一种加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算方法与流程

本发明属于火力发电领域，尤其涉及一种加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算方法。

背景技术：

1、目前，以风电和光电为代表的清洁能源发展迅速，电力结构调成进一步深入，可再生能源将逐步占据电力系统的主导地位，火电利用小时数逐年降低。由于风、光等新能源的自然属性特点，电网更缺乏调峰能力，在此情况下，火电机组已经开始从电量供应型向电力调节型转变，承担调峰运行任务。火电机组在大幅度变负荷的同时，主蒸汽压力不稳定，火电机组效率大幅度降低。在满足调峰需求的前提下，提高机组的运行经济性已经成为一个迫在眉睫的问题。

2、目前，现有的大部分机组的滑压曲线来自汽轮机厂家提供的初始设计曲线，仅仅考虑了电负荷和主蒸汽压力设定值的关系。然而，火力发电机组是一个复杂、多参数耦合、热力循环效率时变的矛盾与统一的系统。现有的常规滑压曲线试验优化方法，通过在几个典型负荷点试验测试其主汽压力下的热耗率，并选取最低热耗率为典型负荷下的最佳压力，最后通过离线计算得到最优滑压曲线。并且，上述通过离线计算所得到的最优滑压曲线会随时间的推移而与实际最优滑压曲线运行偏差逐步增大，从而导致火电机组在两个滑压优化周期之间可能长期偏离实际的最优滑压曲线运行，进而导致火电机组运行的热耗率较高。

3、为了提高火电机组滑压优化的准确性，现在也提出了通过线性代换、逻辑回归、智能迭代等方法，通过采集机组数据进行计算，得出滑压优化曲线。但是这些优化方法，也是在机组状态稳定的工况下进行优化，未考虑变负荷工况时，导致机组不能实时运行在成本最优点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算方法，以解决现有技术中未考虑变负荷工况，导致滑压优化曲线准确性低，进而增加火电机组运行成本的问题。

2、本发明实施例提供了一种加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算方法，该方法包括：

3、s1：根据热耗率计算的实际要求确定基本物理量和热力循环参数，并测量火电机组的各个参数值；

4、s2：对火电机组的各个参数值进行时序修正；

5、s3：将时序修正后的火电机组的各个参数值依次输入加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算模型得到火电机组的热耗率-主蒸汽压力曲线；

6、s4：根据火电机组的热耗率-主蒸汽压力曲线按照最低热耗率规则确定负荷-主蒸汽曲线，得到最终滑压曲线。

7、可选的，所述根据热耗率计算的实际要求确定基本物理量和热力循环参数包括：

8、所述热耗率计算的方法为：

9、

10、其中，hr为热耗率，单位为kj/kwh；dm为主蒸汽流量，单位为t/h；dr为再热蒸汽流量，单位为t/h；dfw为给水流量，单位为t/h；dcr为冷再热器流量，单位为t/h；dgjs为过热器减温水流量，单位为t/h；dzjs为再热器减温水流量，单位为t/h；hm为主蒸汽焓，单位为kj/kg；hr为再热蒸汽焓，单位为kj/kg；hfw为给水焓，单位为kj/kg；hcr为冷再热蒸汽焓，单位为kj/kg；hgjs为过热器减温水焓，单位为kj/kg；hzjs为再热器减温水焓，单位为kj/kg；ncl为火电机组发电功率，单位为kw；

11、由于各个参数与工质的温度、压力有关，因此确定所述基本物理量和热力循环参数有：

12、主蒸汽流量、主蒸汽温度和主蒸汽压力；再热蒸汽流量、再热蒸汽温度和再热蒸汽压力；给水流量、给水流量温度和给水流量压力；冷再热器流量、冷再热器温度和冷再热器压力；过热器减温水流量、过热器减温水温度和过热器减温水压力；再热器减温水流量、再热器减温水温度和再热器减温水压力。

13、可选的，所述对火电机组的各个参数值进行时序修正包括：

14、通过示波器测量火电机组的各个参数测量仪表参数传输至dcs通道所需时间tyb，检查dcs预处理中设定的惯性时间参数tg，通过soe测量仪，测量dcs不同dpu之间参数传输的时间差tw，通过检查dcs组态页的运算周期和功能块顺序，得到组态计算的周期时间tp，可得测量仪表参数从测量仪表到热耗率计算功能页所需第j个参数延迟时间tj为：

15、tj＝tyb+tg+tw+tp

16、得到全部参数的延迟时间后，取全部参数传输时间的最大延迟时间tjmax，将tjmax与tj取差值得到每个参数的补偿时间tj1：

17、tj1＝tjmax-tj

18、其中，tj1为第j个参数的补偿时间，tjmax为全部参数传输时间的最大迟延时间，tj为第j个参数的迟延时间；

19、通过对第j个参数进行纯迟延的时序修正，保证所有参数在同一时序，修正公式如下：

20、signal(xj1)＝signal(xj)+delay(tj1)

21、其中，signal(xj1)为第j个时序修正后的参数信号，signal(xj)为第j个时序修正前的参数信号，delay(tj1)为第j个参数的迟延信号。

22、可选的，所述加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算模型的计算步骤包括：

23、基于时序修正后的火电机组的各个参数值判断火电机组的运行状态，稳态工况还是动态工况；

24、若火电机组处于稳定工况时，将时序修正后的火电机组的各个参数值代入所述热耗率计算公式，确定火电机组的稳态热耗率-主蒸汽压力曲线；

25、若火电机组处于动态工况时，利用火电机组的给水流量对火电机组的主蒸汽流量进行动态时序修正，将动态时序修正后的火电机组主蒸汽流量和火电机组的各个参数值代入所述热耗率计算公式，得到动态工况下的等效热耗率；对火电机组的主蒸汽压力进行动态加权时序修正，得到火电机组的等效主蒸汽压力；结合的等效热耗率和等效主蒸汽压力确定动态热耗率-主蒸汽压力曲线；

