CN114548659A - 一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配方法和设备 - Google Patents

一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配方法和设备 Download PDF

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CN114548659A CN202210012446.0A CN202210012446A CN114548659A CN 114548659 A CN114548659 A CN 114548659A CN 202210012446 A CN202210012446 A CN 202210012446A CN 114548659 A CN114548659 A CN 114548659A
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Abstract

本发明公开了一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配方法和设备，应用于至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供热机组的热电厂系统中，以供暖季热电厂中高背压供热机组优先发电为原则，逐次迭代寻求综合偏差最小时的负荷分配决策结果，以在满足系统电、热负荷需求的前提下，实现运行成本最小。为同时含高背压类型机组和抽凝类型机组的热电厂在供暖季在考虑机组运行安全边界、机组类型差异带来的发电与供热成本差异、实时运行状态差异的前提下，实现以热电厂耗能成本最小为导向的热电厂整体电、热负荷在多类型机组间的分配。

Description

一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配方法和设备
技术领域
本申请涉及能源技术领域，更具体地，涉及一种厂级多类型供热机组电、 热负荷分配方法和设备。
背景技术
随着供热需求的增加和我国的电力行业“双碳”目标的推进落实，诸多 热电厂正在对厂内部分机组进行高背压升级改造，热电厂的机组类型逐步多 样化，在对热电厂运行时，如何在协调厂内不同类型机组运行优化承担电、 热负荷以在同时满足供热需求和发电负荷的基础之上，使得热电厂的运行成 本最小变得尤为关键。
由于热电厂内高背压供热机组和抽凝供热机组都具备着发电和供热的 能力，因此热电厂内的电、热负荷不能将孤立单独分配，而需要充分考虑到 厂内各类型机组的发电与供热成本、电-热耦合关系、机组的安全运行边界、 辅机的实时运行状态等各种约束，是个非常复杂的问题。
目前，热电厂的电、热负荷分配主要是依据运行人员的经验，依据“以 热定电”的方针进行安排各类型机组电、热出力，该分配方式只能保证满足 电、热负荷需求，无法保障运行成本最小。另外也有部分采用优化分配方法， 但由于分配过程中参数众多，导致该方法的模型复杂，求解难度大，且难以 在调度周期内给出分配决策结果。
因此，如何更加准确和高效的进行厂级多类型供热机组电、热负荷的分 配，是目前有待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配方法，用以解决现 有技术中进行厂级多类型供热机组电、热负荷的分配时准确性低、效率低的 技术问题。
该方法应用于至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供热机组的热电 厂系统中，所述方法包括：
根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的 运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组 的电出力；
根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求供热量、各抽凝供热机组 的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机 组的热出力；
若迭代次数满足预设终止条件，根据本轮各次迭代中综合偏差最小时的 各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热出力确定各高背压供热机组和 各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果；
若迭代次数不满足所述预设终止条件，根据热出力偏差和电出力偏差确 定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，并根据下一次迭代中 各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态 和各抽凝供热机组的电出力上下限确定下一次迭代中各抽凝供热机组的电出 力，以进入下一次迭代，直至迭代次数满足所述预设终止条件；
其中，热出力偏差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机组和 各抽凝供热机组的电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确定的， 综合偏差是根据热出力偏差和电出力偏差确定的。
相应的，本发明还提供一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配设备， 应用于至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供热机组的热电厂系统中， 所述设备包括：
