CN104764545B - 一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量实时估计方法 - Google Patents

Abstract

一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，步骤：1、获得超超临界火电机组蒸发系统的结构参数，建立可在线调用的工质物性参数数据库；2、建立蒸发系统模型，以蒸发系统的热水段、蒸发段、过热段的长度为未知变量，将蒸发系统模型解算过程等价为三个寻优命题：亚临界工况、超临界工况以及不定工况的求解；3、从DCS实时数据库读取给定时刻下的运行工况测点实时值；4、在给定时刻下，根据读取的蒸发系统出入口压力DCS实测值，选择对应的寻优命题，求解热水段、蒸发段、过热段的长度，代入蒸发系统模型计算蒸发系统动态吸热量。本发明为锅炉侧全流程的能量衡算、锅炉热效率估计、炉膛燃烧状况监控等提供技术支撑。

Description

一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量实时估计方法

技术领域

本发明涉及火力发电控制领域的一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，具体地，涉及一种基于蒸发系统机理模型和DCS实时数据的蒸发系统动态吸热量实时估计方法。

背景技术

由于超超临界机组具有能量转换效率更高、污染物排放更少的优点，近年来，我国已经建成和正在建设的超超临界机组的数量日益增多，然而由于超超临界机组容量大，响应速度快，对超超临界机组的运行监控也更加严格。

蒸发系统的动态吸热量，是锅炉实时运行过程中需要关注的关键状态变量，可以反映蒸发系统的传热效率，间接反映炉膛燃烧状况；同时是实时监控燃煤总放热量，进而估计锅炉热效率以及进行热值辨识的重要环节。目前普遍的做法是直接采用蒸发系统的进出口的焓差来表征，但是这一估算方法忽略了蒸发系统内部的能量和质量蓄积，无法真实反映出蒸发系统吸热量的动态变化，因此只适用于稳态情况。

对现有技术的检索发现，中国专利申请号201010553886.4(公开日2011-04-27，授权日2012-08-22)提出了一种适用于亚临界机组的锅炉水冷壁吸热量测量方法，该方法由汽包水位模型和水冷壁汽液循环比模型求得汽包和水冷壁中的汽水比例，由下降管流量型求出下降管出口工质的流量和焓值，由汽包模型求出汽包惯性常数，继而求出水冷壁吸热量。与亚临界机组不同，超超临界机组一般采用直流锅炉。直流锅炉由于不存在汽包，蒸发系统中的压力不具有均匀性，这样工质并不是以饱和蒸汽和饱和水的两相态存在，而是以欠饱和水、过热蒸汽以及饱和水、饱和蒸汽多种形式存在。超超临界机组汽水流程的复杂性使系统建模更加复杂。上述专利提出的方法也无法解决超超临界机组水冷壁吸热量的实时计算问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，该方法充分利用DCS控制系统实时数据，结合蒸发系统的机理模型，通过优化算法，实时计算得到蒸发系统中三种状态工质(即欠饱和水、饱和水或饱和水蒸气、过热蒸汽)的移动边界，进而获得蒸发系统的动态吸热量实时值，为锅炉侧全流程的能量衡算、锅炉热效率估计、炉膛燃烧状况监控等提供技术支撑。

为实现以上目的，本发明提供一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据锅炉运行设计规程，获得超超临界火电机组蒸发系统(包括冷灰斗水冷壁、螺旋水冷壁、过渡水冷壁、垂直水冷壁、凝渣管)以下结构参数：各换热设备管道沿工质流动方向的长度、截面积、根数，并将蒸发系统各换热设备管道等效为单根管道。建立可在线调用的适用于超超临界机组的工质物性参数(包括工质的密度、比焓)数据库，用于实时计算工质的密度、比焓物性参数。

优选地，所述将蒸发系统各换热设备管道等效为单根管道的方法为：并联管道等效为单根，等效截面积为并联各管路的截面积之和，等效长度为并联管道中单根管道的长度；并联管道长度不一致时按照管道体积不变拉伸或压缩为相同长度；忽略炉外不规则管道；将集箱等效为点。

