CN117117840A - 深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法及装置，涉及电的计算分析技术领域；方法包括建立获得控制系统的融合模型；基于融合模型，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息；基于层级评价指标构建获得多层级评价指标集；获得预处理后的多层级评价指标集；构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系；装置包括获得融合模型模块、获得涉网性能指标信息模块、获得多层级评价指标集模块、预处理多层级评价指标集模块和获得多层级评价体系模块，其通过获得融合模型、获得涉网性能指标信息、获得多层级评价指标集、预处理多层级评价指标集和获得多层级评价体系的步骤，全面评估了深度调峰复杂工况火电机组控制系统调节性能。

Description

深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法及装置
技术领域
本发明涉及电的计算分析技术领域，尤其涉及一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法及装置。
背景技术
撰写人检索，检索式为(TACD＝(深调AND火电AND评价))，获得较为接近的现有技术方案如下。
授权公告号为CN112087002B，名称为一种适用于两级调峰市场的火电机组调峰贡献量评估方法。获取省间中标并网火电机组在时段t省间调峰市场的中标量，计算省网并网火电机组平均负荷率；计算省网参与调峰的并网各火电机组平均负荷率，计算省网参与调峰的并网各火电机组调峰贡献量，确定省网中标火电机组；确定省网中标的并网火电机组在时段t的调峰收益费用；确定省网未中标并网火电机组在时段t的分摊费用，新能源场站在时段t的分摊费用。一种适用于两级调峰市场的火电机组调峰贡献量评估方法，能够不断激励火电机组降低调峰成本提高调峰能力，消除了火电机组的避险套利空间，避免了传统深调峰评估方法中调峰费用过大分摊成员过少导致费用无法分摊的局面。
申请公布号为CN113987934A，名称为基于模糊分析的多机组多模式供热电厂运行综合评价方法。包括：步骤S1、设置供热机组参与深度调峰协同运行时的多供热模式组合方案；步骤S2、构建机组多模式深度调峰的数字孪生模型；步骤S3、建立至少包括经济性评价指标、环保性评价指标和多维度约束条件的供热机组多模式深度调峰评价模型；步骤S4、构建各评价指标之间的判断矩阵、确定各评价指标对机组调峰的权重向量和建立各个多供热模式组合方案与各评价指标之间的模糊决策矩阵；步骤S5、采用模糊决策算法对权重向量和模糊决策矩阵进行模糊计算。对不同供热模式组合方案的机组进行评价，实现机组改造技术组合方案的优化，实现调峰热电厂的厂级智能定量化运行调度决策。
结合上述两篇专利文献和现有的技术方案，发明人分析现有技术方案如下。
随着双碳目标的提出，风电、水电、光伏等新能源装机容量持续增加，火电由主体性电源逐步向辅助服务型电源转变。由于新能源发电具有波动性和不确定性，为了维持电力系统的稳定性，这就要求相对稳定的火电机组具有深度调峰的能力。深度调峰就是受电网负荷峰谷差较大影响而导致各发电厂降出力、发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式；深度调峰的负荷范围超过该电厂锅炉最低稳燃负荷，一般深度调峰的负荷率为20％。
为保证发电机组并网后的安全稳定运行，相关电力机构和企业对所辖发电机组的并网运行作出了相应的管理规定，然而，现阶段对影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能关键设备及参数尚不明确，且对火电机组深度调峰运行状态下涉网性能指标缺乏统一要求，无法对深调复杂工况下的火电机组提供全面的评估。
现有技术问题及思考：
如何解决无法对深调复杂工况下的火电机组提供全面评估的技术问题。
发明内容
本发明提供一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法及装置，解决无法对深调复杂工况下的火电机组提供全面评估的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案在于如下方面：
一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法包括如下步骤，S1在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型；S2基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息；S3结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集；S4对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；S5根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
进一步的技术方案在于：步骤S1中，融合模型包括机理模型和数据模型。
进一步的技术方案在于：步骤S1中，构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的机理模型具体为：利用深度调峰火电机组现场试验数据中的每一热力参数、控制系统参数，在Dymola软件上建立准确的深度调峰火电机组的机理模型，机理模型由汽轮机本体、锅炉本体和控制系统构成；控制系统至少包括锅炉主蒸汽温度控制系统、锅炉再热蒸汽温度控制系统、凝汽器水位控制系统、除氧器水位控制系统、每一高压加热器水位控制系统、每一低压加热器水位控制系统、每一阀门控制系统、给煤控制系统、给水控制系统和风量控制系统。
进一步的技术方案在于：步骤S1中，构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的数据模型包括：
S01、将深度调峰火电机组现场试验数据进行整理，去除缺失值，对数据集进行标准化处理，使数据符合正态分布，并将试验数据中的输入数据结构调整为三维，输出数据结构调整为二维；
S02、分别构建锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统和机组冷端系统五个子控制系统模块，并输入试验数据进行训练，根据预测时长以及预测目标将目标数据在时序上进行移动；
