CN111027748A - 火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法、系统及介质 - Google Patents

火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法、系统及介质，本发明方法包括选定基本运行参数，将其余每一个运行参数作为当前运行参数，根据滑压设定值关于基本运行参数的一元函数曲线、通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式；针对除基本运行参数以外的每一个运行参数，将考虑该运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式求和获得滑压设定值多元函数的计算式。本发明得到的二元函数具体计算式可方便通过DCS组态实现，通过DCS实现对滑压设定值多元函数的精确计算，本发明原理简单，实用性强，能够实现对机组滑压运行曲线的多元函数实时优化。

Description

火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法、系统 及介质
技术领域
本发明涉及火力发电机组自动控制技术，具体涉及一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法、系统及介质。
背景技术
目前在火力发电机组自动控制工程应用中，火电机组的滑压运行曲线(即滑压设定值)通常设置为机组负荷的一元函数。以机组负荷作为自变量来确定的滑压设定值只在某些运行参数(例如凝汽器背压、抽汽量、主蒸汽温度等)维持在某一固定值的条件下才能达到机组效率最优，当实际工况的运行参数偏离该固定值时，该滑压设定值已非最优。因此，需要根据机组的其它运行参数对滑压运行曲线进行实时修正。然而，当考虑的运行参数越多时，滑压设定值的计算也就越复杂。例如，当考虑凝汽器背压的影响因素时，滑压设定值就成为机组负荷和凝汽器背压的二元函数，滑压曲线则成为一个二维图；当再考虑增加机组抽汽量的影响因素时(对于供热机组)，滑压设定值则成为机组负荷、凝汽器背压和抽汽量的三元函数，滑压曲线则变为一个三维图；以此类推。然而，目前大部分电厂DCS(Distributed Control System，简称DCS)组态中的函数只适用于一维图，对于二维、三维图只能当作一维图来处理，无法精确计算出当考虑其它运行参数时的滑压设定值。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法、系统及介质，本发明通过作图法推理出滑压设定值的二元函数具体计算式，该算式可方便通过DCS组态实现；将滑压设定值的多元函数计算问题转化为多个滑压设定值的二元函数进行计算，进而通过DCS实现对滑压设定值多元函数的精确计算，本发明原理简单，实用性强，能够有效实现对机组滑压运行曲线的多元函数实时优化。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法，实施步骤包括：
1)从所有运行参数中指定一个运行参数作为基本运行参数；
2)从所有运行参数中遍历选择除基本运行参数以外的每一个运行参数作为当前运行参数，根据滑压设定值关于基本运行参数的一元函数曲线、通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式；
3)针对除基本运行参数以外的每一个运行参数，将考虑该运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式求和获得滑压设定值多元函数的计算式。
可选地，步骤2)中通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式的详细步骤包括：
2.1)记日常运行时该运行参数的最大值和最小值分别为qi1、qi2，获得在该运行参数分别为qi1、qi2时滑压设定值与该运行参数的函数关系式Pi1＝fi1(N)、Pi2＝fi2(N)，其中N为基本运行参数，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；
2.2)针对该运行参数满足条件qi2≤qi0≤qi1的任意值qi0、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式Pi为：
Pi＝fi1(N0)-(fi1(N0)-fi2(N0))·(qi0-qi1)/(qi2-qi1)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式Pi；上式中，N0为基本运行参数的值，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。
可选地，所述所有运行参数包括机组负荷、凝汽器背压、抽汽量、主蒸汽温度。
可选地，所述基本运行参数为机组负荷。
可选地，步骤3)之后还包括：将当前的多个运行参数输入滑压设定值多元函数的计算式得到当前的滑压设定值的优化计算结果。
此外，本发明还提供一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括：
基本参数指定程序单元，用于从所有运行参数中指定一个运行参数作为基本运行参数；
运行参数遍历推导程序单元，用于从所有运行参数中遍历选择除基本运行参数以外的每一个运行参数作为当前运行参数，根据滑压设定值关于基本运行参数的一元函数曲线、通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式；
求和程序单元，用于针对除基本运行参数以外的每一个运行参数，将考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式求和获得滑压设定值多元函数的计算式。
可选地，所述运行参数遍历推导程序单元通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式的程序模块包括：