第一确定模块，用于根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、 各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代 中各抽凝供热机组的电出力；
第二确定模块，用于根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求供热 量、各抽凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定本次 迭代中各抽凝供热机组的热出力；
第三确定模块，用于若迭代次数满足预设终止条件，根据本轮各次迭代 中综合偏差最小时的各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热出力确定 各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果；
第四确定模块，若迭代次数不满足所述预设终止条件，根据热出力偏差 和电出力偏差确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，并根 据下一次迭代中各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热 机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定下一次迭代中各抽凝 供热机组的电出力，以进入下一次迭代；
其中，所述热出力偏差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机 组和各抽凝供热机组的电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确 定的，综合偏差是根据热出力偏差和电出力偏差确定的。
通过应用以上技术方案，在至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供 热机组的热电厂系统中，根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、 各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代 中各抽凝供热机组的电出力；根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求 供热量、各抽凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定 本次迭代中各抽凝供热机组的热出力；若迭代次数满足预设终止条件，根据 本轮各次迭代中综合偏差最小时的各高背压供热机组和各抽凝供热机组的 电、热出力确定各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果； 若迭代次数不满足所述预设终止条件，根据热出力偏差和电出力偏差确定下 一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，并根据下一次迭代中各高 背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各 抽凝供热机组的电出力上下限确定下一次迭代中各抽凝供热机组的电出力， 以进入下一次迭代，直至迭代次数满足所述预设终止条件；其中，热出力偏 差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机组和各抽凝供热机组的 电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确定的，综合偏差是根据 热出力偏差和电出力偏差确定的，从而更加准确和高效的进行厂级多类型供 热机组电、热负荷的分配。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提出的一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配 方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例中各机组运行区间示意图；
图3示出了本发明实施例中综合偏差的迭代过程的一仿真结果；
图4示出了本发明实施例中综合偏差的迭代过程的另一仿真结果；
图5示出了本发明实施例中不同目标供水温度下全厂发电能力示意图；
图6示出了本发明实施例提出的一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配 设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配方法，应用 于至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供热机组的热电厂系统中，如图 1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101，根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝 供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代中各抽 凝供热机组的电出力。
本实施例中，高背压供热机组中，汽轮机的排汽为正压排汽，排汽直接 送到热用户，其发电负荷的大小和供热大小有直接关系。抽凝供热机组中， 部分没做完功的蒸汽从汽轮机的抽汽口抽出送到热用户，其余部分在汽轮机 继续做功后排入凝汽器凝结成水，然后回到锅炉。
本实施例按照预设规则多次迭代确定各高背压供热机组和各抽凝供热机 组的电、热出力，在迭代次数满足预设终止条件时，确定各高背压供热机组 和各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果。这里首先根据各高背压供热机组 的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组 的电出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力。其中，各抽凝供 热机组的运行状态包括运行状态和停机状态。