S03、结合锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统和机组冷端系统五个子系统模块，组合得到影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的数据模型。
进一步的技术方案在于：所述层级评价指标包括子控制系统级评价指标、机组级评价指标和电网级评价指标。
进一步的技术方案在于：所述的子控制系统级评价指标包括稳态误差、上升时间、峰值时间、超调量和调节时间；所述的机组级评价指标包括一次调频性能评价指标和AGC性能评价指标；所述的电网级评价指标包括深度调峰出力等级、响应时间、进相能力、一次调频性能和AGC性能；
所述深度调峰出力等级，采用如下评价方法：
深度调峰出力包括调峰深度分档、出力等级和最低技术出力范围，调峰深度分档包括第一档、第二档和第三档，第一档的出力等级为40％Pe，第一档的技术出力范围为40％Pe≥P＞35％Pe；第二档的出力等级为35％Pe，第二档的技术出力范围为35％Pe≥P＞30％Pe；第三档的出力等级为30％Pe，第三档的技术出力范围为30％Pe≥P，其中，Pe表示机组额定出力；P表示机组出力；
所述一次调频性能，采用如下评价方法：
一次调频性能包括一次调频性能分档、一次调频等级和一次调频指数范围，一次调频性能分档包括第一档和第二档，
第一档的一次调频等级ΔP15％/ΔP30％/ΔP45％，相应为0.2/0.3/0.35，第一档的一次调频指数范围相应为0.4＞ΔP15％≥0.2，0.6＞ΔP30％≥0.3，0.7＞ΔP45％≥0.35；
第二档的一次调频等级ΔP15％/ΔP30％/ΔP45％，相应为0.4/0.6/0.7，第二档的一次调频指数范围相应为ΔP15％≥0.4，ΔP30％≥0.6，ΔP45％≥0.7；其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP45％表示45秒出力响应指数；
所述AGC性能，采用如下评价方法：
AGC性能包括AGC性能分档、AGC等级和调节范围，AGC性能分档包括AGC第一档和AGC第二档，
AGC第一档的AGC等级为0.5，AGC第一档的调节范围为1.0＞ΔPe≥0.5，单位为％Pe/min；AGC第二档的AGC等级为1.0，AGC第一档的调节范围为1.5＞ΔPe≥1.0，单位为％Pe/min；其中，ΔPe表示机组AGC速率。
进一步的技术方案在于：所述一次调频性能评价指标包括转速死区、响应时间、稳定时间、15秒出力响应指数、30秒出力响应指数、45秒出力响应指数和机组一次调频电量贡献指数；其中，
所述15秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP15％,max表示从频率偏差超出死区开始，15秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述30秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP30％，max表示从频率偏差超出死区开始，30秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述45秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP45％表示45秒出力响应指数；ΔP45％，max表示从频率偏差超出死区开始，45秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述机组一次调频电量贡献指数，采用如下计算公式：
其中，Q％表示机组一次调频电量贡献指数；ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量；
所述机组一次调频实际贡献电量，采用如下计算公式：
其中，ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；P0表示评价起始出力，取机组A0时刻前10秒内实际出力平均值；Ps(t)表示机组一次调频动作时段内，机组在t时刻的实际出力；
所述机组一次调频理论贡献电量，采用如下计算公式：
且|ΔPE|≤(Kp×PN)
其中，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量，始终为正；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；ΔPE(t)表示机组一次调频动作时段内，t时刻机组理论出力对应的调整量；PN表示机组额定有功出力；Kp表示机组最大出力限幅；Δf表示一次调频动作时段内，实际频率与调频死区(50土0.033Hz)的频率偏差；fN表示机组额定频率(50Hz)；δ表示转速不等率理论整定值；
所述AGC性能评价指标包括深调升负荷速率、深调降负荷速率和最大调峰率；其中，
所述深调升负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.up表示深调升负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tup表示机组从深度调峰最低技术出力升至机组最小技术出力的时间；
所述深调降负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.down表示深调降负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tdown表示机组从机组最小技术出力降至深度调峰最低技术出力的时间；
所述最大调峰率，采用如下计算公式：
其中，Rpe表示最大调峰率；Pe，max表示机组额定出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力。
一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置包括获得融合模型模块、获得涉网性能指标信息模块、获得多层级评价指标集模块、预处理多层级评价指标集模块和获得多层级评价体系模块，
获得融合模型模块，用于在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型；