第一程序模块，用于记日常运行时该运行参数的最大值和最小值分别为qi1、qi2，获得在该运行参数分别为qi1、qi2时滑压设定值与该运行参数的函数关系式Pi1＝fi1(N)、P2＝fi2(N)，其中N为基本运行参数，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；
第二程序模块，用于针对该运行参数满足条件qi2≤qi0≤qi1的任意值qi0、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式Pi：
Pi＝fi1(N0)-(fi1(N0)-fi2(N0))·(qi0-qi1)/(qi2-qi1)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式Pi；上式中，N0为基本运行参数的值，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。
此外，本发明还提供一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的步骤。
此外，本发明还提供一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括计算机设备，该计算机设备至少包括微处理器和存储器，且该存储器上存储有被编程或配置以执行所述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的计算机程序。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行所述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明通过作图法推理出滑压设定值的二元函数具体计算式，该算式由两个一元函数构成，可方便通过DCS组态实现；将滑压设定值的多元函数计算问题转化为多个滑压设定值的二元函数进行计算，进而可通过DCS组态实现对滑压设定值多元函数的精确计算。本发明原理简单，实用性强，能够有效实现对机组滑压运行曲线的多元函数实时优化。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为滑压设定值与机组负荷的函数关系曲线示意图。
图3为滑压设定值关于机组负荷和凝汽器背压的二元函数推理过程示意图。
图4为本发明实施例一中凝汽器背压作为当前参数时对滑压设定值的实时修正量。
具体实施方式
实施例一：
本实施例中的火电机组为660MW机组，下文对本实施例滑压运行曲线的多元函数实时优化方法进行进一步的详细说明。如图1所示，本实施例火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的实施步骤包括：
1)从所有运行参数中指定一个运行参数作为基本运行参数；
2)从所有运行参数中遍历选择除基本运行参数以外的每一个运行参数作为当前运行参数，根据滑压设定值关于基本运行参数的一元函数曲线、通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式；
3)针对除基本运行参数以外的每一个运行参数，将考虑该运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式求和获得滑压设定值多元函数的计算式。
参见图2，步骤2)需要从所有运行参数中遍历选择除基本运行参数以外的每一个运行参数作为当前运行参数，且每遍历处理一个当前运行参数后则需要对是否遍历完成进行判断，由于该方法为遍历的基本方法，故在此不再赘述。
本实施例中，步骤2)中通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式的详细步骤包括：
2.1)记日常运行时该运行参数的最大值和最小值分别为qi1、qi2，获得在该运行参数分别为qi1、qi2时滑压设定值与该运行参数的函数关系式Pi1＝fi1(N)、Pi2＝fi2(N)，其中N为基本运行参数，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；
2.2)针对该运行参数满足条件qi2≤qi0≤qi1的任意值qi0、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式Pi为：
Pi＝fi1(N0)-(fi1(N0)-fi2(N0))·(qi0-qi1)/(qi2-qi1) (1)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式Pi；上式中，N0为基本运行参数的值，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。
本实施例中，所有运行参数包括机组负荷、凝汽器背压、抽汽量。此外，还可以进一步增加其他运行参数，例如主蒸汽温度等。
本实施例中，基本运行参数为机组负荷，本实施例中在某一凝汽器背压下，滑压设定值与机组负荷的函数关系曲线如图2所示。在选定基本运行参数为机组负荷的基础上，本实施例步骤2)的遍历迭代过程包括两轮。
第一轮(i＝1)为对凝汽器背压进行遍历：
记日常运行时凝汽器背压的最大值和最小值分别为q11、q12，获得在凝汽器背压分别为q11、q12时滑压设定值与凝汽器背压的函数关系式P11＝f11(N)、P12＝f12(N)，其中N为基本运行参数，f11、f12分别为在凝汽器背压为q11和q12时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；在工程应用中一元函数通常采用分段函数进行表示，例如本实施例中f11(N)和f12(N)函数可表示为：
f11(N)＝(0，7；90，7；120，7；210，11；270，14；330，16.5；420，19.5；520，22.8；600，27；660，27)
f12(N)＝(0，7；90，7；120，9；210，13；270，16；330，18.5；420，21.5；520，24.8；600，27；660，27)