为了更加准确的进行电、热负荷分配，在本申请一些实施例中，根据各 高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和 各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力， 具体为：
根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的 运行状态确定各抽凝供热机组的原则电出力；
根据各抽凝供热机组的电出力上下限对各抽凝供热机组的原则电出力进 行修正后确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力。
本实施例中，先根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各 抽凝供热机组的运行状态确定各抽凝供热机组的原则电出力，考虑到各抽凝 供热机组的电出力上下限，对各抽凝供热机组的原则电出力进行修正后确定 本次迭代中各抽凝供热机组的电出力。
需要说明的是，以上实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方 案，其他根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机 组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热 机组的电出力的方式均属于本申请的保护范围。
为了准确的确定各抽凝供热机组的原则电出力，在本申请一些实施例中， 根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行 状态确定各抽凝供热机组的原则电出力，具体为确定：
Figure BDA0003459481280000051
其中，Pt',j为本次迭代中各抽凝供热机组j的原则电出力， j∈m+1、m+2、……n+m，t为本轮迭代的次数，P1为全厂目标电负荷，Pt,i为本 次迭代中各高背压供热机组i的电出力,i∈1、2、……m,Ij为抽凝供热机组j的 运行状态，Ij在抽凝供热机组j处于运行状态时为1，Ij在抽凝供热机组j处 于停机状态时为0。
为了准确的确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力，在本申请一些实 施例中，根据各抽凝供热机组的电出力上下限对各抽凝供热机组的原则电出 力进行修正后确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力，具体为：
确定各抽凝供热机组j的电出力上限：
Figure BDA0003459481280000052
确定各抽凝供热机组j的电出力下限：
Figure BDA0003459481280000061
确定本次迭代中各抽凝供热机组j的电出力：
Figure BDA0003459481280000062
其中，Pmax,j、Pmin,j为抽凝供热机组j在纯凝工况下的最大和最小电出力； P′min,j为抽凝供热机组j在抽凝工况下的最小电出力；Qt,j为抽凝供热机组j的 热出力；cv,j为抽凝供热机组j的热出力对机组发电功率的影响系数；vg,j、cg,j分别为抽凝供热机组j的工业抽汽流量和工业抽汽对机组发电功率的影响系 数；P0,j为抽凝供热机组j的初始电出力；Uj、Dj分别为抽凝供热机组j的升、 降负荷限制，为0时表示允许升降，为1时表示禁止升降。
步骤S102，根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求供热量、各抽 凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定本次迭代中各 抽凝供热机组的热出力。
为了准确的确定本次迭代中各抽凝供热机组的热出力，在本申请一些实 施例中，根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求供热量、各抽凝供热 机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定本次迭代中各抽凝供 热机组的热出力，具体为：
确定各抽凝供热机组j共同承担的抽汽量：
Figure BDA0003459481280000063
确定抽凝供热机组j按照比例分配的原则抽汽量：
Figure BDA0003459481280000064
确定与机组安全限制相关的热出力上限：
Figure BDA0003459481280000065
确定与汽泵运行限制相关的热出力上限：
Figure BDA0003459481280000066
确定与供暖加热器出力限制相关的热出力下限：
Figure BDA0003459481280000071
确定与供暖加热器出力限制相关的热出力上限：
Figure BDA0003459481280000072
确定本次迭代中各抽凝供热机组的热出力：
Figure BDA0003459481280000073
其中，Q1为全厂总需求供热量，Q1＝4.2(T1-T0)v/1000，T1为目标供水温度； T0为回水温度，v为一次热网水流量；Qt,i为各高背压供热机组i的热出力； Cj为抽凝供热机组j的热负荷分配比例；cm,j为锅炉运行对机组发电功率的影 响系数；r1,j、r2,j、r3,j分别为汽泵对抽凝供热机组j最大供热能力影响系数；Bj为抽凝供热机组j驱动的汽泵运行状态；Ptb为考虑汽泵时的临界值；Qmin、Qmax分别为每台供暖加热器最大、最小通流量；Qs为1t/h供暖抽汽释放的热量。
