【技术实现步骤摘要】
一种多炉多机复杂生产系统的负荷调度分配方法及平台
[0001]本专利技术属于智慧供热
，具体涉及一种多炉多机复杂生产系统的负荷调度 分配方法及平台。
技术介绍
[0002]一般较小热电厂的汽机与锅炉之间相对独立，只有简单的信号交换，在机炉之间 的协调控制大多由口头通知、手工操作完成。多数热电企业还具有机炉容量小、机组 数量多、热负荷波动大的特征，在集中供热的同时发电，需要同时保证供热压力和发 电负荷，这种状况使得全厂的运行工况比较复杂，负荷调配比单元机组难度大。而要 提高其运行效率，增加其经济效益，也非常有必要考虑锅炉负荷分配和汽机负荷分配。
[0003]多炉多机系统耦合性极强，既要考虑机炉协调，又要考虑多台锅炉之间的协调和 多台汽机之间的协调，整个系统相互制约，相互依赖。目前锅炉负荷分配和汽机负荷 分配策略相对简单，通过将总负荷指令经过负荷分配系数加权后送至各台锅炉控制器， 少有研究者兼顾面向不同燃料的多炉多机场景以及包含经济、环保、能耗等多目标的 优化调度。
[0004]基于上述技术问题，需要设计一种新的多炉多机复杂生产系统的负荷调度分配方 法。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种多炉多机复杂生 产系统的负荷调度分配方法及平台，建立了多炉多机系统的数字孪生模型及对母管参 数进行平滑优化，并以数字孪生模型为支撑，以评价体系为优化导向建立了包括经济、 环保和能耗的多目标负荷调度分配模型，并对分配模型进行寻优获得最优负荷分配参 数...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种多炉多机复杂生产系统的负荷调度分配方法，其特征在于，它包括：步骤S1、采用机理建模和数据辨识方法建立多炉多机复杂生产系统的数字孪生模型；步骤S2、基于获取的热用户的用热负荷需求、热网的蓄热及滞后参数，对所述多炉多机系统的源侧供热母管边界参数进行优化，减少所述多炉多机复杂生产系统的负荷频率变化；步骤S3、基于优化后的供热母管边界参数，依据不同炉型的成本、收益和不同炉型的可调负荷范围及负荷变化速率，以及同一炉型不同设备的能耗差异，建立以全厂利润最大化、污染物排放最小化和投运设备总能耗最低为目标的目标函数，并设置相应的多炉多机系统约束条件，建立多炉多机负荷调度分配模型；步骤S4、采用多目标寻优算法对所述多炉多机负荷调度分配模型进行寻优获得最优负荷分配参数；步骤S5、基于寻优后的最优负荷分配参数发送锅炉指令和汽机指令，调整燃料量、风量、给水量和进汽量参数，实现所述多炉多机复杂生产系统优化运行。2.根据权利要求1所述的多炉多机复杂生产系统的负荷调度分配方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用机理建模和数据辨识方法建立多炉多机复杂生产系统的数字孪生模型，具体包括：构建所述多炉多机复杂生产系统的物理模型、逻辑模型和仿真模型；其中，所述物理模型的建立包括如下步骤：建立热用户、热网、供热母管、多个锅炉、多个汽轮机、蓄热水箱、凝汽器、水泵和源侧实体的物理模型，所述锅炉包括煤粉锅炉和垃圾锅炉；所述逻辑模型的建立包括如下步骤：依据多炉多机复杂生产系统各个物理实体之间的逻辑机理关系建立可控制的闭环逻辑模型，将物理模型映射至逻辑模型；所述仿真模型的建立包括如下步骤：基于采集的多炉多机复杂生产系统的运行数据、状态数据、物理属性数据搭建多炉多机复杂生产系统仿真模型，依据仿真模型输出预测值和实际值的误差大小对仿真模型的参数进行调优；将所述物理模型、逻辑模型和仿真模型进行虚实融合，构建所述多炉多机复杂生产系统的物理实体在虚拟空间的系统级数字孪生模型；将所述多炉多机复杂生产系统的多工况实时运行数据接入所述系统级数字孪生模型，采用反向辨识方法对所述系统级数字孪生模型的仿真结果进行自适应辨识修正，获得辨识修正后的多炉多机复杂生产系统的数字孪生模型。3.根据权利要求2所述的多炉多机复杂生产系统的负荷调度分配方法，其特征在于：所述煤粉锅炉的能量守恒方程表示为：η
b,i
G
f,i
LHV＝G
b,i
(h
bout,i
‑
h
bin,i
)+G
r,i
(h
reout,i
‑
h
rein,i
)；其中，η
b,i
为第i台煤粉锅炉的效率；G
f,i
为第i台煤粉锅炉的输入燃料流量；LHV为输入燃料的低位热值；G
b,i
为流经第i台煤粉锅炉的蒸汽流量；h
bin,i
、h
bout,i
为表示进出煤粉锅炉的蒸汽焓；G
r,i
为再热器蒸汽流量；h
rein,i
、h
reout,i
为进出再热器的蒸汽焓；所述汽轮机的蒸汽容积的过程表示为：其中，ρ为蒸汽室内气体密度；p为蒸汽室的压力；n为多变指数；K1、K2为比例系数；s
