本发明涉及火力发电领域，特别是涉及一种汽轮机组调峰优化方法及系统。
背景技术
随着全国电力的高速发展，电力工业已经告别“电力短缺”进入了“电力过剩”时代，大量火电机组长时深度调峰运行已成为新常态，火电机组调峰运行的经济性对发电企业降本增效的重要性日益突出。“滑参数运行”作为一种有效的汽轮机调峰运行技术得到了广泛研究和运用。目前多数发电企业依据汽轮机制造厂提供的滑压运行曲线来指导机组调峰运行的初参数调整，由于制造厂提供的滑压运行曲线为同型机组在设计工况(设计背压、加热器和小汽轮机运行在设计工况)下的通用曲线，与各台机组的实际状况偏差较大，直接照搬显然不合时宜。
针对此问题，目前多采用对机组进行热力性能试验，寻求符合各机组实际情况的主蒸汽滑压运行曲线。然而对机组进行高精度在线热力性能试验，对运行系统隔离要求严、采样参数精度要求高、试验时间长、工作量大，且只能对几个典型运行工况进行试验，所得到的主蒸汽滑压运行曲线代表性有限。而且，常规滑压运行技术视主蒸汽压力为机组负荷的单值函数与机组排汽压力无关。而实际上主蒸汽压力与汽轮机排汽压力两者之间有着很强的耦合性，两者相互影响，排汽压力不同滑压运行曲线就不同，一台机组的滑压运行曲线应为一簇而非仅一条。目前，排汽压力对主蒸汽压力的影响多采用线性化处理，各排汽压力对应的滑压曲线斜率相同，相互平行。而实际上，各排汽压力下的滑压曲线斜率并不相同，曲线之间非平行关系，采用平移试验滑压曲线的方法来寻求不同排汽压力滑压曲线的方法存在较大误差。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种汽轮机组调峰优化方法及系统，使汽轮机组的热耗最小，提高了汽轮机组调峰的经济性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种汽轮机组调峰优化方法，所述方法包括：
在排汽压力一定的条件下，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第一关系曲线，所述最优主蒸汽压力为所述负荷对应的热耗最小的主蒸汽压力；
改变排汽压力并维持改变后的排汽压力不变，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第二关系曲线；
根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线，确定排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数；
根据所述第一关系曲线和第二关系曲线以及所述影响系数，确定在不同排汽压力下，最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，得到关系曲线簇；
根据所述关系曲线簇对汽轮机组的滑压进行调节。
可选的，所述确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，具体包括：
维持排汽压力不变，确定多个设定负荷所对应的最优主蒸汽压力；
对所述设定负荷及其所对应的最优主蒸汽压力所确定的点以及滑压运行起始点和终止点进行线性拟合，得到最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线。
可选的，所述维持排汽压力不变，确定多个设定负荷所对应的最优主蒸汽压力，具体包括：
获取汽轮机组的主蒸汽压力；
维持排汽压力和设定负荷不变，以所述主蒸汽压力为中心，在设定压力范围内调整所述主蒸汽压力；
计算所述汽轮机组在所述排汽压力、设定负荷以及调整后的主蒸汽压力下汽轮机组的热耗；
以热耗最小为目标，在设定压力范围内对所述主蒸汽压力进行反馈调节，直至得到最小的热耗；
确定所述热耗最小时对应的主蒸汽压力，记为最优主蒸汽压力。
可选的，所述根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线，确定排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数，具体包括：
