用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法及装置

技术特征：
1.一种用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，包括：将采集的锅炉运行数据输入锅炉稳态模型，计算出模型参数及各段换热单元的热力状态量的初始值；其中，锅炉通过空间分段的方法建模为前后连接的多个换热单元；将所述模型参数及所述换热单元的所述热力状态量的初始值输入至所述锅炉动态模型；读取当前仿真时间步长的阀门开度阶跃信号；响应于累计仿真时间小于一次调频时间，逐段对所述换热单元的所述热力状态量进行迭代计算，并根据所述迭代计算得到的所述热力状态量及设置的仿真时间步长逐步更新所述换热单元的所述热力状态量的初始值；响应于所述累计仿真时间大于或等于所述一次调频时间，得到所述换热单元的所述热力状态量的输出结果；根据所述热力状态量的输出结果计算各段换热单元的蓄热系数，根据所述各段换热单元的蓄热系数得到锅炉蓄热系数。2.根据权利要求1所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述模型参数包括传热速率和阻力系数；所述将采集的锅炉运行数据输入锅炉稳态模型，计算出模型参数及各段换热单元的热力状态量的初始值，包括：将采集的锅炉运行数据输入锅炉稳态模型；设定所述传热速率和所述阻力系数的初值；设置换热单元序号的初始值为1；判断所述换热单元序号是否小于所述换热单元的总数量；响应于所述换热单元序号小于所述换热单元的总数量，则针对所述换热单元序号对应的所述换热单元，根据是否满足预设收敛条件，迭代计算所述热力状态量或转到下一所述换热单元进行处理；响应于所述换热单元序号大于或等于所述换热单元的总数量，则根据最后一个换热单元的预设的热力状态参数与所述锅炉模型出口的相应所述锅炉运行数据的比较结果，更新所述传热速率和所述阻力系数后循环处理，或者输出模型参数及各段换热单元的热力状态量的初始值。3.根据权利要求2所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述迭代计算所述热力状态量或转到下一所述换热单元进行处理，包括：设定工质定性温度，根据所述工质定性温度计算工质物性参数，根据所述工质物性参数及所述锅炉稳态模型计算下一段换热单元的热力状态量，根据所述热力状态量计算所述换热单元内的工质平均温度；其中，所述工质物性参数包括定压比热容，所述热力状态量包括入口工质温度，工质压力、工质密度及金属壁温；响应于所述平均工质温度和所述工质定性温度的差值小于或等于允许误差，则将所述换热单元序号加1，转到所述判断所述换热单元序号是否小于所述换热单元的总数量的处理步骤；响应于所述平均工质温度和所述工质定性温度的差值大于允许误差，则更新所述工质定性温度后，转到所述根据所述工质定性温度计算工质物性参数的处理步骤。4.根据权利要求3所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述根据最后一个换热单元的预设的热力状态参数与所述锅炉模型出口的相应所述锅炉运行数据的比较结果，更新所述传热速率和所述阻力系数后循环处理，或者输出模型参数及
各段换热单元的热力状态量的初始值，包括：响应于所述最后一个换热单元的预设的热力状态参数与所述锅炉模型出口的相应所述锅炉运行数据的差值大于允许误差，则更新所述传热速率和所述阻力系数，转到所述设置换热单元序号的初始值为1的处理步骤；响应于所述最后一个换热单元的预设的热力状态参数与所述锅炉模型出口的相应所述锅炉运行数据的差值小于或等于允许误差，则根据当前的所述传热速率和所述阻力系数的取值及各段换热单元的所述热力状态量的计算结果得到模型参数及各段换热单元的热力状态量的初始值。5.根据权利要求4所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述锅炉稳态模型表示为：其中，t
c,i 1
表示第i 1段换热单元的入口工质温度，t
w,i
表示第i段换热单元的金属壁温，ka
e
表示汽水工质与管壁之间的传热系数，g
c,i
表示第i段换热单元汽水工质的热容流量，t
c,i
表示第i段换热单元的入口工质温度，q
h
表示烟气和锅炉管壁之间的所述传热速率，l
i
表示第i段换热单元的长度，p
c,i 1
表示第i 1段换热单元的工质压力，p
c,i
表示第i段换热单元的工质压力，f表示所述阻力系数，表示第i段换热单元的工质流量；a
c
表示工质通流横截面积，ρ
c,i
表示第i段换热单元的工质密度，表示第i 1段换热单元的工质流量。6.根据权利要求1所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述逐段对所述换热单元的所述热力状态量进行迭代计算，并根据所述迭代计算得到的所述热力状态量及设置的仿真时间步长逐步更新所述换热单元的所述热力状态量的初始值，包括：逐段对所述换热单元进行处理；其中，在对当前的处理单元进行处理时，设定工质定性温度，根据所述工质定性温度计算工质物性参数，根据所述工质物性参数及所述锅炉动态模型计算下一换热单元的热力状态量，根据当前处理的所述换热单元的所述热力状态量的初始值及下一所述换热单元的所述热力状态量计算当前处理的所述换热单元内的工质平均温度；其中，所述工质物性参数包括定压比热容，所述热力状态量包括入口工质温度，工质压力、工质密度及金属壁温；响应于所述平均工质温度和所述工质定性温度的差值小于或等于允许误差，当前所述换热单元处理完毕，开始对下一所述换热单元进行处理；响应于所述平均工质温度和所述工质定性温度的差值大于允许误差，更新所述定性温度，对当前所述换热单元进行重复处理；直至处理完毕各个所述换热单元后，将所述累计仿真时间增加一个仿真时间步长，根据
