專利名稱：基于改進(jìn)遺傳算法的抽汽供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電廠多臺(tái)供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化方法，屬于發(fā)電廠節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，城市集中供熱系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，其中熱電聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換效率具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此，供熱抽汽機(jī)組得到了大力的發(fā)展。抽汽供熱機(jī)組向用戶提供電力和采暖用熱，電廠提供的熱力和電力的多少，受控于熱用戶和電用戶的需求，因此，電廠必須按照熱用戶和電用戶的需求調(diào)整供熱抽汽機(jī)組的熱電負(fù)荷。對(duì)于確定的熱電負(fù)荷，電廠如何根據(jù)機(jī)組的類型以及機(jī)組效率的差異，在各機(jī)組間進(jìn)行熱電負(fù)荷的分配，使整個(gè)電廠的熱耗率最低，使整個(gè)電廠的經(jīng)濟(jì)效益最好，是電廠生產(chǎn)運(yùn)行中面臨的問題。這就需要對(duì)電廠供熱抽汽機(jī)組間的電負(fù)荷及熱負(fù)荷進(jìn)行分配優(yōu)化，確定每臺(tái)機(jī)組的電負(fù)荷和熱負(fù)荷。負(fù)荷的優(yōu)化分配是指，在全廠總的調(diào)度負(fù)荷下，根據(jù)各個(gè)機(jī)組的熱力特性確定各機(jī)組應(yīng)承帶的負(fù)荷，從而使全廠的煤耗量最小的一種優(yōu)化調(diào)度。針對(duì)電廠的負(fù)荷優(yōu)化分配，較早開展也較為成熟的是純凝機(jī)組的電負(fù)荷分配優(yōu)化研究，等微增率法得到了廣泛的應(yīng)用，由于抽汽供熱機(jī)組熱負(fù)荷也需參與優(yōu)化分配，因此，無論是從熱耗曲線獲取、還是優(yōu)化復(fù)雜性角度均較純凝機(jī)組的電負(fù)荷分配優(yōu)化復(fù)雜。目前，針對(duì)抽汽供熱機(jī)組的熱、電負(fù)荷分配優(yōu)化，已開展了許多研究。文獻(xiàn)[I](魏豪；宋寶峰；趙偉東；王奕；《吉林電力》，2002年第5期，《供熱汽輪機(jī)組熱電負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用》)中介紹的熱電負(fù)荷分配優(yōu)化系統(tǒng)采用“逐點(diǎn)法”分配的數(shù)學(xué)模型，利用等效熱降理論對(duì)影響汽輪機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的主要參數(shù)進(jìn)行偏差分析，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算及能損分析、參數(shù)顯示、查詢及報(bào)警和汽機(jī)模擬量系統(tǒng)圖顯示的功能。本文獻(xiàn)中的“逐點(diǎn)法”分配的數(shù)學(xué)模型穩(wěn)定性差，計(jì)算速度較慢，無法進(jìn)行連續(xù)優(yōu)化。同時(shí)等效熱降法應(yīng)用于供熱抽汽機(jī)組較為復(fù)雜。文獻(xiàn)[2](冉鵬，張樹芳，《汽輪機(jī)技術(shù)》，2006年第48卷第I期《基于遺傳算法的熱電廠負(fù)荷優(yōu)化計(jì)算方法》)中應(yīng)用遺傳算法建立熱電廠負(fù)荷優(yōu)化模型的方法，解決了當(dāng)問題規(guī)模擴(kuò)大，變量和約束條件很多時(shí)，會(huì)很容易陷入局部最優(yōu)，而使數(shù)值穩(wěn)定性降低，最終導(dǎo)致收斂困難的問題。文獻(xiàn)[2]雖然部分解決了文獻(xiàn)[I]中的問題，但是遺傳算法存在當(dāng)初始種群過大，計(jì)算速度較慢的問題，同時(shí)該算法沒有實(shí)現(xiàn)供熱機(jī)組在線實(shí)時(shí)優(yōu)化功能，在實(shí)際生產(chǎn)中不能廣泛應(yīng)用，也沒有考慮機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行條件對(duì)熱耗的影響?？梢钥闯瞿壳暗墓釞C(jī)組熱電負(fù)荷分配在線優(yōu)化的解決辦法存在一些問題，因此針對(duì)這些問題需要對(duì)供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配在線優(yōu)化問題進(jìn)行進(jìn)一步研究，使電廠多臺(tái)供熱機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)熱電負(fù)荷最優(yōu)分配，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn) 