步骤二、基于蒸发系统内工质的质量、能量动态平衡，建立蒸发系统模型，具体包括亚临界工况子模型和超临界工况子模型。根据实际运行中可能出现的工况，以蒸发系统的热水段、蒸发段、过热段的长度为未知变量，将蒸发系统模型解算过程等价为三个寻优命题：亚临界工况、超临界工况以及不定工况的求解；

所述蒸发系统亚临界工况是指在蒸发系统中工质状态存在蒸发段，即工质状态包括热水段、蒸发段和过热段，其模型包括：

热水段：是指工质以欠饱和水的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

蒸发段：是指工质以饱和水或饱和水蒸汽的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

过热段：是指工质以过热蒸汽的形式存在，质量、能量平衡方程为：

辅助方程为：

L_E+L_W+L_S＝L (7)

方程(1)～(8)中，d/dt表示变量对时间t的导数；蒸发系统入口定义为界面0，热水段与蒸发段交界面定义为界面1，蒸发段与过热段交界面定义为界面2，蒸发系统出口定义为界面3，相应位置的参数标有界面下标i，i＝0,1,2,3，ρ_W、h_W为热水段工质平均密度、平均比焓，由热水段两端即界面0和界面1处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；ρ_E、h_E为蒸发段工质平均密度、平均比焓，由蒸发段两端即界面1和界面2处的工质的平均温度、平均压力以及0.5的工质湿度代入工质物性参数数据库计算；ρ_S、h_S为过热段工质平均密度、平均比焓，由过热段两端即界面2和界面3处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；p_i为界面i处的工质压力，i＝0,1,2,3；界面1和界面2处的工质温度根据交界面工质温度确定方法确定；V_W、V_E、V_S为热水段、蒸发段、过热段的体积；L_W、L_E、L_S为热水段、蒸发段、过热段的长度；Q_W、Q_E、Q_S分别为热水段、蒸发段、过热段工质的吸热量；L为蒸发系统的等效总长度；p_x、L_x为蒸发系统指定位置x处的工质压力以及距离界面0的长度；A_i为界面i(i＝1,2)处的等效截面积；D_i为通过界面i的工质质量流量，i＝0,1,2,3；ρ_i、h_i分别为界面i处工质密度和比焓，i＝0,1,2,3；界面1处工质为饱和水，界面2处工质为饱和蒸汽，随着机组负荷变化，界面1、2的位置是时变的；

所述蒸发系统超临界工况是指在蒸发系统中工质状态不存在蒸发段，而只有热水段和过热段，其模型包括：

热水段工质质量、能量动态平衡方程为：

过热段工质质量、能量动态平衡方程为：

辅助方程：

L_W+L_S＝L (13)

其中，由于蒸发段消失，界面1和界面2合并在一起，但仍用界面1表示，界面1处的工质温度根据交界面工质温度确定方法确定。

优选地，所述的交界面工质温度确定方法，对于亚临界工况有：

界面1处为饱和水，界面2处为饱和蒸汽，对于饱和水或水蒸气，其温度与压力存在一一对应关系，这样，将界面1、2处的工质压力分别代入工质物性参数数据库即可得到对应的饱和水或水蒸气的温度；

优选地，所述的交界面工质温度确定方法，对于超临界工况有：

给定压力时，工质在某一温度下有最大定压比容，本方法中将该最大比容(也称准临界点)处作为超临界工况下的热水段和过热段的交界面，因此界面1处的工质温度T可以由工质压力p计算，计算方法为：

T＝-0.0411×p²+5.6719×p+541.96 (15)

该二次多项式是通过对40个最大比容点处的(T,p)回归得到。

优选地，所述的根据实际运行过程中可能出现的工况，将蒸发系统模型解算过程等价为三个寻优命题：亚临界工况、超临界工况、不定工况的求解，具体为：

(1)亚临界工况下的最优化问题

可行域为：

其中，Δt为DCS的采样周期。

(2)超临界工况的最优化问题

可行域为：

(3)不定工况的最优化问题

可行域为：

或

其中L_c为临界热水段长度，满足

若L_W＜L_c，则有p₁＞22.064MPa，无蒸发段，蒸发系统处于超临界工况；若L_W≥L_c，则有p₁≤22.064MPa，有蒸发段，蒸发系统处于亚临界工况。

