，A'2为两层保温层中外层 的实际热导率，t,为管道外表面温度，V为风速。
[0049] 可选的，所述带矢量方向性的能量平衡方程为：
[0050]
[0051] 其中，地是单位时间内的热损失量，q为单位表面的热损失量，d。为保 [005引温层外直径，F(i，j)为从节点j流至节点i的蒸汽流量，d为管道内径，Pm
[0053] 为管道中蒸汽的平均密度。
[0054] 可选的，所述优化目标函数为：
[0055] T0C=TPC+TFC+TSC，并使目标函数在优化变量的取值范围内达到最小，其中，T0C为 年操作费用，TPC为年用电费用，TFC为年燃料费用，TSC为年蒸汽购买费用；
[005引或者为：
[0057] TC=TCC+TPC+TFC+TSC，其中，TC为年总费用，TCC为年投资费用，TPC为年用电费 用，TFC为年燃料费用，TSC为年蒸汽购买费用。
[0058] 本发明实现了集成蒸汽管网、动力站和装置产用汽的蒸汽动力系统的操作优化计 算，在不改变系统结构流程的前提下对系统进行操作参数优化，降低了系统的耗能和操作 成本。此外，通过模型的模拟运算提供一组可行解，作为优化运算的初始解，并根据所述初 始解计算优化运算的递减梯度，使优化运算沿梯度方向搜寻模型的最优解，提高了优化运 算的可靠性和计算效率。
[0059] 与现有技术相比，本发明的方法能够对蒸汽配送管网同动力站及装置蒸汽系统实 现集成模拟和优化，考虑了蒸汽流动的方向性，更准确的描述了实际生产过程中管网不同 位置的产用汽状态。此优化方法也结合了非线性建模方法对复杂网络问题的描述精准性， 并采用了合理的优化算法，能够准确快速地建立蒸汽动力系统数学模型并优化求解。
【附图说明】
[0060] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术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 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据该些附图获得其他的附图。
[0061] 图1为本发明一个实施例的集成动力站及装置产用汽的蒸汽动力系统的操作优 化方法流程图；
[0062] 图2为本发明一个实施例的蒸汽动力系统模拟结果示意图；
[0063] 图3为本发明一个实施例的蒸汽动力系统优化结果示意图。
【具体实施方式】
[0064] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0065] 图1为本发明一个实施例的集成动力站及装置产用汽的蒸汽动力系统的操作优 化方法流程图；如图所示，该操作优化方法包括W下步骤：
[0066]S1，确定蒸汽动力系统所需的各设备的性能特征参数W及所述蒸汽动力系统的工 艺参数；
[0067] 其中设备性能特征参数包括设备的运行负荷、设备的运行效率W及设备的操作参 数。蒸汽动力系统工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾 气排放。
[0068]S2,根据所述蒸汽动力系统矢量方向性的能量守恒方程、所述蒸汽动力系统的质 量守恒方程、所述各设备的带能量守恒方程、所述各设备的质量守恒方程、蒸汽管网中的热 损方程和带矢量方向性的压降方程、W及所述各设备的性能特征参数和所述蒸汽动力系统 的工艺参数建立蒸汽动力系统的非线性数学模型，其中所述非线性数学模型包括带矢量方 向性的蒸汽管网数学模型和动力站及装置产用汽系统模型；
[0069] 蒸汽动力系统的非线性数学模型的基本内容包括：蒸汽动力系统中每个单元设备 的物料平衡和能量平衡，蒸汽管网内蒸汽的流动情况，系统整体质量平衡和能量平衡，系统 的实际条件或设计规定约束，蒸汽热力学特性，W及表示各类参数取值范围的约束条件等。
[0070] 其中涉及的建模方法，是建立初始蒸汽动力系统的非线性数学模型，主要包括蒸 汽动力系统中每个单元设备的物料平衡和能量平衡，系统整体质量平衡和能量平衡，系统 的实际条件或设计规定约束，蒸汽热力学特性，W及表示各类参数取值范围。其中，对于蒸 汽管网模型，要W管网上的连接节点为单元建立上述方程。所述蒸汽管网模型涵盖了蒸汽 管网的直管、支管和管道回路，设定管网中流向及各节点的流量、压力、温度均为变量，能够 处理复杂蒸汽管道网络的建模，可W实现对蒸汽管网中通"管段的模拟，利用管段长度、 管壁厚度、保温材料和弯头数量该些参数，建立蒸汽管网中的温降方程和压降方程，计算蒸 汽在各管段中流动时的温降和压降，同时判断管段中蒸汽的流动方向。其中，温降方程与传 热系数、传热温差、管壁厚度和蒸汽流量相关联，压降方程也与蒸汽流速、管段长度、管段直 径和蒸汽密度相关联。
