)产生新抗体

在经过选择的群体中，随机挑选两个抗体按照事先设定的交叉概率进行交叉，然后再在新群体中随机挑选两个抗体按照事先设定的变异概率进行变异，以产生新一代抗体种群。

9)有效性认证

每生成一代新抗体，必须进行一次有效性认证。若有效则进行下一步，否则回到步骤8)。

10)是否满足终止条件

采用限定迭代次数(最大进化代数)以及在连续几次(如5次)迭代中的最优个体都无法得到改善则停止计算的混合形式的终止条件。满足终止条件后，优化过程结束；否则执行步骤4)。

实例

某石化企业热电厂母管系统有九炉六机并列运行。锅炉为HG-220/100-10型煤粉锅炉，额定产汽量为220t/h(61.1kg/s)，编号分别为B1-B9；汽轮机额定汽耗量为220t/h(61.1kg/s)，编号T1-T6。锅炉煤耗特性曲线用二次多项式来拟合，汽轮机汽耗特性近似为直线，参数见下表2、表3。

表1 流量平衡组

 

平衡组1	B1	T1	B2	T2	B3
						平衡组2	B4	T3	B5	T4	B6
平衡组3	B7	T5	B8	T6	B9

表2 锅炉煤耗特性曲线系数(蒸汽流量单位为t/h，煤耗量单位为t/h)

 

锅炉号	a0	a1	a2
				1	1.276	0.07888	9.769×10-5
2	1.307	0.1375	1.018×10-4
				3	1.4001	0.1316	1.066×10-5
4	0.4866	0.1156	3.25×10-5
				5	1.4864	0.05910	4×10-4
6	1.5112	0.1335	1.5×10-4
				7	0.4866	0.1156	3.25×10-5
8	1.4864	0.05910	4×10-4
				9	1.5112	0.1335	1.5×10-4

表3 汽轮机汽耗曲线系数(功率单位为MW，汽轮机蒸汽流量单位为t/h)

 

汽轮机号	d	Dn
			1	3.958	-7.490
2	4.095	-11.740
			3	3.958	-7.490
4	4.095	-11.740
			5	3.958	-7.490
6	4.095	-11.740

1.全局负荷分配

对300MW的总负荷进行分配，表4、表5为未采用流量平衡组法的遗传算法分配结果，表6为用本发明基于流量平衡组法的免疫遗传算法的负荷分配结果。

表4 未采用平衡组法的遗传算法分配汽轮机负荷结果

 

汽轮机号	1	2	3	4	5	6	总计
								功率(MW)	50	50	50	50	50	50	300
耗汽量(kg/s)	52.8917	53.6139	52.8917	53.6139	52.8917	53.6139	319.5278

表5 未采用平衡组法的遗传算法分配锅炉负荷结果

 

锅炉号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	总计
											蒸汽流量(kg/s)	37.3615	37.3181	36.2238	36.8565	34.7385	35.5015	36.1261	36.7397	28.6621	319.5278
标准煤耗(kg/s)	4.3594	6.58	6.1811	4.7914	4.022	6.4397	4.7052	4.1976	5.4608	46.7375

表6 基于流量平衡组法的免疫遗传算法负荷分配结果

从上面的几个表可以看出，采用本发明的基于平衡组法的免疫遗传算法分配负荷，煤耗量比传统的总体分配方法的煤耗量小。以300MW负荷工况点运行24小时计，该九炉六机系统省煤(46.7375—44.81)*3600*24＝166536(kg/日)，若煤价按500元/吨计，则节约83268元/日，能够带来较为可观的节能效益。

2.升负荷的分配情况

当负荷的增加幅度比较小时，可选择煤耗特性好的稳态平衡组来增加负荷，假设一天中的某时段，电用户需要增加负荷发电负荷20MW，本发明方法此时就选择了煤耗特性最好的第一组稳态供需平衡组来增加负荷，达到降低煤耗，同时母管压力波动也小的目标。第1组的负荷调整结果如表7、表8所示，其余组机炉负荷不变。

表7 第1组的汽机负荷调整量分配结果

 

机号	1	2	总计
				功率(MW)	9.500000	10.5	20
蒸汽流量(kg/s)	8.3642	8.7964	17.0468

表8 第1组的锅炉负荷调整量分配结果

 

锅炉号	1	2	3	总计
					蒸汽流量(kg/s)	8.3333	3.8889	4.8246	17.0468
标准煤耗量(kg/s)	1.3993	0.5403	1.0247	2.9643