本实施例中，各抽凝供热机组的热出力的上限包括与机组安全限制相关 的热出力上限、与汽泵运行限制相关的热出力上限、与供暖加热器出力限制 相关的热出力上限，各抽凝供热机组的热出力的下限为与供暖加热器出力限 制相关的热出力下限。
步骤S103，判断是否迭代次数满足预设终止条件。若是执行步骤S104， 否则执行步骤S105。
为了提高电、热负荷分配的准确性，在本申请一些实施例中，预设终止 条件为：
t≥[max{log(Pmin,i/Pmax,i)}/log(1-k)+1]
其中，t为本轮迭代的次数，k为迭代系数；Pmin,i、Pmax,i分别为高背压供 热机组i的最小和最大发电能力。
步骤S104，根据本轮各次迭代中综合偏差最小时的各高背压供热机组和 各抽凝供热机组的电、热出力确定各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、 热负荷分配结果。
本实施例中，综合偏差是根据热出力偏差和电出力偏差确定的，热出力 偏差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机组和各抽凝供热机组的 电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确定的。每一轮迭代过程 中包括多次迭代。
根据本轮各次迭代中综合偏差最小时的各高背压供热机组和各抽凝供热 机组的电、热出力可确定各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热负荷 分配结果。
步骤S105，根据热出力偏差和电出力偏差确定下一次迭代中各高背压供 热机组的电出力和热出力，并根据下一次迭代中各高背压供热机组的电出力、 全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上 下限确定下一次迭代中各抽凝供热机组的电出力，以进入下一次迭代，直至 迭代次数满足所述预设终止条件。
本实施例中，若迭代次数不满足所述预设终止条件，需要根据热出力偏 差和电出力偏差确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，并 根据下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力重新确定下一次迭代 中各抽凝供热机组的电出力和热出力，以进入下一次迭代，直至迭代次数满 足所述预设终止条件。
为了准确的确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，在 本申请一些实施例中，根据热出力偏差和电出力偏差确定下一次迭代中各高 背压供热机组的电出力和热出力，具体为：
确定电出力偏差：
Figure BDA0003459481280000081
确定热出力偏差：
Figure BDA0003459481280000082
确定下一次迭代中各高背压供热机组的原则电出力：
Figure BDA0003459481280000083
确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力：
Pt+1,i＝MEDIAN{Pmin,i,P′t+1,i,Pmax,i}
确定下一次迭代中各高背压供热机组的热出力：
Qt+1,i＝(Pt,i-cm12,i(vf,i+vg,iOi)-b1,i)/cm11,i
其中，vf,i、vg,i、Oi分别为高背压供热机组i的辅助蒸汽流量、工业蒸汽 流量和供热电动门开度；PΔ为预设电出力偏差阈值，QΔ为预设热出力偏差阈 值，Pmin,i、Pmax,i分别为高背压供热机组i电出力上、下限；cm11,i、cm12,i分别为背 压供热对高背压供热机组i电出力影响系数、以及辅助蒸汽和工业蒸汽对高 背压供热机组i电出力影响系数；b1,i为常数。
为了可靠的确定综合偏差，在本申请一些实施例中，综合偏差为：
Dt＝wh|ΔQt|+we|ΔPt|
其中，Dt为综合偏差，wh、we分别为热出力偏差和电出力偏差的权重。
为了更加准确的进行电、热负荷分配，在本申请一些实施例中，各高背 压供热机组的电出力在首次迭代中为各高背压供热机组的当前电出力，各抽 凝供热机组的热出力在首次迭代中为零，在进行首次迭代之前，所述方法还 包括：
初始化各高背压供热机组的电出力和各抽凝供热机组的热出力：
Figure BDA0003459481280000091
初始化全厂总需求供热量：
Q1＝4.2(T1-T0)v/1000
其中，P0,i、P1,i分别为高背压供热机组i的当前电出力和第一次迭代时的 电出力；Q1,j为抽凝供热机组j在第一次迭代中的热出力；T1为目标供水温度； T0为回水温度；v为一次热网水流量；i∈1、2、……m；j∈m+1、m+2、……n+m。
通过应用以上技术方案，在至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供 热机组的热电厂系统中，根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、 各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代 中各抽凝供热机组的电出力；根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求 供热量、各抽凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定 本次迭代中各抽凝供热机组的热出力；若迭代次数满足预设终止条件，根据 本轮各次迭代中综合偏差最小时的各高背压供热机组和各抽凝供热机组的 电、热出力确定各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果； 若迭代次数不满足所述预设终止条件，根据热出力偏差和电出力偏差确定下 一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，并根据下一次迭代中各高 背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各 抽凝供热机组的电出力上下限确定下一次迭代中各抽凝供热机组的电出力， 以进入下一次迭代，直至迭代次数满足所述预设终止条件；其中，热出力偏 差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机组和各抽凝供热机组的 电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确定的，综合偏差是根据 热出力偏差和电出力偏差确定的，从而更加准确和高效的进行厂级多类型供 热机组电、热负荷的分配。