26、对稳态热耗率-主蒸汽压力曲线和动态热耗率-主蒸汽压力曲线进行加权平均计算，确定不同负荷段的的热耗率-主蒸汽压力曲线。

27、可选的，所述基于时序修正后的火电机组的各个参数值判断火电机组的运行状态，稳态工况还是动态工况包括：

28、根据时序修正后的火电机组的各个参数值计算火电机组的各个参数最大变化率，火电机组的各个参数最大变化率的计算方法为：

29、

30、其中，k(t)imax为火电机组的第i个参数最大变化率；kid为第i个参数的变化率修正系数，保证火电机组的各个参数的变化率在同一量纲下；x(t)i为第i个参数在t时刻的实际值；

31、将火电机组的各个参数最大变化率与稳态工况判断值进行比较，若均有k(t)imax≤k1，且ccs限速前负荷实际指令无变化，则火电机组处于稳态工况；若存在k(t)imax>k1，且ccs限速前负荷实际指令出现阶跃变化，则火电机组处于动态工况。

32、可选的，所述利用火电机组的给水流量对火电机组的主蒸汽流量进行动态时序修正包括：

33、所述火电机组通过开启高压调门增加主蒸汽流量快速响应agc负荷指令，主蒸汽流量增加后，主给水流量再增加，导致主蒸汽流量和主给水流量出现实现偏差，因此对火电机组的主蒸汽流量进行动态时序修正如下：

34、signal(dfw1)＝signal(dfw)+delay(td)

35、其中，signal(dfw1)为所述动态时序修正后的火电机组主蒸汽流量信号，signal(dfw)为火电机组的主蒸汽流量信号，delay(td)为火电机组的主蒸汽流量相对于火电机组的给水流量的滞后信号。

36、可选的，所述对火电机组的主蒸汽压力进行加权时序修正包括：

37、通过燃料—主蒸汽压力响应试验，得到变化3吨燃料，主蒸汽压力的变化量δpt；

38、在升负荷初期，压力偏差由于锅炉蓄热的原因，偏差值较小；在升负荷中期，锅炉蓄热减少，动态增加的煤量还未产生能量，压力偏差最大；在升负荷后期，动态增加的煤量已经产生能量，压力偏差减小；因此在升负荷期间，加权时序修正后的主蒸汽压力为：

39、

40、

41、在降负荷期间，加权时序修正后的主蒸汽压力为：

42、

43、

44、其中，pt为加权时序修正后的主蒸汽压力，单位mpa；pst为主蒸汽压力实时值，单位mpa；θ为升负荷阶段，不同时间的修正权值；n为动态增加的煤量，单位吨；t的时间范围受火电机组的运行状态的影响。

45、可选的，所述将时序修正后的火电机组的各个参数值代入所述热耗率计算公式，确定火电机组的稳态热耗率-主蒸汽压力曲线包括：

46、采用最小二乘法和热耗率计算公式对时序修正后的火电机组的各个参数值处理，得到稳态热耗率-主蒸汽压力曲线f1(hr-pt)。

47、所述结合的等效热耗率和等效主蒸汽压力确定动态热耗率-主蒸汽压力曲线包括：

48、采用最小二乘法对等效热耗率、等效主蒸汽压力确定动态主蒸汽压力曲线f2(hr-pt)。

49、可选的，所述对稳态热耗率-主蒸汽压力曲线和动态热耗率-主蒸汽压力曲线进行加权平均计算，确定不同负荷段的热耗率-主蒸汽压力曲线包括：

50、稳态工况下，由于火电机组的各个参数稳定，得到的稳态热耗率-主蒸汽压力曲线相对准确，其权值较重；动态工况下，由于升降负荷，由于火电机组的各个参数在不断变化中，其权值较轻，并且动态负荷变化越快，动态工况下的热耗率-主蒸汽压力曲线不确定度越高，权值越轻；

51、f(hr-pt)＝αf1(hr-pt)+βf2(hr-pt)

52、其中，f(hr-pt)为所述热耗率-主蒸汽压力曲线，α为稳态工况下热耗率-主蒸汽压力曲线的权重；β为动态工况下热耗率-主蒸汽压力曲线的权重。

53、可选的，所述根据火电机组的热耗率-主蒸汽压力曲线按照最低热耗率规则确定最终滑压曲线包括：

54、通过对不同负荷段的所述热耗率-主蒸汽压力曲线分析，按照最低热耗率规则，确定最优负荷-主蒸汽曲线，得到所述最终滑压曲线。

55、本发明实施例与现有技术相比的有益效果为：

56、本发明实施例提供了一种加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算方法，包括：s1：根据热耗率计算的实际要求确定基本物理量和热力循环参数，并测量火电机组的各个参数值；s2：对火电机组的各个参数值进行时序修正；s3：将时序修正后的火电机组的各个参数值依次输入加权时序能量平衡全工况的滑压曲线计算模型得到火电机组的热耗率-主蒸汽压力曲线；s4：根据火电机组的热耗率-主蒸汽压力曲线按照最低热耗率规则确定负荷-主蒸汽曲线，得到最终滑压曲线。本发明能解决现有技术中未考虑变负荷工况，导致滑压优化曲线准确性低，进而增加火电机组运行成本的问题。