基于燃气轮机复杂功率余热值曲线的处理方法与流程

本发明属于分布式能源与微电网技术领域，基于燃气轮机复杂功率余热值曲线的处理方法。

背景技术：

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机，在能源、电力、航天、航空、舰船、车辆、军事等领域有广泛运用。先进燃气轮机技术具有高效率、低噪音、低排放等一系列先进技术特点，是提供清洁、可靠、高质量发电及热电联供的最佳方式。

尽管如此，燃气轮机余热量与发电功率值的函数关系极为复杂，不易推导，在冷热电联产数学模型中不容易找到优化算法进行求解，并且模型求解迭代时间极为漫长低效。因此提出基于燃气轮机复杂功率余热值曲线的处理方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于，简化燃气轮机复杂的余热量与发电功率的等式关系，使之能够更方便地在数学模型中进行迭代求解，在满足计算精度的前提下，大大提高计算速率，具体技术方案如下。

基于燃气轮机复杂功率余热值曲线的处理方法，其特征在于，传统的燃气轮机效率与功率值的三次函数关系，等式关系复杂，推导出的燃气轮机余热量与功率值的关系更为复杂，数学模型不容易找到优化算法进行求解，并且模型求解迭代时间极为漫长低效。

将完整的燃气轮机余热值与功率的复杂等式用最小二乘法行进行分段线性拟合，考虑燃气轮机25％的切除系数，分成25％—50％、50％—75％、75％—100％三段，与将余热功率等式关系拟合成三次和二次函数进行对比，发现分段线性化拟合与实际复杂曲线的方差接近于二次函数拟合和实际曲线的方差，可以在保证求解精度的前提下，大大提高求解速率和求解可行度。

附图说明

图1为拟合后的燃气轮机余热量与发电功率的三次函数关系式。

图2为燃气轮机余热量与发电功率三次函数拟合后的曲线图。

图3为拟合后的燃气轮机余热量与发电功率的二次函数关系式。

图4为对燃气轮机余热量与发电功率进行分段线性拟合。

图5为燃气轮机余热量与发电功率分段线性拟合后的曲线图。

图6为将燃气轮机余热与功率的拟合三次曲线引入燃气轮机出力优化调度的数学模型进行求解的优化结果。

图7为将燃气轮机余热与功率的分段线性化曲线引入燃气轮机出力优化调度的数学模型进行求解的优化结果。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步详细说明。

公式(1)表示燃气轮机效率与功率标幺值的关系，公式(2)燃气轮机余热量与功率的关系，公式(3)表示联立(1)和(2)推导后的燃气轮机余热量与发电功率标幺值的关系。ηgt表示燃气轮机效率值，ηgt,l表示燃气轮机自损耗效率值，表示发电功率标幺值，表示燃气轮机额定功率值，qgt_wh表示燃气轮机发电余热值，可以看出燃气轮机效率值与功率本来就是一个复杂的三次函数关系，进而推导出的余热与功率关系更为复杂。

图1中，对函数关系式(3)进行三次函数拟合，考虑到燃气轮机的切除系数0.25，选取的751个点进行曲线拟合，求取参数结果如果，即表示

图2中，蓝色直线表示燃气轮机余热量与发电功率三次函数拟合后的曲线图，红色点表示实际拟合中取的典型点，基本重合，算出拟合曲线与实际751个实际点的方差为8.9522*10^-6。

同理，图3中，对函数关系式(3)进行三次函数拟合，考虑燃气轮机的切除系数0.25，选取的751个点进行曲线拟合，求取参数结果如果，即表示

作出拟合曲线图像和图2类似，算出此时拟合曲线与实际751个实际点的方差为1.6433*10^-5。

图4中，将燃气轮机电功率标幺值分成0.25—0.50、0.50—0.75、0.75—1三段，分别进行一次线性拟合求取参数得到结果：

图5中，作出燃气轮机余热量与发电功率分段线性拟合后的曲线图，再作出实际推导出的函数曲线图，发现基本重合，算出分段线性化后总的751个点的方差为2.5488*10^-5。

将拟合后的余热与功率关系代入燃气轮机出力优化调度的数学模型进行求解，调用yalmip平台中的各种优化求解器。

图6中，将燃气轮机余热与功率的拟合三次曲线引入燃气轮机出力优化调度的数学模型进行求解，得到matlab反馈结果infeasibleproblem,即yalmip平台不能求解。

图7中，将燃气轮机余热与功率的分段线性化曲线引入燃气轮机出力优化调度的数学模型进行求解，得到matlab反馈结果successfullysolved,成功求解最优调度分配值，耗时7秒。

通过对比，得出结论，基于燃气轮机复杂功率余热值曲线的处理方法，与将余热功率等式关系拟合成三次和二次函数进行对比，发现分段线性化拟合与实际复杂曲线的方差接近于二次函数拟合和实际曲线的方差，可以在保证求解精度的前提下，大大提高求解速率和求解可行度。以上仿真结果证明了本发明的正确性。