获得涉网性能指标信息模块，用于基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息；
获得多层级评价指标集模块，用于结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集；
预处理多层级评价指标集模块，用于对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；
获得多层级评价体系模块，用于根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现上述方法中相应的步骤。
一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法中相应的步骤。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法包括如下步骤，S1在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型；S2基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息；S3结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集；S4对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；S5根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。该技术方案，其通过S1获得融合模型、S2获得涉网性能指标信息、S3获得多层级评价指标集、S4预处理多层级评价指标集和S5获得多层级评价体系等，实现对深调复杂工况下的火电机组提供全面评估。
第二，一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置包括获得融合模型模块、获得涉网性能指标信息模块、获得多层级评价指标集模块、预处理多层级评价指标集模块和获得多层级评价体系模块，获得融合模型模块，用于在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型；获得涉网性能指标信息模块，用于基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息；获得多层级评价指标集模块，用于结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集；预处理多层级评价指标集模块，用于对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；获得多层级评价体系模块，用于根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。该技术方案，其通过获得融合模型模块、获得涉网性能指标信息模块、获得多层级评价指标集模块、预处理多层级评价指标集模块和获得多层级评价体系模块等，实现对深调复杂工况下的火电机组提供全面评估。
详见具体实施方式部分描述。
附图说明
图1是本发明实施例1的流程图；
图2是构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统数据模型的流程图；
图3是本发明实施例2的原理框图；
图4是本发明实施例3的原理框图；
图5是本发明实施例4的原理框图。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1：
如图1和图2所示，本发明公开了一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法包括如下步骤：
S1获得融合模型
在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型。
构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型包括构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的机理模型和构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的数据模型。
构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的机理模型具体为：利用深度调峰火电机组现场试验数据中的每一热力参数、控制系统参数，在Dymola软件上建立准确的深度调峰火电机组的机理模型，机理模型由汽轮机本体、锅炉本体和控制系统构成；控制系统至少包括锅炉主蒸汽温度控制系统、锅炉再热蒸汽温度控制系统、凝汽器水位控制系统、除氧器水位控制系统、每一高压加热器水位控制系统、每一低压加热器水位控制系统、每一阀门控制系统、给煤控制系统、给水控制系统和风量控制系统。
构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的数据模型包括如下步骤：
S01、将深度调峰火电机组现场试验数据进行整理，去除缺失值，对数据集进行标准化处理，使数据符合正态分布，并将试验数据中的输入数据结构调整为三维，输出数据结构调整为二维；
S02、分别构建锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统和机组冷端系统五个子控制系统模块，并输入试验数据进行训练，根据预测时长以及预测目标将目标数据在时序上进行移动；
S03、结合锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统和机组冷端系统五个子系统模块，组合得到影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的数据模型。
S2获得涉网性能指标信息
基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息。
S3获得多层级评价指标集
结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集。
所述层级评价指标包括子控制系统级评价指标、机组级评价指标和电网级评价指标。