步骤三、通过OPC协议从DCS实时数据库读取给定时刻下的运行工况测点实时值，具体包括：蒸发系统入口(即冷灰斗水冷壁入口)给水压力、温度及给水质量流量，蒸发系统出口(即垂直水冷壁出口)过热蒸汽压力、温度及质量流量；

步骤四、在给定时刻下，根据读取的蒸发系统出入口压力DCS实测值，选择对应的寻优命题，采用最优化方法求解热水段、蒸发段、过热段的长度，然后将这些长度代入蒸发系统模型计算得到蒸发系统动态吸热量，计算过程中涉及的工质物性参数通过步骤一中建立的工质物性参数数据库得到。

所述选择对应的寻优命题的方法是指根据界面0和界面3处的压力实时值进行判定，具体地：

当p₀≤22.064MPa，蒸发系统处于亚临界工况；

当p₃≥22.064MPa，蒸发系统处于超临界工况：

当p₃＜22.064MPa＜p₀，蒸发系统可能处于亚临界工况或超临界工况，即不定工况。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明实现了对超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计，处理速度快(计算时间为秒级)，计算精度高，实施成本低；本发明可以为锅炉全流程能量衡算、热效率估计、间接监控炉膛燃烧状况等提供技术支撑，对超超临界机组的安全生产、热效率优化具有重大现实意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计流程；

图2为本发明一实施例超超临界火电机组蒸发系统等效管道的分段示意图；其中0表示蒸发系统入口界面，1表示热水段与蒸发段交界面，2表示蒸发段与过热段交界面，3表示蒸发系统出口界面；L_W、L_E、L_S为热水段、蒸发段、过热段的长度；A_i为界面i(i＝1,2)处的等效截面积；

图3为本发明一实施例超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法在线运行24h结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本实施例涉及以某1000MW超超临界燃煤机组为例，锅炉型号为DG-3000/26.15-II1型，锅炉为一次中间再热、前后墙对冲火焰燃烧方式、双拱单炉膛、平衡通风、尾部双烟道、烟气挡板调温、固态排渣、露天布置、全钢架悬吊式直流炉。

本实施例提供一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一、根据锅炉运行设计规程，获得超超临界火电机组蒸发系统(包括冷灰斗水冷壁、螺旋水冷壁、过渡水冷壁、垂直水冷壁、凝渣管)以下结构参数：各换热设备管道沿工质流动方向的长度、截面积、根数，并将蒸发系统各换热设备管道等效为单根管道。建立可在线调用的适用于超超临界机组的工质物性参数(包括工质的密度、比焓)数据库。

本实施例中，所述蒸发系统各换热设备管道的等效方法为：并联管道等效为单根，等效截面积为并联各管路的截面积之和，等效长度为并联管道中单根管道的长度；并联管道长度不一致时按照管道体积不变拉伸或压缩为相同长度；忽略炉外不规则管道；将集箱等效为点。

本实施例中，所述工质物性参数数据库，是指根据水和水蒸气热力性质工业公式(IAPWS-IF97)开发的具有可并行调用的、区域自动判别、批处理运算等特点的用于在线计算的工质物性参数数据库，可以采用以下文献中记载的技术：王旭辉，于彤，惠兆宇，袁景淇，用于火电全范围仿真的工质物性参数数据库，控制工程，2011；18:131-133。

步骤二、基于蒸发系统内工质的质量、能量动态平衡，建立蒸发系统模型，具体包括亚临界工况子模型和超临界工况子模型。根据实际运行中可能出现的工况，以蒸发系统的热水段、蒸发段、过热段的长度为未知变量，将蒸发系统模型解算过程等价为三个寻优命题：亚临界工况、超临界工况以及不定工况的求解；

本实施例中，所述蒸发系统亚临界工况是指在蒸发系统中工质状态存在蒸发段，即工质状态同时包含热水段、蒸发段和过热段，其模型包括：

热水段：是指工质以欠饱和水的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

蒸发段：是指工质以饱和水或饱和水蒸汽的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

过热段：是指工质以过热蒸汽的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

辅助方程为：

L_E+L_W+L_S＝L (7)