针对凝汽器背压满足条件q12≤q10≤q11的任意值q10、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式P1为：
P1＝f11(N0)-(f11(N0)-f12(N0))·(q10-q11)/(q12-q11) (2)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑凝汽器背压时滑压设定值的二元函数具体计算式P1；上式中，N0为基本运行参数的值，f11、f12分别为在凝汽器背压为q11和q12时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。式(1)为由两个关于机组负荷的一元函数构成，可方便通过DCS组态实现。
具体推理过程如下：当凝汽器背压分别为q11、q12时，机组的滑压设定值函数关系式为P11＝f11(N)、P12＝f12(N)，其滑压曲线所围成的图形O1O2O3O4为平行四边形，如图3所示。分别过点P0、P2作垂直于线段O1O4的直线，交点分别为Q01和Q21，与背压为q10的滑压曲线O’O”的交点为Q20。
∵P0Q01、P2Q21垂直于同一线段O1O4，且∠Q21 P1 P2为公共角
∴△P1Q01P0∽△P1Q21P2
∴根据三角形相似定理，则有
(P1-P0)/(P1-P2)＝P0Q01/P2Q21 (3)
又∵P0Q01＝q10-q11，P2Q21＝q12-q11，将其代入前式可得：
(P1-P0)/(P1-P2)＝(q10-q11)/(q12-q11) (4)
整理可得：
P0＝P1-(q10-q11)·(P1-P2)/(q12-q11) (5)
由式P11＝f11(N)、P12＝f12(N)可知，式(5)即为式(2)。
图4为本发明实施例一中凝汽器背压对滑压设定值的实时修正量。
第二轮(i＝2)为对抽汽量进行遍历：
记日常运行时抽汽量的最大值和最小值分别为q21、q22，获得在抽汽量分别为q21、q22时滑压设定值与抽汽量的函数关系式P21＝f21(N)、P22＝f22(N)，其中N为基本运行参数，f21、f22分别为在抽汽量为q21和q22时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；
针对抽汽量满足条件q22≤q20≤q21的任意值q20、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式P2为：
P2＝f21(N0)-(f21(N0)-f22(N0))·(q20-q21)/(q22-q21) (6)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式P2；上式中，N0为基本运行参数的值，f21、f22分别为在抽汽量为q21和q22时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。式(5)为由两个关于机组负荷的一元函数构成，可方便通过DCS组态实现。
最终，将式(6)和式(2)求和则可获得滑压设定值关于机组负荷、凝汽器背压和抽汽量的多元函数计算式P＝f11(N0)-(f11(N0)-f12(N0))·(q10-q11)/(q12-q11)+f21(N0)-(f21(N0)-f22(N0))·(q20-q21)/(q22-q21)；以此类推，可获得滑压设定值关于多个运行参数的具体计算式。
本实施例中，步骤3)之后还包括：将当前的多个运行参数输入滑压设定值多元函数的计算式得到当前的滑压设定值的优化计算结果。
此外，本实施例还提供一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括：
基本参数指定程序单元，用于从所有运行参数中指定一个运行参数作为基本运行参数；
运行参数遍历推导程序单元，用于从所有运行参数中遍历选择除基本运行参数以外的每一个运行参数作为当前运行参数，根据滑压设定值关于基本运行参数的一元函数曲线、通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式；
求和程序单元，用于针对除基本运行参数以外的每一个运行参数，将考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式求和获得滑压设定值多元函数的计算式。
其中，运行参数遍历推导程序单元通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式的程序模块包括：
第一程序模块，用于记日常运行时该运行参数的最大值和最小值分别为qi1、qi2，获得在该运行参数分别为qi1、qi2时滑压设定值与该运行参数的函数关系式Pi1＝fi1(N)、P2＝fi2(N)，其中N为基本运行参数，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；
第二程序模块，用于针对该运行参数满足条件qi2≤qi0≤qi1的任意值qi0、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式Pi：
Pi＝fi1(N0)-(fi1(N0)-fi2(N0))·(qi0-qi1)/(qi2-qi1)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式Pi；上式中，N0为基本运行参数的值，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。
此外，本实施例还提供一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行前述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的步骤。