3.降负荷的分配情况

当负荷的降低的幅度比较小时，可选择煤耗特性差的稳态平衡组来降低负荷，假设一天中的某时段，电用户需要降低负荷发电负荷20MW，本发明方法此时选择第二个流量平衡组来进行负荷分配，达到多降煤耗，同时母管压力波动也小的目标，第2组的负荷调整结果如表9、表10所示，其余组机炉负荷不变。

表9 第2组汽机负荷调整量分配结果

 

机号	3	4	总计
				功率(MW)	10.600000	9.4	20
蒸汽流量(kg/s)	9.4636	7.5451	17.0087

表10 第2组锅炉负荷调整量分配结果

 

锅炉号	4	5	6	总计
					蒸汽流量(kg/s)	4.8613	4.8611	7.2865	17.0087
标准煤耗量(kg/s)	0.6727	0.7342	1.4212	2.8281

4.故障停炉的分配情况

1)组内调整分配结果

2号炉是第1组内非边界位置的锅炉，为满负荷运行，当2号炉停掉时，减少了61.1kg/s的蒸汽流量，根据本发明分配方法，为了保证母管压力稳定，维持机组运行安全，在第1组内进行调整，其结果为第一台和第三台锅炉增加负荷(各增加30.5kg/s的蒸汽流量)，此时汽轮机的功率维持不变。第1组的锅炉负荷调整结果如表11所示，其余组机炉负荷不变。

表11 第1组锅炉负荷调整量分配结果

 

锅炉号	1	3	总计
				蒸汽流量(kg/s)	30.5	30.5	61.1
标准煤耗量(kg/s)	3.7768	3.7768	7.5536

2)合并流量平衡组的分配结果

3号炉是第1组内非边界位置的锅炉，当3号炉停炉时，减少了30.5kg/s的蒸汽流量，由于处于流量平衡组的交接地带，不仅对本组的影响较大，同时对相邻的平衡组也有影响，根据本发明分配方法把相邻的第一、二流量平衡组合并为一个大组，在此大组内对第一、二、四、五、六台锅炉进行增负荷分配。此时汽轮机负荷维持不变。合并后的第1组的锅炉负荷调整结果如表12所示，第三组机炉负荷不变。

表12 合并后的第1组的锅炉负荷调整量分配结果

 

锅炉号	1	2	4	5	6	总计
							蒸汽流量(kg/s)	5.9887	7.3739	9.4141	4.1782	3.6006	30.5555
标准煤耗量(kg/s)	0.7416	0.9131	1.1657	0.5174	0.4459	3.7837

5.故障停机的分配情况

5号汽轮机停机，系统中汽轮机升负荷总裕量小于5号汽轮机负荷。根据本发明分配方法，为了保证母管压力稳定，维持机组运行安全，进行如下调整：

1)第3组内煤耗特性最好的锅炉负荷增至最大，其余两台炉停炉，另一台汽机负荷增至最大；

2)其余组汽机负荷增至最大，相邻锅炉按优分配增量。

此时系统共减少了14.5278kg/s的蒸汽流量负荷，表13表示故障停机的分配情况。

表13  5号汽轮机故障停机时的负荷分配情况

上述结果表明基于流量平衡组的停机负荷调整不仅能够维持全局流量供需平衡和局部(平衡组)的流量供需平衡，从而减少系统运行的流动损失，而且依据锅炉煤耗特性进行了调整负荷量的最优分配，有效地降低了系统在变工况下的煤耗量。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)分配合理

该负荷优化分配方法由于引入了流量平衡组的分层分配，加入了对母管上机、炉相对位置分布、相距距离影响的考虑，分配结果完全符合实际情况，比现有方法更为合理，减少了不平衡状态在母管上的分布，消除了可避免的流动损失，使工质流动状况良好。

2)快速性好、母管压力波动小、煤耗降低显著

由于该方法是一种同时满足母管局部和全局能量平衡及耗量最优的负荷分配方法，因此具有分配控制快速性好、母管压力波动小、煤耗降低显著的特点。在大范围负荷调整分配时，仍能够保证母管压力波动≤±0.1MPa的范围。典型工况下获得煤耗率比现有负荷分配方法获得的煤耗率降低约1.8％左右。这些特点增强了系统的运行稳定性，延缓了设备老化，提高了母管制系统的经济性和安全性。

3)投资少，易于实现。

直接利用电厂现有控制系统的功能和资源，不需要额外的硬件投资。负荷分配算法模块可以装入监督与控制两级计算机系统的监督级，也可装入电厂SIS中运行。

Claims (6)