根据kc＝δpo/δpc计算排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数，其中，kc为影响系数，δpo为同一负荷在所述第一关系曲线对应的主蒸汽压力和在第二关系曲线对应的主蒸汽压力之差，δpc为第一关系曲线对应的排汽压力和第二关系曲线对应的排汽压力之差。
可选的，所述根据所述关系曲线簇对汽轮机组的滑压进行调节，具体包括：
获取汽轮机组现场的排汽压力和负荷；
根据所述关系曲线簇确定现场的排汽压力和负荷所对应的最优主蒸汽压力；
获取滑压模块输出的压力值；
确定主蒸汽压力与滑压模块输出的压力值之差；
根据差值对所述滑压模块进行调整。
本发明还提供了一种汽轮机组调峰优化系统，所述系统包括：
第一关系曲线确定模块，用于在排汽压力一定的条件下，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第一关系曲线，所述最优主蒸汽压力为所述负荷对应的热耗最小的主蒸汽压力；
第二关系曲线确定模块，用于改变排汽压力并维持改变后的排汽压力不变，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第二关系曲线；
影响系数确定模块，用于根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线，确定排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数；
关系曲线簇确定模块，用于根据所述第一关系曲线和第二关系曲线以及所述影响系数，确定在不同排汽压力下，最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，得到关系曲线簇；
调节模块，用于根据所述关系曲线簇对汽轮机组的滑压进行调节。
可选的，
所述第一关系曲线确定模块和所述第二关系曲线确定模块，均包括：
最优主蒸汽压力确定单元，用于维持排汽压力不变，确定多个设定负荷所对应的最优主蒸汽压力；
线性拟合单元，用于对所述设定负荷及其所对应的最优主蒸汽压力所确定的点以及滑压运行起始点和终止点进行线性拟合，得到最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线。
可选的，所述最优主蒸汽压力确定单元，具体包括：
主蒸汽压力获取子单元，用于获取汽轮机组的主蒸汽压力；
主蒸汽压力调整子单元，用于维持排汽压力和设定负荷不变，以所述主蒸汽压力为中心，在设定压力范围内调整所述主蒸汽压力；
热耗计算子单元，用于计算所述汽轮机组在所述排汽压力、设定负荷以及调整后的主蒸汽压力下汽轮机组的热耗；
最小热耗确定子单元，用于以热耗最小为目标，在设定压力范围内对所述主蒸汽压力进行反馈调节，直至得到最小的热耗；
最优主蒸汽压力确定子单元，用于确定所述热耗最小时对应的主蒸汽压力，记为最优主蒸汽压力。
可选的，所述影响系数确定模块，具体包括：
影响系数确定单元，用于根据kc＝δpo/δpc计算排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数，其中，kc为影响系数，δpo为同一负荷在所述第一关系曲线对应的主蒸汽压力和在第二关系曲线对应的主蒸汽压力之差，δpc为第一关系曲线对应的排汽压力和第二关系曲线对应的排汽压力之差。
可选的，所述调节模块，具体包括：
现场参数获取单元，用于获取汽轮机组现场的排汽压力和负荷；
现场最优主蒸汽压力确定单元，用于根据所述关系曲线簇确定现场的排汽压力和负荷所对应的最优主蒸汽压力；
滑压输出获取单元，用于获取滑压模块输出的压力值；
压力差确定单元，用于确定主蒸汽压力与滑压模块输出的压力值之差；
滑压调节单元，用于根据差值对所述滑压模块进行调整。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的汽轮机组调峰优化方法及系统，考虑了汽轮机冷端排汽压力对热端主蒸汽压力的影响，并根据影响对制滑压运行曲线进行了变系数处理，绘制滑压运行曲线簇，实现了机组在任意排汽压力下都能按滑压运行曲线选择最优主蒸汽压力，极大提高了机组调峰运行经济性。