所述的子控制系统级评价指标包括稳态误差、上升时间、峰值时间、超调量和调节时间；所述的机组级评价指标包括一次调频性能评价指标和AGC性能评价指标；所述的电网级评价指标包括深度调峰出力等级、响应时间、进相能力、一次调频性能和AGC性能；
所述深度调峰出力等级，采用如下评价方法：
深度调峰出力包括调峰深度分档、出力等级和最低技术出力范围，调峰深度分档包括第一档、第二档和第三档，第一档的出力等级为40％Pe，第一档的技术出力范围为40％Pe≥P＞35％Pe；第二档的出力等级为35％Pe，第二档的技术出力范围为35％Pe≥P＞30％Pe；第三档的出力等级为30％Pe，第三档的技术出力范围为30％Pe≥P，其中，Pe表示机组额定出力；P表示机组出力；
所述一次调频性能，采用如下评价方法：
一次调频性能包括一次调频性能分档、一次调频等级和一次调频指数范围，一次调频性能分档包括第一档和第二档，
第一档的一次调频等级ΔP15％/ΔP30％/ΔP45％，相应为0.2/0.3/0.35，第一档的一次调频指数范围相应为0.4＞ΔP15％≥0.2，0.6＞ΔP30％≥0.3，0.7＞ΔP45％≥0.35；
第二档的一次调频等级ΔP15％/ΔP30％/ΔP45％，相应为0.4/0.6/0.7，第二档的一次调频指数范围相应为ΔP15％≥0.4，ΔP30％≥0.6，ΔP45％≥0.7；其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP45％表示45秒出力响应指数；
所述AGC性能，采用如下评价方法：
AGC性能包括AGC性能分档、AGC等级和调节范围，AGC性能分档包括AGC第一档和AGC第二档，
AGC第一档的AGC等级为0.5，AGC第一档的调节范围为1.0＞ΔPe≥0.5，单位为％Pe/min；AGC第二档的AGC等级为1.0，AGC第一档的调节范围为1.5＞ΔPe≥1.0，单位为％Pe/min；其中，ΔPe表示机组AGC速率。
所述一次调频性能评价指标包括转速死区、响应时间、稳定时间、15秒出力响应指数、30秒出力响应指数、45秒出力响应指数和机组一次调频电量贡献指数；其中，
所述15秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP15％,max表示从频率偏差超出死区开始，15秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述30秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP30％，max表示从频率偏差超出死区开始，30秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述45秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP45％表示45秒出力响应指数；ΔP45％，max表示从频率偏差超出死区开始，45秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述机组一次调频电量贡献指数，采用如下计算公式：
其中，Q％表示机组一次调频电量贡献指数；ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量；
所述机组一次调频实际贡献电量，采用如下计算公式：
其中，ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；P0表示评价起始出力，取机组A0时刻前10秒内实际出力平均值；Ps(t)表示机组一次调频动作时段内，机组在t时刻的实际出力；
所述机组一次调频理论贡献电量，采用如下计算公式：
且|ΔPE|≤(Kp×PN)
其中，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量，始终为正；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；ΔPE(t)表示机组一次调频动作时段内，t时刻机组理论出力对应的调整量；PN表示机组额定有功出力；Kp表示机组最大出力限幅；Δf表示一次调频动作时段内，实际频率与调频死区(50土0.033Hz)的频率偏差；fN表示机组额定频率(50Hz)；δ表示转速不等率理论整定值；
所述AGC性能评价指标包括深调升负荷速率、深调降负荷速率和最大调峰率；其中，
所述深调升负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.up表示深调升负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tup表示机组从深度调峰最低技术出力升至机组最小技术出力的时间；
所述深调降负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.down表示深调降负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tdown表示机组从机组最小技术出力降至深度调峰最低技术出力的时间；
所述最大调峰率，采用如下计算公式：
其中，Rpe表示最大调峰率；Pe，max表示机组额定出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力。
S4预处理多层级评价指标集
对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集。
S5获得多层级评价体系
根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
实施例2：
如图3所示，本发明公开了一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置包括获得融合模型模块、获得涉网性能指标信息模块、获得多层级评价指标集模块、预处理多层级评价指标集模块和获得多层级评价体系模块。
获得融合模型模块，用于在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型。
获得涉网性能指标信息模块，用于基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息。
获得多层级评价指标集模块，用于结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集。