1.一种基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法，其特征在于当母管制热电厂的控制系统对其并列运行机组进行负荷分配时，该控制方法包括以下步骤：

第一步：在每个定时负荷分配时刻，按就近原则划分流量供需平衡组，简称为流量平衡组，以此作为实施局部负荷经济分配的基本单元，

第二步：在每个定时负荷分配时刻，根据给定负荷指令执行全局负荷经济分配任务，负荷指令按照汽轮机分场—>流量平衡组—>各台锅炉的纵向分配顺序，进行系统全局分级递阶负荷经济分配，

第三步：在稳定运行过程中，判断是否有新的升降负荷指令出现，如果有新的升降负荷指令，且定时负荷分配时刻未到时，启动负荷调整任务，根据系统负荷裕量在各平衡组的分布情况，对负荷分配指令进行局部调整，机炉负荷指令需同时调整，

第四步：在运行过程中，判断是否有故障停炉信号出现；如果有故障停炉信号，则启动局部负荷分配任务，根据系统负荷裕量在平衡组间的分布关系及故障源所在位置，局部调整流量平衡组和负荷分配指令，按情况分为只在故障源平衡组内调整负荷指令，不影响其它平衡组；或重新组合流量平衡组，再调整机、炉负荷分配指令，

第五步：在运行过程中，判断是否有故障停机信号出现；如果有故障停机信号，则启动局部负荷分配任务，根据系统负荷裕量在平衡组间的分布关系及故障源所在位置，局部调整负荷分配指令，按情况分为只在故障源平衡组内调整负荷指令，不影响其它平衡组；或在多个流量平衡组间按优先顺序调整机、炉负荷分配指令。

2.如权利要求1所述的基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法，其特征在于划分流量平衡组的方法为：

母管制热电厂的设计遵循就近原则，即将母管上连接的锅炉和汽轮机按地理位置划分为若干组，每组按炉机比例m:n进行配置，其中m≥2，n≥2，m≥n；组内锅炉与汽机的额定容量保证正常运行时每组的锅炉供汽量能够满足本组汽机的最大耗汽量；根据上述原则划分的若干个组称为流量供需平衡组，简称流量平衡组，以之作为实施局部负荷经济分配的基本单元；当有停炉故障出现时，若原来划分的平衡组内部不再满足稳态流量自给平衡关系，或者停炉位置对相邻组影响不可忽略时，重新划分平衡组，将原相邻平衡组合并为一个大平衡组；在每次定时负荷分配任务的开始，按就近原则重新划分平衡组。

3.如权利要求1所述的基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法，其特征在于全局分级递阶负荷经济分配方法包括以下步骤：

3a.汽机分厂负荷经济分配：在热电厂所需的热、电负荷确定后，以汽轮机分场给定负荷需求为约束条件，以汽耗量最低为优化目标，运用计算机免疫遗传优化算法，依据各汽轮机的汽耗特性，计算出每台汽轮机所应承担的负荷分配量即汽耗量，

3b.计算各流量平衡组的锅炉负荷总量：将每一流量平衡组内几台汽轮机的汽耗量组合，求出各平衡组的负荷分配量即汽耗量；由每一流量平衡组的负荷分配量，求得本流量平衡组的锅炉总负荷需求量；并将此锅炉总负荷需求量作为平衡组的优化分配约束条件；

3c.流量平衡组内锅炉负荷经济分配:以每组的锅炉总负荷需求量及锅炉安全运行负荷限为约束条件，以燃料最低消耗量为优化目标，运用计算机免疫遗传优化算法，依据各锅炉的煤耗特性，计算出组内各炉所应承担的负荷分配量即产汽量，使对应系统最小汽耗量的各平衡组内的燃料消耗量最小，即得到局部负荷最优分配结果，同时也得到了在满足给定负荷指令、汽耗最小和母管压力波动最小条件下的煤耗最小的全局负荷经济分配结果，

3d.向各炉负荷及压力控制系统提交负荷经济分配结果。

4.如权利要求1所述的基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法，其特征在于，运行中出现新的升降负荷指令时，局部调整原负荷分配指令的方法包括以下步骤，

当升降负荷指令ΔN大于系统设定阈值ΔN₀时，即ΔN>ΔN₀，为大范围升降负荷，实施全局分级递阶负荷经济分配方法；当ΔN≤ΔN₀时，执行下述升降负荷时的局部负荷调整方法，

4a.当需要升负荷ΔN时，设母管系统升负荷裕量为ΔN_max，若ΔN≥ΔN_max，则将运行中的锅炉和汽轮机均加至满负荷；同时将未满足的负荷应增量送至另一机组启停优化任务；