附图说明
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例汽轮机组调峰优化方法流程图；
图2为汽轮机组运行热耗与主蒸汽压力关系图；
图3为本发明实施例单一试验排汽压力下的滑压运行曲线图；
图4为本发明实施例多排汽压力的滑压运行曲线图；
图5为本发明实施例汽轮机组调峰优化系统结构图。
具体实施方式
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做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。
本发明的目的是提供一种汽轮机组调峰优化方法及系统，使汽轮机组的热耗最小，提高了汽轮机组调峰的经济性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
汽轮机调峰运行时，调节汽阀的运行方式和主蒸汽的参数选择对机组经济性有着直接、显著的影响，而衡量何种调节汽阀运行方式搭配多少的主蒸汽参数为最佳，依据机组运行热耗的高低进行评判无疑是最直观、可靠的。若采用常规热力性能试验的方式获取机组运行热耗，需要更换大量高精度测量元件、布放大量电缆、采集大量机组运行数据，投入的人力、物力众多，且不能实时获得试验结果，时效性差。本技术采用“黑箱”技术计算机组运行热耗，绕开复杂的回热系统热力计算，用间接计算求取机组运行热耗，即：机组运行热耗＝进入汽轮机的热量/发电机输出功率。由于计算所需的参数均可由集散控制系统(dcs)获得，可实时求得机组运行运行热耗，能大大缩短试验时间，在相同试验时段内能多增加试验工况点数量，这对准确寻求机组运行热耗最低工况点具有非常积极的意义。
图1本发明实施例汽轮机组调峰优化方法流程图，如图1所示，本发明提供的汽轮机组调峰优化方法流程图步骤如下：
步骤101：在排汽压力一定的条件下，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第一关系曲线，所述最优主蒸汽压力为所述负荷对应的热耗最小的主蒸汽压力；
步骤102：改变排汽压力并维持改变后的排汽压力不变，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第二关系曲线；改变循环水泵运行台数以改变排汽压力；
步骤103：根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线，确定排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数；
步骤104：根据所述第一关系曲线和第二关系曲线以及所述影响系数，确定在不同排汽压力下，最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，得到关系曲线簇；
步骤105：根据所述关系曲线簇对汽轮机组的滑压进行调节。
其中，所述确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，具体包括：
维持排汽压力不变，确定多个设定负荷所对应的最优主蒸汽压力；
对所述设定负荷及其所对应的最优主蒸汽压力所确定的点以及滑压运行起始点和终止点进行线性拟合，得到最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线。
所述维持排汽压力不变，确定多个设定负荷所对应的最优主蒸汽压力，具体包括：
获取汽轮机组的主蒸汽压力；
维持排汽压力和设定负荷不变，以所述主蒸汽压力为中心，在设定压力范围内调整所述主蒸汽压力；设定压力为主蒸汽压力上下2至3mpa，多个负荷为相差10％额定负荷的多个负荷值；
计算所述汽轮机组在所述排汽压力、设定负荷以及调整后的主蒸汽压力下汽轮机组的热耗；
以热耗最小为目标，在设定压力范围内对所述主蒸汽压力进行反馈调节，直至得到最小的热耗；
确定所述热耗最小时对应的主蒸汽压力，记为最优主蒸汽压力。
