专利名称：基于改进遗传算法的抽汽供热机组热电负荷分配优化方法
技术领域：
本发明涉及一种电厂多台供热机组热电负荷分配优化方法，属于发电厂节能监测技术领域。
背景技术：
随着经济的发展和人民生活质量的提高，城市集中供热系统得到迅速发展，其中热电联产能源转换效率具有明显优势，因此，供热抽汽机组得到了大力的发展。抽汽供热机组向用户提供电力和采暖用热，电厂提供的热力和电力的多少，受控于热用户和电用户的需求，因此，电厂必须按照热用户和电用户的需求调整供热抽汽机组的热电负荷。对于确定的热电负荷，电厂如何根据机组的类型以及机组效率的差异，在各机组间进行热电负荷的分配，使整个电厂的热耗率最低，使整个电厂的经济效益最好，是电厂生产运行中面临的问题。这就需要对电厂供热抽汽机组间的电负荷及热负荷进行分配优化，确定每台机组的电负荷和热负荷。负荷的优化分配是指，在全厂总的调度负荷下，根据各个机组的热力特性确定各机组应承带的负荷，从而使全厂的煤耗量最小的一种优化调度。针对电厂的负荷优化分配，较早开展也较为成熟的是纯凝机组的电负荷分配优化研究，等微增率法得到了广泛的应用，由于抽汽供热机组热负荷也需参与优化分配，因此，无论是从热耗曲线获取、还是优化复杂性角度均较纯凝机组的电负荷分配优化复杂。目前，针对抽汽供热机组的热、电负荷分配优化，已开展了许多研究。文献[I](魏豪；宋宝峰；赵伟东；王奕；《吉林电力》，2002年第5期，《供热汽轮机组热电负荷优化分配系统的开发与应用》)中介绍的热电负荷分配优化系统采用“逐点法”分配的数学模型，利用等效热降理论对影响汽轮机组经济性的主要参数进行偏差分析，能够实现经济指标计算及能损分析、参数显示、查询及报警和汽机模拟量系统图显示的功能。本文献中的“逐点法”分配的数学模型稳定性差，计算速度较慢，无法进行连续优化。同时等效热降法应用于供热抽汽机组较为复杂。文献[2](冉鹏，张树芳，《汽轮机技术》，2006年第48卷第I期《基于遗传算法的热电厂负荷优化计算方法》)中应用遗传算法建立热电厂负荷优化模型的方法，解决了当问题规模扩大，变量和约束条件很多时，会很容易陷入局部最优，而使数值稳定性降低，最终导致收敛困难的问题。文献[2]虽然部分解决了文献[I]中的问题，但是遗传算法存在当初始种群过大，计算速度较慢的问题，同时该算法没有实现供热机组在线实时优化功能，在实际生产中不能广泛应用，也没有考虑机组的实际运行条件对热耗的影响。可以看出目前的供热机组热电负荷分配在线优化的解决办法存在一些问题，因此针对这些问题需要对供热机组热电负荷分配在线优化问题进行进一步研究，使电厂多台供热机组能够实现热电负荷最优分配，达到节能降耗的目的。
发明内容
本发明为了实现 电厂多台供热机组热电负荷分配优化，使电厂的电负荷、热负荷在满足用户需求的同时能够最优分配，并减少总能耗达到节能的目的；进而提供了一种基于改进遗传算法的抽汽供热机组热电负荷分配优化方法。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明所述的基于改进遗传算法的抽汽供热机组热电负荷分配优化方法的具体过程为步骤一、设置机组实际热耗曲线根据试验得到每台机组的实际热耗曲线；所述实际热耗曲线是指以功率P和抽汽量为Q为自变量(横坐标)，热耗值R为因变量(纵坐标)的一族曲线，即第I 台机组-.R1 = f (P1, Q1)；第2 台机组R2 = f (P2, Q2)；......第n 台机组Rn = f (Pn, Qn)；步骤二、设置机组耗差修正曲线，确定机组耗差修正总系数e i，i为机组编号，i=1,2,…，n，n表示机组数目基于冷凝器背压、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热压力、再热蒸汽温度、给水温度这六个因素偏离设计值时都会对热耗产生影响，然后根据厂家提供或电厂的耗差修正曲线查得每台机组的各个影响因素的热耗修正系数Ali A2i A3i…A6i,Ali A2i A3i…A6i分别为每台机组的冷凝器背压、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热压力、再热蒸汽温度、给水温度的热耗修正系数^ei= Ali A2i A3i…A6i ；步骤三、得到机组设计热耗曲线根据每台机组耗差修正总系数0 i对机组实际热耗进行修正得到机组设计热耗曲线(即修正后的机组实际热耗曲线)，各台机组的设计热耗曲线为第I 台机组-.R1 = 0 j f (P1, Q1)；第2 台机组R2 = 9 2 * f (P2，Q2)；......第n 台机组Rn = 0 n f (Pn, Qn)；步骤四、(从系统中获取数据)获取各个机组的抽汽量Qi (用其表征热负荷)和电负荷Pi :先测得各个机组的抽汽量Qi和电负荷Pi,然后通过步骤三所述的机组设计热耗曲线得到相应的热耗Ri, i e [l，n]，得到电厂n台机组的电负荷分别为P1J2,…，Pn，抽汽量分别为Q1, Q2,…，Qn(用其表征热负荷)，热耗值为R1, R2,…，Rn，n为机组数目；优化的目的是得到使所有机组的总热耗值云最小时的P1, P2，-,Pn, QijQ2,…，Qn