预处理多层级评价指标集模块，用于对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集。
获得多层级评价体系模块，用于根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
实施例3：
如图4所示，本发明公开了一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，存储器和处理器形成电子终端，所述处理器执行计算机程序时实现实施例1的步骤。
实施例4：
如图5所示，本发明公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的步骤。
相对于上述实施例，其中的程序模块还可以为采用现有逻辑运算技术制成的硬件模块，实现相应的逻辑运算步骤、通信步骤和控制步骤，进而实现上述相应的步骤，其中的逻辑运算单元为现有技术不再赘述。
本申请的构思：
本发明涉及火电机组深度调峰技术领域，特别是涉及一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建方法。
本发明涉及一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建方法，包括S1、利用现场试验数据在深度调峰低负荷范围内建立影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的融合模型；S2、根据所述融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，总结关键参数的影响规律，提取涉网性能指标信息和相关的关键参数信息；S3、结合不同层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择不同层级评价指标，并将所述不同层级评价指标构建多层级评价指标集；
S4、对所述多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；S5、根据所述预处理后的多层级评价指标集，构建深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。本发明提出了由多个层级评价指标所组成的量化体系和评价方法，从而全面评估了深度调峰复杂工况火电机组控制系统调节性能，进一步地指导了深度调峰过程中源网协同运行。
本申请的技术贡献：
本发明的目的是提供一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建方法，本发明通过考虑控制系统关键参数对火电机组涉网性能的影响，建立了一套适用于深度调峰复杂工况火电机组涉网性能评价的多层级指标体系，可普遍适用于大部分深度调峰机组涉网性能的评价。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
S1、利用现场试验数据在深度调峰低负荷范围内建立影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的融合模型；
S2、根据所述融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，总结关键参数的影响规律，提取涉网性能指标信息和相关的关键参数信息；
S3、结合不同层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择不同层级评价指标，并将所述不同层级评价指标构建多层级评价指标集；
S4、对所述多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；
S5、根据所述预处理后的多层级评价指标集，构建深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
具体的，所述构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的融合模型包括构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的机理模型和构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的数据模型。
具体的，构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的机理模型具体为：利用深度调峰火电机组现场试验数据中的各热力参数、关键控制系统参数，在Dymola软件上建立准确的深度调峰火电机组的机理模型，所述机理模型由汽轮机本体、锅炉本体和关键控制系统构成。所述关键控制系统至少包括锅炉主蒸汽温度控制系统、锅炉再热蒸汽温度控制系统、凝汽器水位控制系统、除氧器水位控制系统、各高压加热器水位控制系统、各低压加热器水位控制系统、各阀门控制系统、给煤控制系统、给水控制系统和风量控制系统。
具体的，构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的数据模型包括：S01、将深度调峰火电机组现场试验数据进行整理，去除缺失值，对数据集进行标准化处理，使数据符合正态分布，并将试验数据中的输入数据结构调整为三维，输出数据结构调整为二维。S02、分别构建锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统、机组冷端系统五个子控制系统模块，并针对其具体功能输入试验数据进行训练，根据预测时长以及预测目标将目标数据在时序上进行移动，对模型进行搭建。S03、结合锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统、机组冷端系统五个子系统，组合得到影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的数据模型。
具体的，所述不同层级评价指标包括，子控制系统级评价指标、机组级评价指标和电网级评价指标。
具体的，所述的子控制系统级评价指标包括：稳态误差、上升时间、峰值时间、超调量和调节时间。
具体的，所述的机组级评价指标包括：一次调频性能评价指标和AGC性能评价指标。
具体的，所述一次调频性能评价指标包括转速死区、响应时间、稳定时间、15秒出力响应指数、30秒出力响应指数、45秒出力响应指数和机组一次调频电量贡献指数。其中，