電廠多臺(tái)供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化，使電廠的電負(fù)荷、熱負(fù)荷在滿足用戶需求的同時(shí)能夠最優(yōu)分配，并減少總能耗達(dá)到節(jié)能的目的；進(jìn)而提供了一種基于改進(jìn)遺傳算法的抽汽供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的基于改進(jìn)遺傳算法的抽汽供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化方法的具體過程為步驟一、設(shè)置機(jī)組實(shí)際熱耗曲線根據(jù)試驗(yàn)得到每臺(tái)機(jī)組的實(shí)際熱耗曲線；所述實(shí)際熱耗曲線是指以功率P和抽汽量為Q為自變量(橫坐標(biāo))，熱耗值R為因變量(縱坐標(biāo))的一族曲線，即第I 臺(tái)機(jī)組-.R1 = f (P1, Q1)；第2 臺(tái)機(jī)組R2 = f (P2, Q2)；......第n 臺(tái)機(jī)組Rn = f (Pn, Qn)；步驟二、設(shè)置機(jī)組耗差修正曲線，確定機(jī)組耗差修正總系數(shù)e i，i為機(jī)組編號(hào)，i=1,2,…，n，n表示機(jī)組數(shù)目基于冷凝器背壓、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱壓力、再熱蒸汽溫度、給水溫度這六個(gè)因素偏離設(shè)計(jì)值時(shí)都會(huì)對(duì)熱耗產(chǎn)生影響，然后根據(jù)廠家提供或電廠的耗差修正曲線查得每臺(tái)機(jī)組的各個(gè)影響因素的熱耗修正系數(shù)Ali A2i A3i…A6i,Ali A2i A3i…A6i分別為每臺(tái)機(jī)組的冷凝器背壓、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱壓力、再熱蒸汽溫度、給水溫度的熱耗修正系數(shù)^ei= Ali A2i A3i…A6i ；步驟三、得到機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗曲線根據(jù)每臺(tái)機(jī)組耗差修正總系數(shù)0 i對(duì)機(jī)組實(shí)際熱耗進(jìn)行修正得到機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗曲線(即修正后的機(jī)組實(shí)際熱耗曲線)，各臺(tái)機(jī)組的設(shè)計(jì)熱耗曲線為第I 臺(tái)機(jī)組-.R1 = 0 j f (P1, Q1)；第2 臺(tái)機(jī)組R2 = 9 2 * f (P2，Q2)；......第n 臺(tái)機(jī)組Rn = 0 n f (Pn, Qn)；步驟四、(從系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù))獲取各個(gè)機(jī)組的抽汽量Qi (用其表征熱負(fù)荷)和電負(fù)荷Pi :先測(cè)得各個(gè)機(jī)組的抽汽量Qi和電負(fù)荷Pi,然后通過步驟三所述的機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗曲線得到相應(yīng)的熱耗Ri, i e [l，n]，得到電廠n臺(tái)機(jī)組的電負(fù)荷分別為P1J2,…，Pn，抽汽量分別為Q1, Q2,…，Qn(用其表征熱負(fù)荷)，熱耗值為R1, R2,…，Rn，n為機(jī)組數(shù)目；優(yōu)化的目的是得到使所有機(jī)組的總熱耗值云最小時(shí)的P1, P2，-,Pn, QijQ2,…，Qn
的分配方案，其中目標(biāo)函數(shù)為
P_ 尸!X私 +尸2Xi 2+... +尸 xi pl+p2+-+pn(I)設(shè)定約束條件第一個(gè)約束條件為QZ= Q^Q2+...+Qn = const,Pz = PjP2+…+Pn = const (2)即所有所有機(jī)組的總抽汽量Qz和總電負(fù)荷Pz分別為常數(shù)；
第二個(gè)約束條件為=QiG (Qifflin, Qifflax)，Pi G (Pifflin, Pifflin) (3)即每臺(tái)機(jī)組的最大最小電負(fù)荷分別為Plmin，Plmax；P2min> P2max ; ... ;Pnmin，Pnmax ;最大最小抽汽量分別為 Qlmin，Qlmax ;Q2min，Q2max ; ； Qniiiinj Qmax);步驟五、基于改進(jìn)遺傳算法求出滿足所有機(jī)組的總熱耗值互最小時(shí)的各臺(tái)機(jī)組的電負(fù)荷和抽汽量值具體過程如下，I、初始種群設(shè)定用2nXm的矩陣則能表示初始種群
權(quán)利要求