方程(1)～(8)中，d/dt表示变量对时间t的导数；蒸发系统入口定义为界面0，热水段与蒸发段交界面定义为界面1，蒸发段与过热段交界面定义为界面2，蒸发系统出口定义为界面3，相应位置的参数标有界面下标i，i＝0,1,2,3，ρ_W、h_W为热水段工质平均密度、平均比焓，由热水段两端即界面0和界面1处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；ρ_E、h_E为蒸发段工质平均密度、平均比焓，由蒸发段两端即界面1和界面2处的工质的平均温度、平均压力以及0.5的工质湿度代入工质物性参数数据库计算；ρ_S、h_S为过热段工质平均密度、平均比焓，由过热段两端即界面2和界面3处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；p_i为界面i处的工质压力，i＝0,1,2,3；界面1和界面2处的工质温度根据交界面工质温度确定方法确定；V_W、V_E、V_S为热水段、蒸发段、过热段的体积；L_W、L_E、L_S为热水段、蒸发段、过热段的长度；Q_W、Q_E、Q_S分别为热水段、蒸发段、过热段工质的吸热量；L为蒸发系统的等效总长度；p_x、L_x为蒸发系统指定位置x处的工质压力以及距离界面0的长度；A_i为界面i(i＝1,2)处的等效截面积；D_i为通过界面i的工质质量流量，i＝0,1,2,3；ρ_i、h_i分别为界面i处工质密度和比焓，i＝0,1,2,3；界面1处工质为饱和水，界面2处工质为饱和蒸汽，随着机组负荷变化，界面1、2的位置是时变的；

本实施例中，所述蒸发系统超临界工况是指在蒸发系统中工质状态不存在蒸发段，而只有热水段和过热段，其模型包括：

热水段工质质量、能量动态平衡方程为：

过热段工质质量、能量动态平衡方程为：

辅助方程为：

L_W+L_S＝L (13)

其中，由于蒸发段消失，界面1和界面2合并在一起，但仍用界面1表示，界面1处的工质温度根据交界面工质温度确定方法确定。

本实施例中，所述亚临界工况下热水段与蒸发段、蒸发段与过热段交界界面处的温度的确定方法为：

所述的交界面工质温度确定方法，对于亚临界工况有：

界面1处为饱和水，界面2处为饱和蒸汽，对于饱和水或水蒸气，其温度与压力存在一一对应关系，这样，将界面1、2处的工质压力分别代入工质物性参数数据库即可得到对应的饱和水或水蒸气的温度；

对于超临界工况有：

给定压力时，工质在某一温度下有最大定压比容，本方法中将该最大比容(也称准临界点)处作为超临界工况下的热水段和过热段的交界面，因此界面1处的工质温度T可以由工质压力p计算，计算方法为

T＝-0.0411×p²+5.6719×p+541.96 (15)

该二次多项式是通过对20个最大比容点处的(T,p)回归得到。

本实施例中，所述的根据实际运行过程中可能出现的工况，将蒸发系统模型解算过程等价为三个寻优命题：亚临界工况、超临界工况、不定工况的求解，具体为：

(1)亚临界工况的最优化问题为

可行域为：

其中，Δt为DCS的采样周期，本实施例中，Δt＝15s。

(2)超临界工况的最优化问题

可行域为：

(3)不定工况的最优化问题

可行域为：

或

其中L_c为临界热水段长度，满足

若L_W＜L_c，则有p₁＞22.064MPa，无蒸发段，蒸发系统处于超临界工况；若L_W≥L_c，则有p₁≤22.064MPa，有蒸发段，蒸发系统处于亚临界工况。

步骤三、通过OPC协议从DCS实时数据库读取给定时刻下的运行工况测点实时值，具体包括：蒸发系统入口(即冷灰斗水冷壁入口)给水压力、温度及给水质量流量，蒸发系统出口(即垂直水冷壁出口)过热蒸汽压力、温度及质量流量；

步骤四、在给定时刻下，根据读取的蒸发系统出入口压力DCS实测值，选择对应的寻优命题，采用最优化方法求解热水段、蒸发段、过热段的长度，然后将这些长度代入蒸发系统模型计算蒸发系统动态吸热量，计算过程中涉及的工质物性参数通过步骤一中建立的工质物性参数数据库得到。