所述15秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP15％,max表示从频率偏差超出死区开始，15秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述30秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP30％，max表示从频率偏差超出死区开始，30秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述45秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP45％表示45秒出力响应指数；ΔP45％，max表示从频率偏差超出死区开始，45秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE，max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述机组一次调频电量贡献指数，采用如下计算公式：
其中，Q％表示机组一次调频电量贡献指数；ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量；
所述机组一次调频实际贡献电量，采用如下计算公式：
其中，ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；P0表示评价起始出力，取机组A0时刻前10秒内实际出力平均值；Ps(t)表示机组一次调频动作时段内，机组在t时刻的实际出力。
所述机组一次调频理论贡献电量，采用如下计算公式：
且|ΔPE|≤(Kp×PN)
其中，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量，始终为正；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；ΔPE(t)表示机组一次调频动作时段内，t时刻机组理论出力对应的调整量；PN表示机组额定有功出力；Kp表示机组最大出力限幅；Δf表示一次调频动作时段内，实际频率与调频死区50土0.033Hz的频率偏差；fN表示机组额定频率50Hz；δ表示转速不等率理论整定值。
具体的，所述AGC性能评价指标包括深调升负荷速率、深调降负荷速率、最大调峰率。其中，
所述深调升负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.up表示深调升负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tup表示机组从深度调峰最低技术出力升至机组最小技术出力的时间；
所述深调降负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.down表示深调降负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tdown表示机组从机组最小技术出力降至深度调峰最低技术出力的时间；
所述最大调峰率，采用如下计算公式：
其中，Rpe表示最大调峰率；Pe，max表示机组额定出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力。
具体的，所述的电网级评价指标包括：深度调峰出力等级、响应时间、进相能力、一次调频性能和AGC性能。
所述深度调峰出力等级，采用如下评价方法：
表1：
调峰深度分档 出力等级 最低技术出力范围
第一档 40％Pe 40％Pe≥P＞35％Pe
第二档 35％Pe 35％Pe≥P＞30％Pe
第三档 30％Pe 30％Pe≥P
其中，Pe表示机组额定出力；P表示机组出力。
所述一次调频性能，采用如下评价方法：
表2：
其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP45％表示45秒出力响应指数；
所述AGC性能，采用如下评价方法：
表3：
AGC性能分档 AGC等级 调节范围(％Pe/min)
AGC第一档 0.5 1.0＞ΔPe≥0.5
AGC第二档 1.0 1.5＞ΔPe≥1.0
其中，ΔPe表示机组AGC速率。
有益之处在于：
1、通过建立深度调峰火电机组准确的融合模型，分析关键控制系统参数的影响规律，挖掘机组的超常规深度调峰潜力，揭示限制各类型火电机组安全运行和调峰的关键因素。
2、提出由多个层级评价指标所组成的量化体系和评价方法，从而全面评估了深度调峰复杂工况火电机组控制系统调节性能，进一步地指导了深度调峰过程中源网协同运行。
技术方案说明：
如图1所示，本发明实施例提供的一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建方法的流程图。
如图2所示，为发明实施例提供的构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统数据模型的流程图。
本发明提出了一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建方法，包括如下步骤：
步骤S1，利用现场试验数据在深度调峰低负荷范围内建立影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的机理模型和数据模型。
步骤S2，根据所述机理模型和数据模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，总结关键参数的影响规律，提取涉网性能指标信息和相关的关键参数信息。
步骤S3，结合不同层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择子控制系统级、机组级、电网级评价指标，并将所述不同层级评价指标构建多层级评价指标集。其中，所述控制系统级评价指标包括稳态误差、上升时间、峰值时间、超调量和调节时间；所述机组级评价指标包括一次调频转速死区、一次调频响应时间、一次调频稳定时间、一次调频15秒出力响应指数、一次调频30秒出力响应指数、一次调频45秒出力响应指数、机组一次调频电量贡献指数、AGC深调升负荷速率、AGC深调降负荷速率和AGC最大调峰率；所述电网级评价指标包括深度调峰出力等级、响应时间、进相能力、一次调频性能和AGC性能。
步骤S4，对所述多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集。