此外，本实施例还提供一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括计算机设备，该计算机设备至少包括微处理器和存储器，且该存储器上存储有被编程或配置以执行前述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的计算机程序。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行前述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的计算机程序
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为：本实施例中的火电机组为1000MW机组，步骤与实施例一相同，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法，其特征在于实施步骤包括：
1)从所有运行参数中指定一个运行参数作为基本运行参数；
2)从所有运行参数中遍历选择除基本运行参数以外的每一个运行参数作为当前运行参数，根据滑压设定值关于基本运行参数的一元函数曲线、通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式；
3)针对除基本运行参数以外的每一个运行参数，将考虑该运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式求和获得滑压设定值多元函数的计算式。
2.根据权利要求1所述的火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法，其特征在于，步骤2)中通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式的详细步骤包括：
2.1)记日常运行时该运行参数的最大值和最小值分别为qi1、qi2，获得在该运行参数分别为qi1、qi2时滑压设定值与该运行参数的函数关系式Pi1＝fi1(N)、Pi2＝fi2(N)，其中N为基本运行参数，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；
2.2)针对该运行参数满足条件qi2≤qi0≤qi1的任意值qi0、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式Pi为：
Pi＝fi1(N0)-(fi1(N0)-fi2(N0))·(qi0-qi1)/(qi2-qi1)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式Pi；上式中，N0为基本运行参数的值，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。
3.根据权利要求1或2所述的火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法，其特征在于，所述所有运行参数包括机组负荷、凝汽器背压、抽汽量、主蒸汽温度。
4.根据权利要求3所述的火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法，其特征在于，所述基本运行参数为机组负荷。
5.根据权利要求1所述的火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法，其特征在于，步骤3)之后还包括：将当前的多个运行参数输入滑压设定值多元函数的计算式得到当前的滑压设定值的优化计算结果。
6.一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，其特征在于包括：
基本参数指定程序单元，用于从所有运行参数中指定一个运行参数作为基本运行参数；
运行参数遍历推导程序单元，用于从所有运行参数中遍历选择除基本运行参数以外的每一个运行参数作为当前运行参数，根据滑压设定值关于基本运行参数的一元函数曲线、通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式；
求和程序单元，用于针对除基本运行参数以外的每一个运行参数，将考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式求和获得滑压设定值多元函数的计算式。
7.根据权利要求6所述的火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，其特征在于，所述运行参数遍历推导程序单元通过作图法推理出当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式的程序模块包括：
第一程序模块，用于记日常运行时该运行参数的最大值和最小值分别为qi1、qi2，获得在该运行参数分别为qi1、qi2时滑压设定值与该运行参数的函数关系式Pi1＝fi1(N)、P2＝fi2(N)，其中N为基本运行参数，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数；
第二程序模块，用于针对该运行参数满足条件qi2≤qi0≤qi1的任意值qi0、基本运行参数为N0时，通过作图法获得该工况下最佳滑压设定值的计算式Pi：
Pi＝fi1(N0)-(fi1(N0)-fi2(N0))·(qi0-qi1)/(qi2-qi1)
得到上式所示由两个关于基本运行参数的一元函数构成的、当考虑当前运行参数时滑压设定值的二元函数具体计算式Pi；上式中，N0为基本运行参数的值，fi1、fi2分别为在当前运行参数为qi1和qi2时滑压设定值关于基本运行参数的一元函数。
8.一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的步骤。
9.一种火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备至少包括微处理器和存储器，且该存储器上存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述火力发电机组滑压运行曲线的多元函数实时优化方法的计算机程序。
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