z
为
主汽阀门开度；流入所述汽轮机的主蒸汽流量G
t
表示为：G
t
＝k
v
p
t
s
z
；其中，p
t
为主蒸汽压力，s
z
为主汽阀门开度，k
v
为比例系数；所述凝汽器的能量守恒方程表示为：η
c
G
h
(h
hout
‑
h
hin
)＝G
c
(h
cout
‑
h
cin
)；其中，η
c
为凝汽器的换热效率；h
hout
为蒸汽的出口焓，h
cout
为冷却水的出口焓；h
hin
为蒸汽的进口焓，h
cin
为冷却水的进口焓，G
h
为蒸汽的流量、G
c
为冷却水的流量；所述水泵的耗电量和扬程、流量的数学关系表示为：其中，P
pump
为水泵的耗电量；η
pump
为水泵的效率；g为重力加速度；G
pump
为流经水泵工质的流量；H
pump
为水泵的扬程；所述煤粉锅炉的燃烧通道热量输出与燃烧指令的关系表示为：其中，S
G
为燃烧通道输出的热量，μ
B
为燃烧指令，τ为磨煤纯延迟时间，T
b
为燃烧通道时间常数；所述垃圾锅炉的仿真模型包括燃烧室模型、水循环系统模型和过热器系统模型；所述燃烧室模型包括垃圾的焚烧模型和换热模型，所述燃烧室包括预热区、燃烧区和燃尽区；所述预热区、燃烧区和燃尽区通用的质量平衡方程表示为：其中，M
in
为进入该区的燃料质量流量；M
out
为流出该区的燃料质量流量；M
a
为进入该去一次风质量；M
g
为该区燃料燃烧反应质量；M
l
为该区漏掉的燃料质量；所述预热区、燃烧区和燃尽区通用的能量平衡方程表示为：其中，Q
in
为进入该区的燃料能量；Q
out
为离开该区的燃料能量；Q为该区域四周的热量交换；Q
l
为该区漏掉燃料所带走的热量；Q
a
为该区烟气带走的热量；Q
g
为该区一次风带入的热量；垃圾燃烧所需的空气量表示为：V0＝0.0889C
y
+0.265H
y
+0.0333S
y
‑
0.333O
y
；其中，C
y
、H
y
、S
y
、O
y
分别为燃料收到基碳、硫、氢和氧所占百分比；所述水循环系统模型包括汽包数学模型、下降管数学模型和上升管数学模型；所述汽包数学模型的参数动态蒸发量为：G
evap
＝C
evap
(H
w
‑
H
s
)；
其中，C
evap
为蒸发系数；H
w
为汽包水的焓值；H
s
为饱和蒸汽焓值；所述下降管数学模型的下降管质量平衡方程表示为：W
d2
＝W
d1
；其中，W
d1
、W
d2
分别为下降管进、出口工质流量；所述下降管数学模型的下降管系统工质的出口压力表示为：其中，P
d1
为下降管进口压力，P
d2
为下降管出口压力；l
d
为下降管的高度；ξ
d
为下降管工质的流动阻力系数；W
d
为下降管工质的流速；ρ
sd
为下降管中工质的平均密度；所述上升管数学模型的上升管质量平衡方程表示为：W
u2
＝W
u1
+W
u,exp
‑
W
u,lk
；其中，W
u1
为上升管工质进口流量，W
u2
为上升管工质出口流量；W
u,exp
为上升管的膨胀流量，W
u,lk
为上升管的泄漏流量；所述过热器系统的质量平衡方程表示为：W
leak
＝β
×
W
max
，W
k,out
＝W
k,in
‑
W
leak
；其中，W
k,in
为工质的进口流量，W
k,out
为工质的出口流量，W
leak
为工质的泄漏质量流量，W
max
为工质的最大泄漏流量；所述过热器系统的动量平衡方程表示为：其中，P
g,in
为烟气进口压力，P
g,out
为烟气出口压力；P
k,in
为工质进口压力，P
k,out
为工质出口压力；k
g
为烟气侧的阻力损失函数，k
s
为工质侧的阻力损失函数；为烟气的平均质量流量，为工质的平均质量流量；为烟气的平均密度，为工质的平均密度；所述蓄热水箱的仿真模型的建立，包括如下步骤：所述蓄热水箱的热水端与供热出口的供水母管连接，所述蓄热水箱的冷水端与供热入口的回水母管连接；当供热能力大于热网负荷时，在供热母管水流量不变的情况下，多余的供热循环水流入蓄热水箱，所述蓄热水箱需要补充的热水流量表示为：当供热能力小于热网负荷时，供热功率减小会导致供热循环水流量减小，与热负荷的差值部分由蓄热水箱补充，所述蓄热水箱需要释放的热水流量表示为：其中，N
m
为机组供热功率；N
h
为热网负荷；c
p
为循环水平均比热容；T
out
、T
in
分别为热网循环水供水温度和回水温度；D
h
为供热首站循环水流量；所述蓄热水箱与热网进行热交换过程中，供热抽汽流量变化量与蓄热水箱热水流量的
关系表示为：其中，dD
技术研发人员：刘成刚，穆佩红，时伟，谢金芳，
申请(专利权)人：浙江英集动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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