步骤S5，根据所述预处理后的多层级评价指标集，构建深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
如图2所示，提出的构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统数据模型的流程包括：
步骤S01，将深度调峰火电机组现场试验数据进行整理，去除缺失值，对数据集进行标准化处理，使数据符合正态分布，并将试验数据中的输入数据结构调整为三维，输出数据结构调整为二维。
步骤S02，分别构建锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统、机组冷端系统五个子控制系统模块，并针对其具体功能输入试验数据进行训练，根据预测时长以及预测目标将目标数据在时序上进行移动，对模型进行搭建。
步骤S03，结合锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统、机组冷端系统五个子系统，组合得到影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的关键控制系统的数据模型。
本申请内部运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：
1、通过建立深度调峰火电机组准确的融合模型，分析关键控制系统参数的影响规律，挖掘机组的超常规深度调峰潜力，揭示限制各类型火电机组安全运行和调峰的关键因素。
2、提出由多个层级评价指标所组成的量化体系和评价方法，从而全面评估了深度调峰复杂工况火电机组控制系统调节性能，进一步地指导了深度调峰过程中源网协同运行。
目前，本发明的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的较小规模试验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已开始着手准备产品正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。

Claims (10)

1.一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法，其特征在于：包括如下步骤，S1在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型；S2基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息；S3结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集；S4对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；S5根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
2.根据权利要求1所述的深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法，其特征在于：步骤S1中，融合模型包括机理模型和数据模型。
3.根据权利要求2所述的深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法，其特征在于：步骤S1中，构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的机理模型具体为：利用深度调峰火电机组现场试验数据中的每一热力参数、控制系统参数，在Dymola软件上建立准确的深度调峰火电机组的机理模型，机理模型由汽轮机本体、锅炉本体和控制系统构成；控制系统至少包括锅炉主蒸汽温度控制系统、锅炉再热蒸汽温度控制系统、凝汽器水位控制系统、除氧器水位控制系统、每一高压加热器水位控制系统、每一低压加热器水位控制系统、每一阀门控制系统、给煤控制系统、给水控制系统和风量控制系统。
4.根据权利要求2所述的深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法，其特征在于：步骤S1中，构建影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的数据模型包括：
S01、将深度调峰火电机组现场试验数据进行整理，去除缺失值，对数据集进行标准化处理，使数据符合正态分布，并将试验数据中的输入数据结构调整为三维，输出数据结构调整为二维；
S02、分别构建锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统和机组冷端系统五个子控制系统模块，并输入试验数据进行训练，根据预测时长以及预测目标将目标数据在时序上进行移动；
S03、结合锅炉燃烧系统、汽轮机调速系统、再热系统、汽轮机系统和机组冷端系统五个子系统模块，组合得到影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的数据模型。
5.根据权利要求1所述的深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法，其特征在于：所述层级评价指标包括子控制系统级评价指标、机组级评价指标和电网级评价指标。
6.根据权利要求5所述的深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法，其特征在于：所述的子控制系统级评价指标包括稳态误差、上升时间、峰值时间、超调量和调节时间；所述的机组级评价指标包括一次调频性能评价指标和AGC性能评价指标；所述的电网级评价指标包括深度调峰出力等级、响应时间、进相能力、一次调频性能和AGC性能；
所述深度调峰出力等级，采用如下评价方法：
深度调峰出力包括调峰深度分档、出力等级和最低技术出力范围，调峰深度分档包括第一档、第二档和第三档，第一档的出力等级为40％Pe，第一档的技术出力范围为40％Pe≥P＞35％Pe；第二档的出力等级为35％Pe，第二档的技术出力范围为35％Pe≥P＞30％Pe；第三档的出力等级为30％Pe，第三档的技术出力范围为30％Pe≥P，其中，Pe表示机组额定出力；P表示机组出力；
所述一次调频性能，采用如下评价方法：
一次调频性能包括一次调频性能分档、一次调频等级和一次调频指数范围，一次调频性能分档包括第一档和第二档，