为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明 的技术方案进行说明。
假设热电厂共有四个热电机组，1#机组为高背压供热机组，2#、3#、4# 机组均为抽凝供热机组。本申请实施例提供一种厂级多类型供热机组电、热负 荷分配方法，包括以下步骤：
S1、由目标供水温度、目标负荷、各类型机组及其辅机运行状态，初始 化各类型机组的电、热出力。
(1)技术参数
技术参数包括：高背压供热机组1台，抽凝供热机组3台，即m为1， n为3。当前各类型机组的运行状态(启停)Ij,在此均为1，启动状态；各类型 机组的升降负荷限制(升降)Uj、Dj，在此均为0，允许升或降负荷；1#机组的 辅助蒸汽流量、工业蒸汽流量和电动门开度vf，1、vg，1、O1为6.99t/h、0、0；1# 机组的工业抽汽影响系数cg,j，此处取0.35；每台加热器最大最小通流量Qmax、 Qmin分别为100、10t/h；当前抽凝供热机组的热出力Q1,j均为0；当前1#机组 的电出力P0，1为128.9MW；回水温度T0为39.45℃；热网回水流量v为9566t/h； 1t/h的供热抽汽释放的热量为Qs为2.8721GJ；目标负荷P1为350MW；目标 供水温度T1为90℃。迭代步长k为0.01；Ptb为考虑汽泵时的临界值，此处取。
此外，抽凝供热机组j热负荷分配比例Cj；抽凝供热机组j的工业抽汽 对机组发电功率的影响系数cg,j；1#机组的运行区间参数cm11,i、cm12,i、b1,i；抽凝 供热机组j的运行区间参数cv,j、cm,j；抽凝供热机组j所驱动的汽泵运行状态Bj；汽泵对抽凝供热机组j最大供热能力影响系数r1,j、r2,j、r3,j；抽凝供热机 组j纯凝工况下的电出力最大最小值Pmax,j(单位：MW)、Pmin,j；抽凝供热机组 j抽汽工况下电出力最小值P′min,j；抽凝供热机组j的工业抽汽流量vg,j(单位： t/h)；上述技术参数数据如表1所示，并将各类型机组的运行区间以平面图的形式呈现如图2所示。
表1
Figure BDA0003459481280000111
(1)初始化各类型机组电、热出力：
Figure BDA0003459481280000112
其中，P0,i、P1,i分别为当前和第一次迭代时高背压供热机组i(i∈1)的电出 力(MW)；Q1,j为抽凝供热机组j(j∈2、3、4)的热出力(GJ/h)。
(2)初始化全厂总需求供热量：
Q1＝4.2(T1-T0)v/1000 (2)
其中，T1为目标供水温度(℃)；T0为回水温度；v为一次热网水流量(t/h)。
S2、根据高背压供热机组的电出力，结合抽凝供热机组热出力所确定的 范围，重新确定抽凝供热机组的电出力。
对抽凝供热机组j进行分配电负荷：
Figure BDA0003459481280000113
其中，P1为目标电负荷；P1,i为高背压供热机组i初次分配电出力；Ij为 当前抽凝供热机组j的运行状态(启停)。
原则上，按照式(3)分配电负荷，但是要考虑到抽凝供热机组j的出力升 降负荷限制和供暖、工业抽汽的影响，故抽凝供热机组j的电出力及其上下 限为：
Figure BDA0003459481280000121
Figure BDA0003459481280000122
其中，
Figure BDA0003459481280000123
为抽凝供热机组j在抽凝工况下的最大和最小电出力； Pmax,j、Pmin,j为抽凝供热机组j在纯凝工况下的最大和最小电出力；Pm'in,j为抽 凝供热机组j在抽凝工况下任意抽汽热出力的最小电出力；Q1,j为抽凝供热机 组j热出力(GJ/h)；cv,j为抽凝供热机组j的热出力对机组发电功率的影响系数； vg,j、cg,j分别为抽凝供热机组j的工业抽汽流量和工业抽汽流量对机组发电 功率的影响系数；P0,j为抽凝供热机组j的初始电出力；Uj、Dj为抽凝供热机 组j的升、降负荷限制，0为允许升降，1为禁止升降。
所以，考虑电出力上下限后，各抽凝供热机组电出力为：
Figure BDA0003459481280000124
其中，MEDIAN为取中值函数。
S3、根据高背压供热机组的热出力，结合抽凝供热机组的电出力及其辅 机运行状态，重新确定抽凝供热机组的热出力。
(1)抽凝供热机组共同承担的抽汽量为：
Qc＝Q1-Q1,i (7)
(2)原则上，抽凝供热机组j的抽汽按照比例分配：
Figure BDA0003459481280000125
其中，Cj为抽凝供热机组j的热负荷分配比例。
但是，抽凝供热机组j受到锅炉和机组安全运行的限制，故热出力上限：
Figure BDA0003459481280000126
同时，考虑汽泵后，机组的最大抽汽能力修正为：
Figure BDA0003459481280000127
其中，r1,j、r2,j、r3,j分别为汽泵对抽凝供热机组j最大供热能力影响系数； Bj为抽凝供热机组j驱动的汽泵运行状态；Ptb为考虑汽泵时的临界值。
并且，考虑到保障加热器正常运转，故对最小热出力限制为：
Figure BDA0003459481280000131