本实施例中，所述选择对应的最优化问题模型的方法是指根据界面0和界面3处的压力实时值进行判定，具体地：

当p₀≤22.064MPa，蒸发系统处于亚临界工况；

当p₃≥22.064MPa，蒸发系统处于超临界工况：

当p₃＜22.064MPa＜p₀，蒸发系统可能处于亚临界工况或超临界工况，即不定工况。

本实施例中，最优化方法采用内点法。

上述方法已在现场DCS控制系统中组态实现，图3是连续运行24h后得出的蒸发系统热水段、蒸发段、过热段的长度以及各段的动态吸热量结果，为便于对照，该图同时给出了蒸发系统出入口工质压力实时值。

本发明实现了对超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计，处理速度快(计算时间为秒级)，计算精度高，实施成本低；本发明可以为锅炉全流程能量衡算、热效率估计、间接监控炉膛燃烧状况等提供技术支撑，对超超临界机组的安全生产、热效率优化具有重大现实意义。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据锅炉运行设计规程，获得超超临界火电机组蒸发系统以下结构参数：各换热设备管道沿工质流动方向的长度、截面积、根数，并将蒸发系统各换热设备管道等效为单根管道；建立可在线调用的适用于超超临界机组的工质物性参数数据库，用于实时计算工质的密度、比焓物性参数；

步骤二、基于蒸发系统内工质的质量、能量动态平衡，建立蒸发系统模型，包括亚临界工况子模型和超临界工况子模型；根据实际运行中可能出现的工况，以蒸发系统的热水段、蒸发段、过热段的长度为未知变量，将蒸发系统模型解算过程等价为三个寻优命题：亚临界工况、超临界工况以及不定工况的求解；

步骤三、通过OPC协议从DCS(分布式控制系统)实时数据库读取给定时刻下的运行工况测点实时值，包括：蒸发系统入口给水压力、温度及给水质量流量，蒸发系统出口过热蒸汽压力、温度及质量流量；

步骤四、在给定时刻下，根据步骤三中读取的蒸发系统出入口压力DCS系统的实测值，选择步骤二中对应的寻优命题，采用最优化方法求解热水段、蒸发段、过热段的长度，然后将这些长度代入蒸发系统模型计算得到蒸发系统动态吸热量，计算过程中涉及的工质物性参数通过步骤一中建立的工质物性参数数据库得到。

2.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，其特征在于，步骤一中，所述将蒸发系统各换热设备管道等效为单根管道的方法为：并联管道等效为单根，等效截面积为并联各管路的截面积之和，等效长度为并联管道中单根管道的长度；并联管道长度不一致时按照管道体积不变拉伸或压缩为相同长度；忽略炉外不规则管道；将集箱等效为点。

3.根据权利要求1所述的一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，其特征在于，步骤二中，所述的蒸发系统模型包括：

(1)亚临界工况子模型

所述蒸发系统亚临界工况是指在蒸发系统中工质状态存在蒸发段，即工质状态同时包含热水段、蒸发段和过热段，其模型包括：

热水段：是指工质以欠饱和水的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

$\frac{d\left({\mathrm{\ρ}}_W{V}_W\right)}{dt}=D_0-(D_1-A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_W}{dt})---\left(1\right)$

$\frac{d\left({\mathrm{\ρ}}_W{V}_W{h}_W\right)}{dt}=D_0{h}_0-(D_1-A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_W}{dt})h_1+Q_W---\left(2\right)$

蒸发段：是指工质以饱和水或饱和水蒸汽的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

$\frac{d\left({\mathrm{\ρ}}_E{V}_E\right)}{dt}=(D_1-A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_W}{dt})-(D_2-A_2{\mathrm{\ρ}}_2\frac{d(L_W+L_E)}{dt})---\left(3\right)$

$\frac{d\left({\mathrm{\ρ}}_E{V}_E{h}_E\right)}{dt}=(D_1-A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_W}{dt})h_1-(D_2-A_2{\mathrm{\ρ}}_2\frac{d(L_W+L_E)}{dt})h_2+Q_E---\left(4\right)$

过热段：是指工质以过热蒸汽的形式存在，质量、能量动态平衡方程为：

$\frac{d\left(V_S{\mathrm{\ρ}}_S\right)}{dt}=D_2+A_2{\mathrm{\ρ}}_2\frac{{\mathrm{dL}}_S}{dt}-D_3---\left(5\right)$

