热电联产机组负荷分配方法、设备、终端及存储介质

技术领域

本发明属于热电联产机组技术领域，更具体地，涉及一种热电联产机组负荷分配方法、设备、终端及存储介质。

背景技术

热电联产机组既承担着发电需求，又承担着供热需求，如何在多台机组间合理的分配电负荷和热负荷，以减小全厂煤耗，提高经济效益，是电厂面临的重大问题，目前关于此问题的解决方案，通常是借助机器学习算法拟合机组的煤耗特性，在电负荷和热负荷需求已知的情况下，在每台机组间进行标煤耗最小的寻优计算，来对每台机组的电、热负荷进行分配。但这种方法面临两个主要问题，一是机组煤耗与电负荷、热负荷之间的耦合关系复杂，且存在很多其他的干扰因素，导致传统机器学习算法的煤耗特性拟合精度不佳。二是在机组电、热负荷动态变化过程中，算法优化理想的结果难以落实到实际机组控制当中，无法实现闭环控制，起不到优化作用。在此提出一种基于移动滑窗差分线性动态时变模型的热电联产多机组间负荷分配方法及设备。

为解决上述问题，专利CN 109978276 A公开了一种火电厂机群多台供热机组热电负荷分配的在线优化方法，在热电负荷分配在线优化过程中，综合考虑不同抽汽机组类型特点以及不同参数对于热耗的影响，实现了对机组边界条件的准确定义以及热耗值的准确计算；优化过程中对边界条件进行更加多层次的定义，提高速度避免陷入局部最优；在机群多台抽汽供热机组且每台存在多个抽汽点情况下，实现了不同能量品质蒸汽以及电功率的合理分配，并减少总能耗。但是它主要考虑不同能量品质蒸汽对热电分配的影响，针对供热机组进行计算和分配，并不适用于热电联产机组，缺乏相关的煤耗特性拟合，难以落实到实际机组控制当中，无法实现闭环控制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种热电联产机组负荷分配方法、设备、终端及存储介质，使用基于移动滑窗差分线性动态时变模型来对机组的耗煤量特性进行特性建模，具有快速、准确的特点，控制单次优化的调节范围，逐步逼近多机组的最优分配工况，可确保机组的稳定性、提升优化效果。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供一种热电联产机组负荷分配方法，包括：

S100获取机组实时运行数据，存入时序数据库；

S200建立煤耗特性模型，获取时序数据库的数据，基于移动滑窗差分线性动态时变模型对煤耗特性模型进行特性建模，得到拟合差分线性模型；

S300基于拟合差分线性模型，在平衡约束条件和求解结果限制之中，采用线性规划的方式进行优化求解，调节机组设备，完成一个优化周期；

S400随着机组运行，重复S100-S300不断滚动优化求解和调节，逼近总标准耗煤量最小的目标。

进一步地，所述S200中建立煤耗特性模型包括：

设单台机组第1到

进一步地，所述S200中获取时序数据库的数据，基于移动滑窗差分线性动态时变模型对煤耗特性模型进行特性建模，得到拟合差分线性模型包括：

S210获取t时刻的差分线性关系：

其中，

S220通过

在单台机组煤耗特性模型中，

进一步地，所述S210具体包括：

S211 建立映射关系：

其中

在t时刻：

其中

S212确定t到t-i时刻的差分关系：

...

其中，

选取t到前i个时刻：

...

其中，

t到t-i时刻的差分为：

...

S213线性回归，得到t时刻的差分线性关系：

对t到t-i时刻的差分关系进行线性回归操作，得到t时刻的差分线性关系：

其中

进一步地，所述S300中在平衡约束条件和求解结果限制之中，采用线性规划的方式进行优化求解包括：

S301寻优优化目标：min

S302平衡约束条件：电负荷和热负荷满足需求：

其中

S303求解结果限制：在单次优化计算中限制制优化求解的

...