Figure BDA0003459481280000132
其中，Qmax、Qmin分别为每台加热器最大、最小通流量；Qs为1t/h供暖抽 汽释放的热量(GJ)。
所以，抽凝供热机组j的热出力为：
Figure BDA0003459481280000133
S4、根据终止条件判断公式判断是否达到终止条件，若终止则搜索综合 偏差最小的项，并将该项对应的各类型机组的电、热出力作为分配策略输出。
终止条件判断公式：
t≥[max{log(Pmin,i/Pmax,i)}/log(1-k)+1] (14)
其中，k为迭代系数；Pmin,i、Pmax,i分别为高背压供热机组i的最小和最大 发电能力。终止条件中的最大迭代次数的核心是即使第一次迭代结果1#机组 在其最大发电功率点，如果有需要，经过[max{log(Pmin,i/Pmax,i)}/log(1-k)+1]次迭代， 可以将高背压供热机组的发电功率按照步长逐步减小到其最小发电功率点， 至此可以确保循环迭代遍布高背压供热机组的全部电出力范围。
如果未达到收敛条件，则执行步骤S5。
S5、根据各类型机组的电、热出力和目标电、热负荷，确定整体电偏差、 热偏差以及综合偏差。
电、热偏差计算公式如下：
Figure BDA0003459481280000134
Figure BDA0003459481280000135
第t次迭代电热综合偏差为：
Dt＝wh|ΔQt|+we|ΔPt| (17)
其中，wh、we分别为热出力偏差和电出力偏差的权重。
S6、按照高背压供热机组优先出力原则，结合整体电偏差和热偏差情况， 重新确定高背压供热机组的电、热出力，返回到S2进行迭代，直到达到终 止条件。
高背压供热机组的朗肯循环热效率最高，运行成本最低，优先考虑，但 是需要顾及热电厂的整体热电平衡，故其电出力为：
Figure BDA0003459481280000141
由高背压供热机组的电出力反推出其在下一次迭代中的热出力为：
Q2,i＝(P1,i-cm12,i(vf,i+vg,iOi)-b1,i)/cm11,i (19)
其中，vf,i、vg,i、Oi分别为高背压供热机组i的辅助蒸汽流量、工业蒸汽 流量和电动门开度；cm11,i、cm12,i分别为背压供热、辅助蒸汽和工业蒸汽对高背 压供热机组i电出力影响系数；b1为常数。
同时，考虑电出力上下限后，高背压供热机组i在下一次迭代中的电出 力为：
P2,i＝MEDIAN{Pmin,i,P′2,i,Pmax,i} (20)
本发明实施例中综合偏差的迭代过程的仿真结果如下图3和图4所示。
如图3和图4所示，因为高背压供热机组优先出力的原则，在第一次迭 代后，1#机组承担了除去为保障抽汽机组加热器安全运行的热量之后的所有 供热需求量，这种负荷分配方式是热电厂运行成本最低的负荷分配方式。但 是该方式下，可能出现与目标负荷较大的电功率偏差，为避免受到调度机构 的考核，故1#机组按照步长逐步降低与热出力耦合的电出力，从而让抽凝供 热机组承担热负荷的同时，降低热电厂整体的电出力，从而使得整体电、热 出力与目标电、热负荷间的综合偏差减小。同时，在迭代过程中，也需要估 计机组的热出力与总需求供热量间的热偏差，在抽凝供热机组逐步增加热出 力降低电出力满足目标负荷的过程中，3#机组首先达到了抽凝工况下的最小 发电功率，故其热功率不再增加，电功率不再减小。2#和4#机组继续降低电 出力增加热出力。
如图3和图4所示，综合偏差最小的第一次出现在第33次迭代时，故将 其所对应的各类型机组出力作为负荷分配方式输出，机组出力情况如表2所 示。
表2
Figure BDA0003459481280000151
进一步的，在不同目标供水温度下，综合偏差最小的负荷分配方式下的 全厂发电能力如图5所示，在最大发电能力的QW部分，是由于在随着目标 供水温度的增加，高背压供热机组的电出力逐步提升，2#、3#、4#机组均运 行在最小供热能力(每台加热器10t/h的流量)下。W点是1#机组到达最大发 电能力的点，在WE部分，随着目标供水温度的增加，2#、3#、4#机组均工 作在各自对应的AB线(如图2所示)，故逐步下降。
如图5和图2所示，在最小发电能力的RT部分，如同QW部分一样， 由于1#机组的运行特点所限，在T点，到达最大发电能力的点。在TY部分， 1#机组运行在最大发电能力的点，2#、3#、4#机组均工作在各自对应的DC 或DC’线，故逐步下降；但是在YU部分，2#、3#、4#机组逐步过渡到了 CB’或CEB’线，故全厂的最小发电能力逐步上升。
本方案以供暖季热电厂中高背压供热机组优先发电为原则，逐次迭代寻 求综合偏差最小时的负荷分配决策结果，以在满足系统电、热负荷需求的前 提下，实现运行成本最小。为同时含高背压类型机组和抽凝类型机组的热电 厂在供暖季在考虑机组运行安全边界、机组类型差异带来的发电与供热成本 差异、实时运行状态差异的前提下，实现以热电厂耗能成本最小为导向的热 电厂整体电、热负荷在多类型机组间的分配。
本申请实施例还提出了一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配设备， 应用于至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供热机组的热电厂系统中， 如图6所示，所述设备包括：
第一确定模块601，用于根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电 负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本 次迭代中各抽凝供热机组的电出力；
第二确定模块602，用于根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求 供热量、各抽凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定 本次迭代中各抽凝供热机组的热出力；