$\frac{d\left(V_S{\mathrm{\ρ}}_S{h}_S\right)}{dt}=(D_2+A_2{\mathrm{\ρ}}_2\frac{{\mathrm{dL}}_S}{dt})h_2-D_3{h}_3+Q_S---\left(6\right)$

辅助方程为：

L_E+L_W+L_S＝L (7)

$p_0-p_x=(p_0-p_3){\left(\frac{L_x}{L}\right)}^2---\left(8\right)$

方程(1)～(8)中，d/dt表示变量对时间t的导数；蒸发系统入口定义为界面0，热水段与蒸发段交界面定义为界面1，蒸发段与过热段交界面定义为界面2，蒸发系统出口定义为界面3，相应位置的参数标有界面下标i，i＝0,1,2,3，ρ_W、h_W为热水段工质平均密度、平均比焓，由热水段两端即界面0和界面1处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；ρ_E、h_E为蒸发段工质平均密度、平均比焓，由蒸发段两端即界面1和界面2处的工质的平均温度、平均压力以及0.5的工质湿度代入工质物性参数数据库计算；ρ_S、h_S为过热段工质平均密度、平均比焓，由过热段两端即界面2和界面3处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；p_i为界面i处的工质压力，i＝0,1,2,3；界面1和界面2处的工质温度根据交界面工质温度确定方法确定；V_W、V_E、V_S为热水段、蒸发段、过热段的体积；L_W、L_E、L_S为热水段、蒸发段、过热段的长度；Q_W、Q_E、Q_S分别为热水段、蒸发段、过热段工质的吸热量；L为蒸发系统的等效总长度；p_x、L_x为蒸发系统指定位置x处的工质压力以及距离界面0的长度；A_i为界面i处的等效截面积，i＝1,2；D_i为通过界面i的工质质量流量，i＝0,1,2,3；ρ_i、h_i分别为界面i处工质密度和比焓，i＝0,1,2,3；界面1处工质为饱和水，界面2处工质为饱和蒸汽，随着机组负荷变化，界面1、2的位置是时变的；

(2)超临界工况子模型

所述蒸发系统超临界工况是指在蒸发系统中工质状态不存在蒸发段，而只有热水段和过热段，其模型包括：

热水段工质质量、能量动态平衡方程为：

$\frac{d\left({\mathrm{\ρ}}_W{V}_W\right)}{dt}=D_0-(D_1-A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_W}{dt})---\left(9\right)$

$\frac{d\left({\mathrm{\ρ}}_W{V}_W{h}_W\right)}{dt}=D_0{h}_0-(D_1-A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_W}{dt})h_1+Q_W---\left(10\right)$

过热段工质质量、能量动态平衡方程为：

$\frac{d\left(V_S{\mathrm{\ρ}}_S\right)}{dt}=D_1+A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_S}{dt}-D_3---\left(11\right)$

$\frac{d\left(V_S{\mathrm{\ρ}}_S{h}_S\right)}{dt}=(D_1+A_1{\mathrm{\ρ}}_1\frac{{\mathrm{dL}}_S}{dt})h_1-D_3{h}_3+Q_S---\left(12\right)$

辅助方程为：

L_W+L_S＝L (13)

$p_0-p_x=(p_0-p_3){\left(\frac{L_x}{L}\right)}^2---\left(14\right)$

其中，由于蒸发段消失，界面1和界面2合并在一起，但仍用界面1表示，界面1处的工质温度根据交界面工质温度确定方法确定。

4.根据权利要求3所述的一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，其特征在于，所述的交界面工质温度确定方法，对于亚临界工况有：

界面1处为饱和水，界面2处为饱和蒸汽，对于饱和水或饱和蒸汽，其温度与压力存在一一对应关系，这样，将界面1、2处的工质压力分别代入工质物性参数数据库即可得到对应的饱和水或饱和蒸汽的温度。

5.根据权利要求3所述的一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，其特征在于，所述的交界面工质温度确定方法，对于超临界工况有：

给定压力时，工质在某一温度下有最大定压比容，将该最大比容即准临界点处作为超临界工况下的热水段和过热段的交界面，因此界面1处的工质温度T由工质压力p计算，计算方法为：