其中

按照本发明的第二方面，提供一种热电联产机组负荷分配系统，以执行上述方法，包括：

OPC服务器，用于OPC通讯，从电厂的OPC服务器采集数据；

高性能工作站，部署有优化控制平台软件，进行实时运行数据读取、实时优化计算和实时优化指令发送，同时作为OPC接收客户端；还设有时序数据库，用于存储数据；

优化控制平台DCS控制柜，用于优化控制平台输出的控制，接收来自优化控制平台的模拟量型号，并向机组公用DCS控制柜输出控制信号（电信号）；

机组公用DCS控制柜，作为电厂机组DCS共用的控制柜。

进一步地，还包括工程师站，用于安装相关组态或驱动软件，同时作为操作员站。

按照本发明的第三方面，提供一种电子设备，包括：

至少一个处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线；

其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信；至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行上述的全部或部分步骤。

按照本发明的第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明的热电联产机组负荷分配方法，使用基于移动滑窗差分线性动态时变模型来对机组的耗煤量特性进行特性建模，具有快速、准确的特点，控制单次优化的调节范围，逐步逼近多机组的最优分配工况，可确保机组的稳定性、提升优化效果；

2.本发明的热电联产机组负荷分配系统，通过搭建起热电联产机组负荷分配优化的闭环控制系统，实现实时在线负荷分配优化。

附图说明

图1为本发明热电联产机组负荷分配方法流程图；

图2为本发明热电联产机组负荷分配设备示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明提供一种热电联产机组负荷分配方法，包括以下步骤：

S100获取机组实时运行数据，存入时序数据库；

S200建立煤耗特性模型，获取时序数据库的数据，基于移动滑窗差分线性动态时变模型对煤耗特性模型进行特性建模，得到拟合差分线性模型；

S300基于拟合差分线性模型，在平衡约束条件和求解结果限制之中，采用线性规划的方式进行优化求解，调节机组设备，完成一个优化周期；

S400随着机组运行，重复S100-S300不断滚动优化求解和调节，逼近总标准耗煤量最小的目标。

所述S200中建立煤耗特性模型包括：设单台机组第1到

所述S200中基于移动滑窗差分线性动态时变模型对煤耗特性模型进行特性建模，得到拟合差分线性模型包括；

S210 基于移动滑窗差分线性动态时变模型和煤耗特性模型，得到t时刻的差分线性关系：

其中，

基于移动滑窗差分线性动态时变模型是以线性回归为基础，建立因变量与自变量差分动态线性关系的模型，具体而言：

S211 建立映射关系：

其中

在t时刻：

其中

S212确定t到t-i时刻的差分关系：

...

其中，

选取t到前i个时刻：

...

其中，

t到t-i时刻的差分为：

...

S213线性回归，得到t时刻的差分线性关系：

对t到t-i时刻的差分关系进行线性回归操作，得到t时刻的差分线性关系：

其中

S220在已知t差分线性关系的情况下，通过

所述S300中在平衡约束条件和求解结果限制之中，采用线性规划的方式进行优化求解：

S301寻优优化目标：min

S302平衡约束条件：

电负荷和热负荷满足需求：

其中

S303求解结果限制：由于移动滑窗差分线性动态时变模型在局部拥有较高的精 度，因此优化求解结果不能偏离当前滑窗取值范围太远，同时机组调节速率有限，不应出现 较大波动，在单次优化计算中限制优化求解的

...

其中

本发明的方法，基于移动滑窗差分线性动态时变模型在局部具有更高的精度，同时由于其线性的特点、计算快速，有利于电、热负荷需求动态变化过程中的实时在线优化。

基于上述实施例，本发明提供一种热电联产机组负荷分配系统，包括：

OPC服务器，用于OPC通讯，从电厂的OPC服务器采集数据；

高性能工作站，部署有优化控制平台软件，进行实时运行数据读取、实时优化计算和实时优化指令发送，同时作为OPC接收客户端；还设有时序数据库，用于存储数据；

优化控制平台DCS控制柜，用于优化控制平台输出的控制，接收来自优化控制平台的模拟量型号，并向机组公用DCS控制柜输出控制信号（电信号）；

机组公用DCS控制柜，作为电厂机组DCS共用的控制柜。

可选的，本发明的热电联产机组负荷分配系统还包括工程师站，用于安装相关组态或驱动软件，同时作为操作员站。

下面结合本发明的设备具体说明本发明的方法的具体操作步骤如下：

1、优化控制平台软件接收OPC服务器读取的机组实时运行数据，并存入高性能工作站的时序数据库；

2、建立煤耗特性模型，使用时序数据库数据，基于移动滑窗差分线性动态时变模 型对每台机组煤耗特性模型进行训练，选取一段滑窗长度，计算滑窗长度时间内的

3、基于拟合的差分线性模型，在平衡约束条件和求解结果限制之中，采用线性规 划求解，使总煤耗

4、在一段时间间隔后，重复1-3上述步骤，进行下一个周期的优化求解和调节，使优化逐步逼近最优，即总耗煤量最小。

本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。

此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。