热耗与主蒸汽压力之间的关系如图1所示，热耗的计算方法如下：
第一步，计算汽轮机主蒸汽流量
主蒸汽流量d0采用弗留格尔公式进行计算：
d01——基准工况主蒸汽流量d0——试验工况主蒸汽流量
p01——基准工况调节级压力p0——试验工况调节级压力
t01——基准工况调节级温度t0——试验工况调节级温度
基准工况数据d01、p01、t01从目标机组性能试验报告选取；
第二步，计算再热蒸汽流量
dhr1——基准工况再热蒸汽流量dhr——试验工况再热蒸汽流量
phr1——基准工况再热蒸汽压力phr——试验工况再热蒸汽压力
thr1——基准工况再热蒸汽温度thr——试验工况再热蒸汽温度
基准工况数据dhr1、phr1、thr1从目标机组性能试验报告选取；
第三步，计算冷再蒸汽流量
由于机组调峰运行时出现的问题是再热蒸汽温度低于过热蒸汽温度，所以实际运行机组再热器减温水流量为零，即drhs＝0，则：
dcr＝dhr
第四步，计算给水流量
(1)当过热器减温水从高加前取水时：
dfw＝d0-dshs
dfw——给水流量dshs——过热器减温水流量
(2)当过热器减温水从高加后取水时：
dfw＝d0
过热器减温水流量取机组dcs画面上的实测值。
第五步，汽轮机净输入热量计算
qjr＝d0h0+dhrhhr-dfwhfw-dcrhcr-dshshshs-drhshrhs
d0——主蒸汽流量h0——主蒸汽焓
dhr——再热蒸汽流量hhr——热再热蒸汽焓
dfw——给水流量hfw——给水焓
dcr——冷再蒸汽流量hcr——冷再蒸汽焓
dshs——过热器减温水流量hshs——过热器减温水焓
drhs——再热器减温水流量hrhs——再热器减温水焓
相应工质焓值由dcs上其对应压力与温度由通用焓值软件计算而得。
第五步，计算机组运行热耗：
hr＝qjr/ne
hr——机组运行热耗ne——发电机功率
qjr——汽轮机净输入热量
计算主蒸汽压力下的运行热耗并形成历史趋势，由于dcs采样频率为1hz，即每秒钟可以完成一次运行热耗计算并生成一个趋势点，变压完成后可以得到数千个趋势点，其中最低点即为运行热耗优值。其对应主汽压力即为该特定背压下该负荷对应最优主汽压力。依据试验结果，将试验排汽压力相同的试验负荷点的最优主蒸汽压力进行线性拟合，结合主蒸汽压力滑压起始点和终止点，绘出试验排汽压力下的滑压运行曲线，如图2所示。
步骤103具体包括：
根据kc＝δpo/δpc计算排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数，其中，kc为影响系数，δpo为同一负荷在所述第一关系曲线对应的主蒸汽压力和在第二关系曲线对应的主蒸汽压力之差，δpc为第一关系曲线对应的排汽压力和第二关系曲线对应的排汽压力之差。
第一关系曲线和第二关系曲线为试验得到的关系曲线，记为试验关系曲线，非试验关系曲线由试验关系曲线根据影响系数修正得到。试验关系曲线可以有两条，也可以有多条，表一为不同排汽压力、不同负荷下，得到的最优主蒸汽压力的值。
δpo＝pzy2-pzy1(或pzy3-pzy2、pzy4-pzy3、pzy5-pzy4)
δpc＝pc2-pc1(或pc3-pc2、pc4-pc3、pc5-pc4)
得试验排汽压力、试验负荷下的影响系数kc
可以取由试验关系曲线计算得到的影响系数的平均值作为最终的影响系数kc。
用影响系数计算出非试验排汽压力在试验负荷点(如60％tha、70％tha、80％tha)的最优主蒸汽压力后，把各最优压力进行线性拟合，获得非试验排汽压力的滑压运行曲线，如图3所示。
其中，非试验排汽压力下的最优主蒸汽压力的计算方法如下，依据公式kc＝δpo/δpc，主蒸汽压力变化量δpo＝kc×δpc，非试验排汽压力下的最优主蒸汽压力po＝pyz+δpo。
步骤105具体包括：
获取汽轮机组现场的排汽压力和负荷；
根据所述关系曲线簇确定现场的排汽压力和负荷所对应的最优主蒸汽压力；
获取滑压模块输出的压力值；
确定主蒸汽压力与滑压模块输出的压力值之差；
根据差值对所述滑压模块进行调整。