[0071] 同时，将蒸汽配送系统纳入蒸汽动力系统优化，开发蒸汽管网的详细模型，计算 蒸汽管网各处的压力损失和热量损失，考虑实际工况下蒸汽管网的结构、各个生产装置的 相对位置和各处运行参数对整个蒸汽动力系统的影响，并判断蒸汽管网中蒸汽流动的方向 性，反映蒸汽管网的实际运行状况。同时，将流股及设备(包括蒸汽管网)关键节点的蒸汽负 荷分配、压力和温度均作为变量进行建模处理，使得蒸汽动力系统模型能够体现出实际工 业系统中温度、压力变化状况。由于对温度、压力作为变量处理，则蒸汽的热力学特性必需 纳入模型中，因此整个模型具有很强的非线性特征。
[0072] 值得注意是，本方法中，蒸汽流量处理为矢量，温降和压降也处理为矢量，W表示 管段中蒸汽的流动方向。从压降方程看出，矢量压降的正负与蒸汽流速一致，也就是和蒸汽 流量一致。热损方程给出单位面积的热损失量，为标量，乘W流速矢量W及外表面积，就是 热损值，其正负与蒸汽流速一致，也就是和蒸汽流量一致。热损方程可根据用户设置，自动 选择一层保温模式还是两层保温模式。
[0073] 本方法中，每个节点至多连接H个其他节点或者流股，另外，为减少模型复杂度， 每个节点至多连接一个流股，包括进汽和出汽。对于节点i，节点j，F(i,j)表示从节点j流 至节点i的蒸汽流量，F(i，j)为正，表示该蒸汽从节点j流进节点i，F(i，j)为负，表示该蒸 汽从节点i流出至节点j。该管段的压降dP(i，j)=P(j)-P(i)，根据压降公式，可知dP(i，j) 正负与F(i，j) 一致。同理，该管段的温降dT(i，j)，其正负也与与F(i，j) 一致。建立蒸汽 动力系统的非线性数学模型的方法，主要包括每个单元设备的物料平衡（即质量守恒）和能 量平衡（即能量守恒）约束，系统的性能关系和设计规定约束，蒸汽热力参数计算关联方程， W及表示各类参数取值范围的界约束。
[0074] 所述的带矢量方向性的压降方程为：
[00 巧]
[0076] 其中，AP为管道压力降；A为管道摩擦系数；d为管道内径；1为直管长度；1。为 当量长度；Pm为管道中蒸汽的平均密度；F(i，j)为从节点j流至节点i的蒸汽流量。
[0077] 所述的热损方程为：
[0081] q为单位表面的热损失量，t为管道内部平均温度，tg为环境温度，A'为实际传热 系数，d。为保温层外直径，屯为管道外径，di为两层保温层中内层的外径，a为保温层外表 面向大气的放热系数，A'l为两层保温层中内层的实际热导率，A'2为两层保温层中外层 的实际热导率，t,为管道外表面温度，V为风速。
[0082] 所述带矢量方向性的能量平衡方程为：
[0083]
[0084] 其中，地是单位时间内的热损失量，q为单位表面的热损失量，d。为保温层外直 径，F(i，j)为从节点j流至节点i的蒸汽流量，d为管道内径，Pm为管道中蒸汽的平均密 度。
[0085] S3,对所述非线性数学模型进行模拟求解，得到模拟运算结果，其中，该模拟运算 结果包括所述蒸汽动力系统中所有设备的性能特征参数；
[0086] S4,设定所述非线性数学模型中优化变量的取值范围，W及设定所述非线性数学 模型的优化目标函数，其中所述非线性数学模型中流股及设备关键节点的蒸汽负荷分配、 压力和温度值均为变量，在指定的数值范围内进行变化；
[0087] 其中模型中流股及设备关键节点的蒸汽负荷分配、压力和温度值均为变量，可W 在指定的数值范围内进行变化。区别于一般的操作优化方法，本方法中管道中蒸汽流量的 取值范围为[-FMax，FMax]，FMax为该管段内可通过的最大流量。该样就使得该方法将蒸汽 管网的管段中流动方向纳入优化范畴。
[0088] 所述的优化目标函数为：
[0089] T0C=TPC+TFC+TSC，并使目标函数在优化变量的取值范围内达到最小，其中，T0C为 年操作费用，TPC为年用电费用，TFC为年燃料费用，TS