1. 一種基于改進(jìn)遺傳算法的抽汽供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化方法，其特征在于所述方法的具體過程為 步驟一、設(shè)置機(jī)組實(shí)際熱耗曲線根據(jù)試驗(yàn)得到每臺(tái)機(jī)組的實(shí)際熱耗曲線；所述實(shí)際熱耗曲線是指以功率P和抽汽量為Q為自變量，熱耗值R為因變量的一族曲線，即第 I 臺(tái)機(jī)組Ri = f (Pi Q1)；第 2 臺(tái)機(jī)組R2 = f (P2, Q2)；第 n 臺(tái)機(jī)組Rn = f (Pn, Qn)； 步驟二、設(shè)置機(jī)組耗差修正曲線，確定機(jī)組耗差修正總系數(shù)Qi, i為機(jī)組編號(hào)，i =1,2,…，n，n表示機(jī)組數(shù)目基于冷凝器背壓、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱壓力、再熱蒸汽溫度、給水溫度這六個(gè)因素偏離設(shè)計(jì)值時(shí)都會(huì)對(duì)熱耗產(chǎn)生影響，然后根據(jù)廠家提供或電廠的耗差修正曲線查得每臺(tái)機(jī)組的各個(gè)影響因素的熱耗修正系數(shù)AliA2iA3i…A6i,Ali A2i A3i…A6i分別為每臺(tái)機(jī)組的冷凝器背壓、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱壓力、再熱蒸汽溫度、給水溫度的熱耗修正系數(shù)^ei= Ali A2i A3i…A6i ； 步驟三、得到機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗曲線根據(jù)每臺(tái)機(jī)組耗差修正總系數(shù)0 i對(duì)機(jī)組實(shí)際熱耗進(jìn)行修正得到機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗曲線，各臺(tái)機(jī)組的設(shè)計(jì)熱耗曲線為第 I 臺(tái)機(jī)組=R1 = 0 I f (P1, Q1)；第 2 臺(tái)機(jī)組R2 = 0 2 f (P2, Q2)；第 n 臺(tái)機(jī)組Rn = 0 n f (Pn, Qn)； 步驟四、獲取各個(gè)機(jī)組的抽汽量Qi(用其表征熱負(fù)荷)和電負(fù)荷Pi:先測(cè)得各個(gè)機(jī)組的抽汽量Qi和電負(fù)荷Pi,然后通過步驟三所述的機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗曲線得到相應(yīng)的熱耗Ri,i G [I, n], 得到電廠n臺(tái)機(jī)組的電負(fù)荷分別為P1, P2，…，Pn，抽汽量分別為Q1, Q2,…，Qn，熱耗值SRpR2,…，Rn, n為機(jī)組數(shù)目； 優(yōu)化的目的是得到使所有機(jī)組的總熱耗值云最小時(shí)的P1, P2,…，Pn, Q1, Q2,…，Qn的分配方案，其中目標(biāo)函數(shù)為
2.構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)通過適應(yīng)度計(jì)算，實(shí)現(xiàn)個(gè)體的優(yōu)化選擇，同時(shí)使優(yōu)化結(jié)果中第n臺(tái)機(jī)組也滿足第二個(gè)約束條件； 不符合條件的個(gè)體為
3.完成上步驟后，再進(jìn)行基于傳統(tǒng)的遺傳算法的選擇、交叉、變異過程；當(dāng)遺傳代數(shù)達(dá)到終止條件N代時(shí)，遺傳過程終止，輸出滿足所有機(jī)組的總熱耗值互最小時(shí)的各臺(tái)機(jī)組的電負(fù)荷和抽汽量值最優(yōu)解、各臺(tái)機(jī)組的熱耗值以及相應(yīng)的所有機(jī)組的最小總熱耗。
全文摘要
基于改進(jìn)遺傳算法的抽汽供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化方法，屬于發(fā)電廠節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)電廠多臺(tái)供熱機(jī)組熱電負(fù)荷分配優(yōu)化，使電廠的電負(fù)荷、熱負(fù)荷在滿足用戶需求的同時(shí)能夠最優(yōu)分配，并減少總能耗達(dá)到節(jié)能的目的。設(shè)置機(jī)組實(shí)際熱耗和耗差曲線，得到機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗曲線；獲取各個(gè)機(jī)組的電負(fù)荷和抽汽量；基于改進(jìn)遺傳算法求出滿足所有機(jī)組的總熱耗值最小時(shí)的各臺(tái)機(jī)組的電負(fù)荷和抽汽量值通過改進(jìn)遺傳編碼和適應(yīng)度函數(shù)，遺傳算法的選擇、交叉、變異操作，使優(yōu)化過程在滿足約束條件的情況下，輸出滿足所有機(jī)組的總熱耗值最小時(shí)的各臺(tái)機(jī)組的電負(fù)荷和抽汽量值最優(yōu)解和相應(yīng)的最小總熱耗。本方法提高了優(yōu)化過程的速度和優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G06N3/12GK102622530SQ20121012185
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者于達(dá)仁, 劉嬌, 劉金福, 宋崇明, 左世春, 張修君, 張懷鵬, 徐揚(yáng), 李樹臣, 李濤, 李飛, 胡寶權(quán), 陳增吉 申請(qǐng)人:華電能源股份有限公司哈爾濱第三發(fā)電廠, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)