T＝-0.0411×p²+5.6719×p+541.96 (15)

该二次多项式是通过对40个最大比容点处的(T,p)回归得到。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，其特征在于，步骤二中，所述的根据实际运行过程中可能出现的工况，将蒸发系统模型解算过程等价为三个寻优命题：亚临界工况、超临界工况、不定工况的求解，具体为：

(1)亚临界工况的最优化问题

$J=\underset{L_W,L_S}{min}|\mathrm{\Δ}t(D_0-D_3)-\mathrm{\Δ}({\mathrm{\ρ}}_W{V}_W+{\mathrm{\ρ}}_E{V}_E+{\mathrm{\ρ}}_S{V}_S)|---\left(16\right)$

可行域为：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_W+L_S<L\\ L_W,L_S\&GreaterEqual;0\end{array}\right.---\left(17\right)$

其中，Δt为DCS的采样周期；

(2)超临界工况的最优化问题

$J=\underset{L_W}{min}|\mathrm{\&Delta;}t(D_0-D_3)-\mathrm{\&Delta;}({\mathrm{\&rho;}}_W{V}_W+{\mathrm{\&rho;}}_S{V}_S)|---\left(18\right)$

可行域为：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_W+L_S=L\\ L_W,L_S\&GreaterEqual;0\end{array}\right.---\left(19\right)$

(3)不定工况的最优化问题

$J=\min \left\{\begin{array}{cc}\underset{L_W}{\min }|\mathrm{\&Delta;}t(D_0-D_3)-\mathrm{\&Delta;}({\mathrm{\&rho;}}_W{V}_W+{\mathrm{\&rho;}}_S{V}_S)|,& L_W<L_c\\ \underset{L_W,L_S}{\min }|\mathrm{\&Delta;}t(D_0-D_3)-\mathrm{\&Delta;}({\mathrm{\&rho;}}_W{V}_W+{\mathrm{\&rho;}}_E{V}_E+{\mathrm{\&rho;}}_S{V}_S)|,& L_W\&GreaterEqual;L_c\end{array}\right\}---\left(20\right)$

可行域为：

或

其中L_c为临界热水段长度，满足

若L_W＜L_c，则有p₁>22.064MPa，无蒸发段，蒸发系统处于超临界工况；若L_W≥L_c，则有p₁≤22.064MPa，有蒸发段，蒸发系统处于亚临界工况；

方程(16)～(21)中，蒸发系统入口定义为界面0，热水段与蒸发段交界面定义为界面1，蒸发段与过热段交界面定义为界面2，蒸发系统出口定义为界面3，相应位置的参数标有界面下标i，i＝0,1,2,3，ρ_W、h_W为热水段工质平均密度、平均比焓，由热水段两端即界面0和界面1处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；ρ_E、h_E为蒸发段工质平均密度、平均比焓，由蒸发段两端即界面1和界面2处的工质的平均温度、平均压力以及0.5的工质湿度代入工质物性参数数据库计算；ρ_S、h_S为过热段工质平均密度、平均比焓，由过热段两端即界面2和界面3处的工质的平均温度、平均压力代入工质物性参数数据库计算；p_i为界面i处的工质压力，i＝0,1,2,3；界面1和界面2处的工质温度根据交界面工质温度确定方法确定；V_W、V_E、V_S为热水段、蒸发段、过热段的体积；L_W、L_E、L_S为热水段、蒸发段、过热段的长度；L为蒸发系统的等效总长度；D_i为通过界面i的工质质量流量，i＝0,1,2,3。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种超超临界火电机组蒸发系统动态吸热量的实时估计方法，其特征在于，步骤四中，所述选择对应的寻优命题的方法是指根据界面0和界面3处的压力实时值进行判定，具体地：

当p₀≤22.064MPa，蒸发系统处于亚临界工况；

当p₃≥22.064MPa，蒸发系统处于超临界工况：

当p₃＜22.064MPa＜p₀，蒸发系统可能处于亚临界工况或超临界工况，即不定工况；

其中，蒸发系统入口定义为界面0，热水段与蒸发段交界面定义为界面1，蒸发段与过热段交界面定义为界面2，蒸发系统出口定义为界面3；p_i为界面i处的工质压力，i＝0,1,2,3。