第一档的一次调频等级ΔP15％/ΔP30％/ΔP45％，相应为0.2/0.3/0.35，第一档的一次调频指数范围相应为0.4＞ΔP15％≥0.2，0.6＞ΔP30％≥0.3，0.7＞ΔP45％≥0.35；
第二档的一次调频等级ΔP15％/ΔP30％/ΔP45％，相应为0.4/0.6/0.7，第二档的一次调频指数范围相应为ΔP15％≥0.4，ΔP30％≥0.6，ΔP45％≥0.7；其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP45％表示45秒出力响应指数；
所述AGC性能，采用如下评价方法：
AGC性能包括AGC性能分档、AGC等级和调节范围，AGC性能分档包括AGC第一档和AGC第二档，
AGC第一档的AGC等级为0.5，AGC第一档的调节范围为1.0＞ΔPe≥0.5，单位为％Pe/min；AGC第二档的AGC等级为1.0，AGC第一档的调节范围为1.5＞ΔPe≥1.0，单位为％Pe/min；其中，ΔPe表示机组AGC速率。
7.根据权利要求6所述的深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的方法，其特征在于：所述一次调频性能评价指标包括转速死区、响应时间、稳定时间、15秒出力响应指数、30秒出力响应指数、45秒出力响应指数和机组一次调频电量贡献指数；其中，
所述15秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP15％表示15秒出力响应指数；ΔP15％,max表示从频率偏差超出死区开始，15秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE,max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述30秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP30％表示30秒出力响应指数；ΔP30％,max表示从频率偏差超出死区开始，30秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE,max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述45秒出力响应指数，采用如下计算公式：
其中，ΔP45％表示45秒出力响应指数；ΔP45％,max表示从频率偏差超出死区开始，45秒内机组一次调频实际最大出力调整量；ΔPE,max表示机组调频持续时间内理论最大出力调整量；
所述机组一次调频电量贡献指数，采用如下计算公式：
其中，Q％表示机组一次调频电量贡献指数；ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量；
所述机组一次调频实际贡献电量，采用如下计算公式：
其中，ΔQs表示机组一次调频实际贡献电量；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；P0表示评价起始出力，取机组A0时刻前1 0秒内实际出力平均值；Ps(t)表示机组一次调频动作时段内，机组在t时刻的实际出力；
所述机组一次调频理论贡献电量，采用如下计算公式：
且|ΔPE|≤(Kp×PN)
其中，ΔQE表示机组一次调频理论贡献电量，始终为正；A0表示一次调频评价起始时刻，为发生一次调频有效扰动时频率偏差越过一次调频死区的时刻；B0表示一次调频评价结束时刻；ΔPE(t)表示机组一次调频动作时段内，t时刻机组理论出力对应的调整量；PN表示机组额定有功出力；Kp表示机组最大出力限幅；Δf表示一次调频动作时段内，实际频率与调频死区(50土0.033Hz)的频率偏差；fN表示机组额定频率(50Hz)；δ表示转速不等率理论整定值；
所述AGC性能评价指标包括深调升负荷速率、深调降负荷速率和最大调峰率；其中，
所述深调升负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.up表示深调升负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tup表示机组从深度调峰最低技术出力升至机组最小技术出力的时间；
所述深调降负荷速率，采用如下计算公式：
其中，ΔPe.down表示深调降负荷速率；Pe，min表示机组最小技术出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力；tdown表示机组从机组最小技术出力降至深度调峰最低技术出力的时间；
所述最大调峰率，采用如下计算公式：
其中，Rpe表示最大调峰率；Pe，max表示机组额定出力；Pe，dplr表示机组深度调峰最低技术出力。
8.一种用于实现权利要求1至7任意一项深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建方法的装置，其特征在于：包括获得融合模型模块、获得涉网性能指标信息模块、获得多层级评价指标集模块、预处理多层级评价指标集模块和获得多层级评价体系模块，
获得融合模型模块，用于在深度调峰低负荷范围内，建立获得影响火电机组深度调峰运行安全裕度和涉网性能的控制系统的融合模型；
获得涉网性能指标信息模块，用于基于融合模型，分析影响深度调峰性能的控制系统参数及作用强度，获得参数的影响规律，获得涉网性能指标信息和相关的参数信息；
获得多层级评价指标集模块，用于结合层级控制系统的逻辑关系、性能指标和参数作用机制，选择获得每一层级评价指标，基于每一层级评价指标构建获得多层级评价指标集；
预处理多层级评价指标集模块，用于对多层级评价指标集进行预处理，获得预处理后的多层级评价指标集；
获得多层级评价体系模块，用于根据预处理后的多层级评价指标集，构建获得深调工况火电机组涉网性能多层级评价体系。
9.一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行计算机程序时实现权利要求1至7任意一项方法中相应的步骤。
10.一种深调工况火电涉网性能多层级评价体系构建的装置包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项方法中相应的步骤。
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