各个所述换热单元的所述热力状态量的计算结果更新所述热力状态量的初始值，转到读取当前仿真时间步长的阀门开度阶跃信号的处理步骤。7.根据权利要求6所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述锅炉动态模型表示为：其中，t
c,i 1
(t)表示t时刻第i 1段换热单元的入口工质温度，t表示时间，δt
c,i
表示工质流经第i段换热单元的时延，t
w,i
(t-δt
c,i
)表示t-δt
c,i
时刻第i段换热单元的金属壁温，ka
e
表示汽水工质与管壁之间的传热系数，g
c,i
表示第i段换热单元汽水工质的热容流量，t
c,i
(t-δt
c,i
)表示t-δt
c,i
时刻第i段换热单元的入口工质温度，t
c,i
(t)表示t时刻第i段换热单元的入口工质温度，t0表示金属管壁和工质的换热时间常数，q
h
表示烟气和锅炉管壁之间的传热速率，l
i
表示第i段换热单元的长度，t
w,i
(t-δt
c,i
)表示t-δt
c,i
时刻第i段换热单元的金属壁温，a
c
表示工质通流横截面积，ρ
c,i
表示第i段换热单元的工质密度，表示第i段换热单元的工质流量，表示第i 1段换热单元的工质流量，p
c,i
表示第i段换热单元的工质压力，p
c,i 1
表示第i 1段换热单元的工质压力，f表示阻力系数。8.根据权利要求1所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述根据所述各段换热单元的蓄热系数得到锅炉蓄热系数，包括：根据所述各段换热单元的所述蓄热系数的变化趋势划分为两个蓄热容积；将各个所述蓄热容积内的所述换热单元的所述蓄热系数相加得到相应所述蓄热容积的蓄热系数。9.根据权利要求1所述的用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法，其特征在于，所述热力状态量包括工质压力及工质流量，所述根据所述热力状态量的输出结果计算各段换热单元的蓄热系数，表示为：其中，c
i
表示第i段换热单元的蓄热系数，t1表示锅炉动态模型仿真求解的开始时刻，t
e
表示锅炉动态模型仿真求解的结束时刻，表示t时刻第i段换热单元的工质流量，表示t时刻第i 1段换热单元的工质流量，表示t1时刻第i段换热单元的工质压力，表示t
e
时刻第i段换热单元的工质压力，p
n
表示机组工质额定压力，表示机组工
质额定流量。10.一种用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算装置，其特征在于，包括：锅炉稳态模型求解模块，用于：将采集的锅炉运行数据输入锅炉稳态模型，计算出模型参数及各段换热单元的热力状态量的初始值；其中，锅炉通过空间分段的方法建模为前后连接的多个换热单元；锅炉动态模型求解模块，用于：将所述模型参数及所述换热单元的所述热力状态量的初始值输入至所述锅炉动态模型；读取当前仿真时间步长的阀门开度阶跃信号；响应于累计仿真时间小于一次调频时间，逐段对所述换热单元的所述热力状态量进行迭代计算，并根据所述迭代计算得到的所述热力状态量及设置的仿真时间步长逐步更新所述换热单元的所述热力状态量的初始值；响应于所述累计仿真时间大于或等于所述一次调频时间，得到所述换热单元的所述热力状态量的输出结果；锅炉蓄热系数计算模块，用于：根据所述热力状态量的输出结果计算各段换热单元的蓄热系数，根据所述各段换热单元的蓄热系数得到锅炉蓄热系数。11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至9任一项所述用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法的步骤。12.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法的步骤。13.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法的步骤。

技术总结
本发明实施例提供一种用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法及装置，该方法包括：将采集的锅炉运行数据输入锅炉稳态模型，计算出模型参数及各段换热单元的热力状态量的初始值；读取当前仿真时间步长的阀门开度阶跃信号；累计仿真时间小于一次调频时间，逐段对换热单元的热力状态量进行迭代计算，并根据迭代计算得到的热力状态量及设置的仿真时间步长逐步更新换热单元的热力状态量的初始值；累计仿真时间大于或等于一次调频时间，输出换热单元的热力状态量，计算各段换热单元的蓄热系数及锅炉蓄热系数。本发明实施例能够根据实时监测数据确定当前工况下的蓄热系数，为运行中准确掌握火电机组和系统的一次调频能力提供了一种有效的手段。一种有效的手段。一种有效的手段。


技术研发人员：陈磊 景志滨 郭越 齐军 郝玲 姜希伟 徐飞 侯智剑 闵勇 宋新尧 黄怡涵 高旭泽
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.08.11
技术公布日：2022/11/18