4b.当需要升负荷ΔN时，设系统升负荷裕量为ΔN_max，若ΔN<ΔN_max，执行以下步骤：

4b1.对ΔN进行平衡组间分配，按各组升负荷裕量从小到大的优先级依次选择平衡组分配负荷，当前选中的平衡组所增加负荷指令为该组升负荷裕量和剩余未分配升负荷指令之中较小者，直到负荷增量ΔN分配完成，

4b2.在负荷指令被调整的各组内重新分配机炉负荷，以调整后的负荷指令与单机运行范围为约束条件，以汽耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各汽轮机；以调整后的负荷指令与单炉运行范围为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各锅炉。

4c.当需要降负荷ΔN时，设系统降负荷裕量为ΔN_max，降负荷裕量为当前负荷与系统安全运行下限负荷之差值，若ΔN<ΔN_max，执行以下步骤：

4c1.对ΔN进行平衡组间分配，按各组降负荷裕量从大到小的优先级依次选择平衡组分配负荷，当前选中的平衡组所减低负荷指令为该组降负荷裕量和剩余未分配降负荷指令之中较小者，直到负荷减量ΔN分配完成，

4c2.在负荷指令被调整的各组内重新分配机炉负荷，以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以汽耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各汽轮机；以调整后的负荷指令与安全运行限为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内各锅炉，

4d.当需要降负荷ΔN时，设系统降负荷裕量为ΔN_max，若ΔN≥ΔN_max，则将运行中的锅炉和汽轮机降至安全运行负荷下限，并为另一机组启停优化任务的执行提供有关条件信号。

5.如权利要求1所述的基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法，其特征在于，运行中出现故障停炉信号时，局部调整流量平衡组和负荷分配指令的方法，包括以下步骤，

5a.当某台锅炉故障停，该炉负荷为ΔN，若该炉不位于相邻两平衡组边界时，根据系统设计原则，平衡组内锅炉裕量满足调整，以煤耗最优为目标，以原负荷量和运行锅炉负荷限为约束条件，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内其余锅炉负荷，汽轮机分场负荷不变，

5b.当某台锅炉故障停，该炉负荷为ΔN，若该炉位于相邻两平衡组边界时，停炉对相邻组也有较大影响，执行步骤如下:

5b1.把此两组内其余的锅炉和汽轮机合并为一个新的平衡组，

5b2.按两组原负荷之和重新在合并后的新组中分配负荷，以两组原负荷之和与锅炉安全运行限为约束条件，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配负荷给组内锅炉，汽机分场不变，

5c.当某平衡组内有多台锅炉停运时，本平衡组内部不再满足稳态流量自给平衡关系，执行步骤如下:

5c1.停炉组合并性能好的一个相邻组为新的平衡组，合并直至新组内部能够满足稳态流量自给平衡或系统整体已合并为一个平衡组；

5c2.求出停炉负荷总量与当前停炉组总升负荷裕量之差ΔN_l，若ΔN_l>0则对停炉组内汽轮机进行减负荷ΔN_l的最优分配，否则汽机分场不变；以煤耗量最优为目标，以组成新平衡组的各汽轮机负荷之和及锅炉安全运行限为约束条件，运用计算机免疫遗传优化算法进行该新平衡组内锅炉负荷最优分配。

6.如权利要求1所述的基于流量平衡组的负荷经济分配控制方法，其特征在于运行中出现故障停机信号时，局部调整原负荷分配指令的方法包括以下步骤，

6a.当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统内其它各台汽轮机都带满负荷，即汽轮机升负荷总裕量ΔN_max＝0，则令故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷，

6b.当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统中汽轮机升负荷总裕量ΔN_max>＝ΔN，则执行以下步骤：

6b1.按就近原则分配汽轮机负荷，从停机点向两侧汽轮机依次分配，就近优先带满，使分配的汽轮机台数最少；

6b2.锅炉分场不变，

6c.当某台汽轮机故障停，该机负荷为ΔN，若系统中汽轮机升负荷总裕量为ΔN_max，且0<ΔN_max<ΔN，则执行以下步骤：

6c1.令故障平衡组内锅炉总负荷降低ΔN，以煤耗最优为目标，运用计算机免疫遗传优化算法重新分配该组内锅炉负荷；

6c2.将其余平衡组运行中的汽轮机加至最大负荷；

6c3.按汽机负荷增量增加其相邻运行性能好的锅炉负荷量，按原锅炉裕量从小到大优先增加负荷。

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