第三确定模块603，用于若迭代次数满足预设终止条件，根据本轮各次 迭代中综合偏差最小时的各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热出力 确定各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果；
第四确定模块604，若迭代次数不满足所述预设终止条件，根据热出力 偏差和电出力偏差确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力， 并根据下一次迭代中各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝 供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定下一次迭代中各 抽凝供热机组的电出力，以进入下一次迭代；
其中，所述热出力偏差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机 组和各抽凝供热机组的电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确 定的，综合偏差是根据热出力偏差和电出力偏差确定的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中 部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的 本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配方法，应用于至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供热机组的热电厂系统中，其特征在于，所述方法包括：
根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力；
根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求供热量、各抽凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的热出力；
若迭代次数满足预设终止条件，根据本轮各次迭代中综合偏差最小时的各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热出力确定各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果；
若迭代次数不满足所述预设终止条件，根据热出力偏差和电出力偏差确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，并根据下一次迭代中各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定下一次迭代中各抽凝供热机组的电出力，以进入下一次迭代，直至迭代次数满足所述预设终止条件；
其中，热出力偏差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确定的，综合偏差是根据热出力偏差和电出力偏差确定的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力，具体为：
根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态确定各抽凝供热机组的原则电出力；
根据各抽凝供热机组的电出力上下限对各抽凝供热机组的原则电出力进行修正后确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态确定各抽凝供热机组的原则电出力，具体为确定：
Figure FDA0003459481270000021
其中，P't,j为本次迭代中各抽凝供热机组j的原则电出力，j∈m+1、m+2、……n+m，t为本轮迭代的次数，P1为全厂目标电负荷，Pt,i为本次迭代中各高背压供热机组i的电出力,i∈1、2、……m,Ij为抽凝供热机组j的运行状态，Ij在抽凝供热机组j处于运行状态时为1，Ij在抽凝供热机组j处于停机状态时为0。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据各抽凝供热机组的电出力上下限对各抽凝供热机组的原则电出力进行修正后确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力，具体为：
确定各抽凝供热机组j的电出力上限：
Figure FDA0003459481270000022
确定各抽凝供热机组j的电出力下限：
Figure FDA0003459481270000023
确定本次迭代中各抽凝供热机组j的电出力：
Figure FDA0003459481270000024
其中，Pmax,j、Pmin,j为抽凝供热机组j在纯凝工况下的最大和最小电出力；P'min,j为抽凝供热机组j在抽凝工况下的最小电出力；Qt,j为抽凝供热机组j的热出力；cv,j为抽凝供热机组j的热出力对机组发电功率的影响系数；vg,j、cg,j分别为抽凝供热机组j的工业抽汽流量和工业抽汽对机组发电功率的影响系数；P0,j为抽凝供热机组j的初始电出力；Uj、Dj分别为抽凝供热机组j的升、降负荷限制，为0时表示允许升降，为1时表示禁止升降。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，各抽凝供热机组的热出力的上限包括与机组安全限制相关的热出力上限、与汽泵运行限制相关的热出力上限、与供暖加热器出力限制相关的热出力上限，各抽凝供热机组的热出力的下限为与供暖加热器出力限制相关的热出力下限，根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求供热量、各抽凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的热出力，具体为：
