买费用。
[0155] 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，寻找蒸汽动力系统中 压力、流量和温度变量的最优操作运行值，从而提高全系统用能效率，降低系统的耗能和操 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。
[0156] 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。
[0157] 本领域普通技术人员可W理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或 流程并不一定是实施本发明所必须的。
[015引本领域普通技术人员可W理解；实施例中的装置中的模块可W按照实施例描述分 布于实施例的装置中，也可W进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的模块可w合并为一个模块，也可w进一步拆分成多个子模块。
[0159] 最后应说明的是；W上实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可W对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而该些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范 围。
【主权项】
1. 一种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，其特征在于，包括 以下步骤： S1，确定蒸汽动力系统所需的各设备的性能特征参数以及所述蒸汽动力系统的工艺参 数； 52, 根据所述蒸汽动力系统的带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、以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； 53, 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； 54, 设定所述非线性数学模型中优化变量的取值范围，以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流向、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； 55, 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； 56, 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； 57, 判断所述新的递减梯度值是否小于设定阈值，如果小于所述设定阈值则执行步骤 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； 58, 判断小于所述设定阈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。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤： 如果步骤S8中的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。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带矢量方向性的压降方程为：其中，ΛΡ为管道压力降；λ为管道摩擦系数；d为管道内径；1为直管长度；为当量 长度；P m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。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热损方程为：q为单位表面的热损失量，t为管道内部平均温度，ta为环境温度，λ'为实际传热系 数，Cltl为保温层外直径，为管道外径，Cl1为两层保温层中内层的外径，α为保温层外表面 向大气的放热系数，λ ' i为两层保温层中内层的实际热导率，λ ' 2为两层保温层中外层 的实际热导率，ts为管道外表面温度，V为风速。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带矢量方向性的能量平衡方程为： 其中dH是单位时间内的热损失量，q为单位表面的热损失量，Cltl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，P m为管道中蒸汽的平均密度。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化目标函数为： TOC=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，TOC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； 或者为： 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。7. -种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，其特征在于，包 括： 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以及所述蒸汽动 力系统的工艺参数； 建模模块，用于根据所述蒸汽动力系统带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、以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； 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； 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，以及设定所述 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； 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； 梯度阈值判断模块，用于判断所述新的递减梯度值是否小于设定阈值，如果小于所述 设定阈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； 判断执行模块，用于判断小于所述设定阈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。8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，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。9. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述带矢量方向性的压降方程为：其中，ΛΡ为管道压力降；λ为管道摩擦系数；d为管道内径；1为直管长度；为当量 长度；P m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。10. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述热损方程为：q为单位表面的热损失量，t为管道内部平均温度，ta为环境温度，λ'为实际传热系 数，Cltl为保温层外直径，为管道外径，Cl1为两层保温层中内层的外径，α为保温层外表面 向大气的放热系数，~\为两层保温层中内层的实际热导率，λ' 2为两层保温层中外层的 实际热导率，ts为管道外表面温度，V为风速。
【专利摘要】本发明公开一种集成蒸汽管网、动力站和装置产用汽的蒸汽动力系统的操作优化方法及系统，其中该方法包括：确定蒸汽动力系统所包含的各设备的性能指标以及工艺参数，包括蒸汽管网的管道参数；建立蒸汽动力系统的非线性数学模型；对建立的蒸汽动力系统非线性模型进行模拟求解；对优化计算中考虑的变量设定取值范围；设定优化计算的目标函数；对初始蒸汽动力系统的非线性数学模型优化求解，即寻找蒸汽系统中流向、流量、压力和温度变量的最优操作运行值，从而使得全系统用能效率最高；判断优化结果是否满足蒸汽动力系统的优化目标；如果优化结果满足蒸汽动力系统的优化目标，则完成优化计算。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN104978442
【申请号】CN201410136578
【发明人】楼宇航, 邢少伟, 王瑜, 任彦, 胡龙军, 夏凌风, 姜春阳, 张楠, 李学文
【申请人】北京宜能高科科技有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月4日