由于汽轮机组dcs滑压模块为线性模块，但其允许对其目标值进行人工加偏置来实现实际运行时人为改变主汽压力。而滑压优化本质上是机组实时运行条件下特定背压、特定负荷下最优主汽压力的确定，其结果是一个三维图表，因此无法直接运用，本技术采用只与dcs单独通讯的主机完成实时运行状态下最优主汽压力确定后与原机组dcs滑压模块输出值比较后生成偏差值，将此偏差值作为实时偏置值回到dcs滑压目标值上再输出，从而实现实时动态滑压控制而无需对原dcs滑压模块进行任何改变。
本发明提供的汽轮机组调峰优化方法，考虑了汽轮机冷端排汽压力对热端主蒸汽压力的影响，并根据影响对制滑压运行曲线进行了变系数处理，绘制滑压运行曲线簇，实现了机组在任意排汽压力下都能按滑压运行曲线选择最优主蒸汽压力，极大提高了机组调峰运行经济性。
本发明还提供了一种汽轮机组调峰优化系统，图5为本发明实施例汽轮机组调峰优化系统结构图，如图5所示，本发明提供的汽轮机组调峰优化系统包括：
第一关系曲线确定模块501，用于在排汽压力一定的条件下，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第一关系曲线，所述最优主蒸汽压力为所述负荷对应的热耗最小的主蒸汽压力；
第二关系曲线确定模块502，用于改变排汽压力并维持改变后的排汽压力不变，确定最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，记为第二关系曲线；
影响系数确定模块503，用于根据所述第一关系曲线和所述第二关系曲线，确定排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数；
关系曲线簇确定模块504，用于根据所述第一关系曲线和第二关系曲线以及所述影响系数，确定在不同排汽压力下，最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线，得到关系曲线簇；
调节模块505，用于根据所述关系曲线簇对汽轮机组的滑压进行调节。
其中，所述第一关系曲线确定模块501和所述第二关系曲线确定模块502，均包括：
最优主蒸汽压力确定单元，用于维持排汽压力不变，确定多个设定负荷所对应的最优主蒸汽压力；具体包括：主蒸汽压力获取子单元，用于获取汽轮机组的主蒸汽压力；主蒸汽压力调整子单元，用于维持排汽压力和设定负荷不变，以所述主蒸汽压力为中心，在设定压力范围内调整所述主蒸汽压力；热耗计算子单元，用于计算所述汽轮机组在所述排汽压力、设定负荷以及调整后的主蒸汽压力下汽轮机组的热耗；最小热耗确定子单元，用于以热耗最小为目标，在设定压力范围内对所述主蒸汽压力进行反馈调节，直至得到最小的热耗；最优主蒸汽压力确定子单元，用于确定所述热耗最小时对应的主蒸汽压力，记为最优主蒸汽压力。
线性拟合单元，用于对所述设定负荷及其所对应的最优主蒸汽压力所确定的点以及滑压运行起始点和终止点进行线性拟合，得到最优主蒸汽压力与负荷之间的关系曲线。
所述影响系数确定模块504，具体包括：
影响系数确定单元，用于根据kc＝δpo/δpc计算排汽压力对最优主蒸汽压力的影响系数，其中，kc为影响系数，δpo为同一负荷在所述第一关系曲线对应的主蒸汽压力和在第二关系曲线对应的主蒸汽压力之差，δpc为第一关系曲线对应的排汽压力和第二关系曲线对应的排汽压力之差。
所述调节模块505，具体包括：
现场参数获取单元，用于获取汽轮机组现场的排汽压力和负荷；
现场最优主蒸汽压力确定单元，用于根据所述关系曲线簇确定现场的排汽压力和负荷所对应的最优主蒸汽压力；
滑压输出获取单元，用于获取滑压模块输出的压力值；
压力差确定单元，用于确定主蒸汽压力与滑压模块输出的压力值之差；
滑压调节单元，用于根据差值对所述滑压模块进行调整。
本发明提供的汽轮机组调峰优化系统，考虑了汽轮机冷端排汽压力对热端主蒸汽压力的影响，并根据影响对制滑压运行曲线进行了变系数处理，绘制滑压运行曲线簇，实现了机组在任意排汽压力下都能按滑压运行曲线选择最优主蒸汽压力，极大提高了机组调峰运行经济性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。