C为年蒸汽购买费用；
[0090] 或者为：
[00川 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。
[0092] S5,将所述模拟运算结果作为所述非线性数学模型优化运算的初始可行解，在所 述优化变量的取值范围内计算优化计算的递减梯度；
[0093] S6,根据所述递减梯度进行优化运算，求出所述非线性数学模型新的可行解和新 的递减梯度值；
[0094] S7,判断所述新的递减梯度值是否小于设定阔值，如果小于所述设定阔值则执行 步骤S8 ;否则返回步骤S6,并利用所述新的可行解和新的递减梯度值继续进行优化运算；
[0095] S8,判断小于所述设定阔值的递减梯度值对应的可行解是否使得所述优化目标函 数的值在所述优化变量的取值范围内达到最小，如果是，则将对应的可行解作为所述蒸汽 动力系统的运行参数；如果判断结果为不能使得所述优化目标函数的值在所述优化变量的 取值范围内达到最小，则返回步骤S4调整所述优化变量的取值范围，重新进行优化运算。
[0096] 上述实施例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。
[0097] 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。
[0098] 此外，申请人已开发出相应的优化软件i-Steam，整合了W上模型搭建方法和优化 求解方法，使得蒸汽动力系统的操作优化计算自动化，并保证了计算的准确和快速，降低了 技术人员的经验依赖。
[0099] W下结合一个实际案例对本发明蒸汽动力系统的操作优化方法进行说明。
[0100] 案例背景：W小型炼油厂的动力站，由两台锅炉组成，担负着向下游装置提供 38bar蒸汽的任务，下游用汽装置包括一台蒸汽透平和四个蒸汽用户。厂区的环境条件见表 1 ：
[0101] 表 1
[0102]
。…引 背景案例在i^team中的实现过程如下：' '
[0104] 1、建立并求解初始蒸汽动力系统非线性模型
[0105] 2、创建一个操作界面，根据工艺原则流程图和初步设计数据搭建蒸汽动力系统非 线性模型，输入模拟参数，见图2。
[0106] 图2中，蒸汽管网的进汽点和出汽点共有8个，管段一共14个。锅炉1#和2#分 别向管网中输送38bar蒸汽，用户1-4作为蒸汽消耗，分别消耗蒸汽（t/h)20、5、20和55。 另外还有蒸汽透平1#是凝汽机，功率为3000kW。
[0107] 从蒸汽产用平衡的角度而言，该模型已经实现了产用平衡，操作参数较好。但是否 最优，需要通过计算来验证。
[010引利用i-steam软件进行非线性模型模拟计算，并确保模拟成功。主要模拟结果见 表2,其他相关模拟结果也可W在结果文件中查看。
[010引表2[0110]
[0111]
[0112]
[0113] 3、优化变量的取值范围，对优化计算中需要考虑的优化变量设定取值范围，见表 3。
[0114] 表 3 [011引
[011引 4、确定目标函数
[0117] 根据优化计算的优化目标，确定目标函数。本案例中，主要考虑锅炉在满足供汽需 求的前提下，如何降低该系统的操作费用。因此，目标函数选定为该系统的年操作费用最小。
[0118] 5、设计优化计算
[0119] 在上述步骤完成后，iSteam软件会自动将前面得到的非线性模型模拟结果整合设 定的优化变量取值范围，W最小年操作费用为目标函数，利用GRG算法自动优化求解该模 型，求解结果即为满足条件下的最优操作参数。
[0120] 6、模拟结果与优化结果对比
[0121] 将蒸汽动力系统模型的优化结果和原有模拟结果进行对比，比较优化前后操作条 件的变化和经济效益的变化，见表4。优化结果示意图见图3。
[012引 表4
[0123]
[0124] 关于蒸汽管网的优化结果和原有模拟结果进行对比，对比结果见表5 :
[01幼表5
[0126]
[0127]
[012 引
[0129]
[0130] 对比发现，优化结果中，锅炉产汽量、蒸汽管网的流量负荷分配都发生了变化，同 时操作费用、燃料费用与模拟结果相比均有下降。同时，还消除了原操作条件中管段13存 在冷凝水的现象。该说明原操作条件并非最优，也说明本优化方法可很有效。
[0131]W下为与上述方法实施例相对应的集成动力站及装置产用汽的蒸汽动力系统的 操作优化系统，包括：
[0132]性能参数模块，用于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；
[0133]建模模块，用于根据所述蒸汽动力系统的能量守恒方程、所述蒸汽动力系统的质 量守恒方程、所述各设备的带矢量方向性的能量守恒方程、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；
[0134] 模拟求解模块，用于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；
[0135] 优化设定模块，用于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；
[0136]优化求解模块，用于将所述模拟运算结果作为所述非线性数学模型优化运算的初 始可行解，在所述优化变量的取值范围内计算优化计算的递减梯度，并根据所述递减梯度 进行优化运算，求出所述非线性数学模型新的可行解和新的递减梯度值；
[0137] 梯度阔值判断模块，用于判断所述新的递减梯度值是否小于设定阔值，如果小于 所述设定阔值则判断执行模块执行；否则由所述优化求解模块利用所述新的可行解和新的 递减梯度值继续进行优化运算；
[0138] 判断执行模块，用于判断小于所述设定阔值的递减梯度值对应的可行解是否使得 所述优化目标函数的值在所述优化变量的取值范围内达到最小，如果是，则将对应的可行 解作为所述蒸汽动力系统的运行参数。
[0139] 可选的，所述判断执行模块还用于当判断结果为不能使得所述优化目标函数的值 在所述优化变量的取值范围内达到最小时，则由所述优化设定模块调整所述优化变量的取 值范围，重新进行优化运算。
[0140] 可选的，所述带矢量方向性的压降方程为：
[0141]
[0142] 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。
[0143] 可选的，所述热损方程为：
[0147]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。
[014引可选的，所述带矢量方向性的能量平衡方程为：
[0149]
[0150] 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。
[0151] 可选的，所述优化目标函数为：
[0152]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；
[0153] 或者为：
[0154]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