确定各抽凝供热机组j共同承担的抽汽量：
Figure FDA0003459481270000031
确定抽凝供热机组j按照比例分配的原则抽汽量：
Figure FDA0003459481270000032
确定与机组安全限制相关的热出力上限：
Figure FDA0003459481270000033
确定与汽泵运行限制相关的热出力上限：
Figure FDA0003459481270000034
确定与供暖加热器出力限制相关的热出力下限：
Figure FDA0003459481270000035
确定与供暖加热器出力限制相关的热出力上限：
Figure FDA0003459481270000036
确定本次迭代中各抽凝供热机组的热出力：
Figure FDA0003459481270000037
其中，Q1为全厂总需求供热量，Q1＝4.2(T1-T0)v/1000，T1为目标供水温度；T0为回水温度，v为一次热网水流量；Qt,i为各高背压供热机组i的热出力；Cj为抽凝供热机组j的热负荷分配比例；cm,j为锅炉运行对机组发电功率的影响系数；r1,j、r2,j、r3,j分别为汽泵对抽凝供热机组j最大供热能力影响系数；Bj为抽凝供热机组j驱动的汽泵运行状态；Ptb为考虑汽泵时的临界值；Qmin、Qmax分别为每台供暖加热器最大、最小通流量；Qs为1t/h供暖抽汽释放的热量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据热出力偏差和电出力偏差确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，具体为：
确定电出力偏差：
Figure FDA0003459481270000041
确定热出力偏差：
Figure FDA0003459481270000042
确定下一次迭代中各高背压供热机组的原则电出力：
Figure FDA0003459481270000043
确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力：
Pt+1,i＝MEDIAN{Pmin,i,P't+1,i,Pmax,i}
确定下一次迭代中各高背压供热机组的热出力：
Qt+1,i＝(Pt,i-cm12,i(vf,i+vg,iOi)-b1,i)/cm11,i
其中，vf,i、vg,i、Oi分别为高背压供热机组i的辅助蒸汽流量、工业蒸汽流量和供热电动门开度；PΔ为预设电出力偏差阈值，QΔ为预设热出力偏差阈值，Pmin,i、Pmax,i分别为高背压供热机组i电出力上、下限；cm11,i、cm12,i分别为背压供热对高背压供热机组i电出力影响系数、以及辅助蒸汽和工业蒸汽对高背压供热机组i电出力影响系数；b1,i为常数。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，综合偏差为：
Dt＝wh|ΔQt|+we|ΔPt|
其中，Dt为综合偏差，wh、we分别为热出力偏差和电出力偏差的权重。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预设终止条件为：
t≥[max{log(Pmin,i/Pmax,i)}/log(1-k)+1]
其中，t为本轮迭代的次数，k为迭代系数；Pmin,i、Pmax,i分别为高背压供热机组i的最小和最大发电能力。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各高背压供热机组的电出力在首次迭代中为各高背压供热机组的当前电出力，各抽凝供热机组的热出力在首次迭代中为零，在进行首次迭代之前，所述方法还包括：
初始化各高背压供热机组的电出力和各抽凝供热机组的热出力：
Figure FDA0003459481270000051
初始化全厂总需求供热量：
Q1＝4.2(T1-T0)v/1000
其中，P0,i、P1,i分别为高背压供热机组i的当前电出力和第一次迭代时的电出力；Q1,j为抽凝供热机组j在第一次迭代中的热出力；T1为目标供水温度；T0为回水温度；v为一次热网水流量；i∈1、2、……m；j∈m+1、m+2、……n+m。
10.一种厂级多类型供热机组电、热负荷分配设备，应用于至少包括一台高背压供热机组和一台抽凝供热机组的热电厂系统中，其特征在于，所述设备包括：
第一确定模块，用于根据各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的电出力；
第二确定模块，用于根据各高背压供热机组的热出力、全厂总需求供热量、各抽凝供热机组的运行状态、各抽凝供热机组的热出力上下限确定本次迭代中各抽凝供热机组的热出力；
第三确定模块，用于若迭代次数满足预设终止条件，根据本轮各次迭代中综合偏差最小时的各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热出力确定各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热负荷分配结果；
第四确定模块，若迭代次数不满足所述预设终止条件，根据热出力偏差和电出力偏差确定下一次迭代中各高背压供热机组的电出力和热出力，并根据下一次迭代中各高背压供热机组的电出力、全厂目标电负荷、各抽凝供热机组的运行状态和各抽凝供热机组的电出力上下限确定下一次迭代中各抽凝供热机组的电出力，以进入下一次迭代；
其中，所述热出力偏差和电出力偏差是根据本次迭代中各高背压供热机组和各抽凝供热机组的电、热出力、全厂目标电负荷和全厂总需求供热量确定的，综合偏差是根据热出力偏差和电出力偏差确定的。
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