的分配方案，其中目标函数为
P_ 尸!X私 +尸2Xi 2+... +尸 xi pl+p2+-+pn(I)设定约束条件第一个约束条件为QZ= Q^Q2+...+Qn = const,Pz = PjP2+…+Pn = const (2)即所有所有机组的总抽汽量Qz和总电负荷Pz分别为常数；
第二个约束条件为=QiG (Qifflin, Qifflax)，Pi G (Pifflin, Pifflin) (3)即每台机组的最大最小电负荷分别为Plmin，Plmax；P2min> P2max ; ... ;Pnmin，Pnmax ;最大最小抽汽量分别为 Qlmin，Qlmax ;Q2min，Q2max ; ； Qniiiinj Qmax);步骤五、基于改进遗传算法求出满足所有机组的总热耗值互最小时的各台机组的电负荷和抽汽量值具体过程如下，I、初始种群设定用2nXm的矩阵则能表示初始种群
权利要求
1. 一种基于改进遗传算法的抽汽供热机组热电负荷分配优化方法，其特征在于所述方法的具体过程为 步骤一、设置机组实际热耗曲线根据试验得到每台机组的实际热耗曲线；所述实际热耗曲线是指以功率P和抽汽量为Q为自变量，热耗值R为因变量的一族曲线，即第 I 台机组Ri = f (Pi Q1)；第 2 台机组R2 = f (P2, Q2)；第 n 台机组Rn = f (Pn, Qn)； 步骤二、设置机组耗差修正曲线，确定机组耗差修正总系数Qi, i为机组编号，i =1,2,…，n，n表示机组数目基于冷凝器背压、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热压力、再热蒸汽温度、给水温度这六个因素偏离设计值时都会对热耗产生影响，然后根据厂家提供或电厂的耗差修正曲线查得每台机组的各个影响因素的热耗修正系数AliA2iA3i…A6i,Ali A2i A3i…A6i分别为每台机组的冷凝器背压、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热压力、再热蒸汽温度、给水温度的热耗修正系数^ei= Ali A2i A3i…A6i ； 步骤三、得到机组设计热耗曲线根据每台机组耗差修正总系数0 i对机组实际热耗进行修正得到机组设计热耗曲线，各台机组的设计热耗曲线为第 I 台机组=R1 = 0 I f (P1, Q1)；第 2 台机组R2 = 0 2 f (P2, Q2)；第 n 台机组Rn = 0 n f (Pn, Qn)； 步骤四、获取各个机组的抽汽量Qi(用其表征热负荷)和电负荷Pi:先测得各个机组的抽汽量Qi和电负荷Pi,然后通过步骤三所述的机组设计热耗曲线得到相应的热耗Ri,i G [I, n], 得到电厂n台机组的电负荷分别为P1, P2，…，Pn，抽汽量分别为Q1, Q2,…，Qn，热耗值SRpR2,…，Rn, n为机组数目； 优化的目的是得到使所有机组的总热耗值云最小时的P1, P2,…，Pn, Q1, Q2,…，Qn的分配方案，其中目标函数为
2.构建适应度函数通过适应度计算，实现个体的优化选择，同时使优化结果中第n台机组也满足第二个约束条件； 不符合条件的个体为
3.完成上步骤后，再进行基于传统的遗传算法的选择、交叉、变异过程；当遗传代数达到终止条件N代时，遗传过程终止，输出满足所有机组的总热耗值互最小时的各台机组的电负荷和抽汽量值最优解、各台机组的热耗值以及相应的所有机组的最小总热耗。
全文摘要
基于改进遗传算法的抽汽供热机组热电负荷分配优化方法，属于发电厂节能监测技术领域。本发明为了实现电厂多台供热机组热电负荷分配优化，使电厂的电负荷、热负荷在满足用户需求的同时能够最优分配，并减少总能耗达到节能的目的。设置机组实际热耗和耗差曲线，得到机组设计热耗曲线；获取各个机组的电负荷和抽汽量；基于改进遗传算法求出满足所有机组的总热耗值最小时的各台机组的电负荷和抽汽量值通过改进遗传编码和适应度函数，遗传算法的选择、交叉、变异操作，使优化过程在满足约束条件的情况下，输出满足所有机组的总热耗值最小时的各台机组的电负荷和抽汽量值最优解和相应的最小总热耗。本方法提高了优化过程的速度和优化结果的准确性。
文档编号G06N3/12GK102622530SQ20121012185
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者于达仁, 刘娇, 刘金福, 宋崇明, 左世春, 张修君, 张怀鹏, 徐扬, 李树臣, 李涛, 李飞, 胡宝权, 陈增吉 申请人:华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂, 哈尔滨工业大学