一种热力系统中锅炉控制方法与流程

本发明涉及能源生产，尤其涉及一种热力系统中锅炉控制方法。

背景技术：

1、现有的热力系统中有多个锅炉等产汽设备，其中锅炉生产蒸汽，下游消费用户消费蒸汽，生产端和消费端之间还有汽机、双减等供汽设备能够对蒸汽进行转换。不同设备之间通过母管进行连接，产汽设备(锅炉)和供汽设备之间的母管称为主汽母管，供汽设备和消费端之间的母管称为供汽母管，母管具有缓存蒸汽的能力，母管内压力的变化趋势能够反映供需的变化，因此母管压力的控制效果不仅影响供热质量，也影响锅炉的生产状况和发电机组的安全经济运行。

2、实际生产过程中，锅炉是基于压力变化进行反馈调节，一方面锅炉属于大延迟系统且基于反馈的调节本身具有滞后性，导致在下游需求变化大或者快速时难以及时响应；另一方面如果只以维持主蒸汽压力为目标，不考虑供汽母管的压力变化和供汽设备的调节能力，容易出现频繁地对锅炉进行加减操作的问题，不利于热力系统的稳定。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种热力系统中锅炉控制方法，其解决了现有技术中锅炉是基于压力变化进行反馈调节，一方面锅炉属于大延迟系统且基于反馈的调节本身具有滞后性，导致在下游需求变化大或者快速时难以及时响应；以及如果只以维持主蒸汽压力为目标，不考虑供汽母管的压力变化和供汽设备的调节能力，容易出现频繁地对锅炉进行加减操作的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、一种热力系统中锅炉控制方法，所述方法包括：

6、s 1、根据热力系统中任一条母管所对应的预设压力范围、压力传递系数、当前时刻的压力趋势以及当前时刻的压力，获取该条母管当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围；

7、所述母管包括主汽母管和供汽母管；所述时间间隔为预先设定的；

8、s2、根据热力系统中所有母管当前时刻之后的下一时间间隔分别所对应的蒸汽流量变化量可接受范围，获取当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围；

9、s3、根据当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围和预先设定的可接受区间，判断是否需要对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整，获取判断结果；若所述判断结果为不需要对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整，则不对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整。

10、优选地，所述方法还包括：

11、s4、若所述判断结果为需要对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整，则根据热力系统中每一锅炉的可行解空间集合做笛卡尔积得到热力系统锅炉组的解空间集合；

12、s5、基于所述热力系统锅炉组的解空间集合，获取该热力系统锅炉组的解空间集合中每一组蒸汽流量调整可行解分别所对应的热力系统的可接受预测值范围；

13、s6、针对热力系统锅炉组的解空间集合中的每一组蒸汽流量调整可行解分别所对应的热力系统的可接受预测值范围，筛选出符合预先设定筛选规则的锅炉组的解空间集合中一组蒸汽流量调整可行解，作为对热力系统中锅炉蒸汽流量的最优调整值。

14、优选地，在s1之前还包括：

15、s0、根据预先获取的热力系统运行数据集，分别获取热力系统中每一条母管所对应的压力传递系数；

16、所述热力系统运行数据集为在历史时间段内按照预先设定的时间间隔所采集的热力系统中的每一条母管所对应的蒸汽流量和压力。

17、优选地，所述s0具体包括：

18、s01、针对热力系统运行数据集中每一条母管所对应的蒸汽流量和压力，分别采用公式(1)和公式(2)获取该条母管在历史时间段内任意第i次采集的时刻所对应的蒸汽流量变化量和压力趋势；

19、所述公式(1)为：

20、dsteamx·i＝steamx·i-steamx·(i-1)；

21、dsteamx·i为热力系统中第x条母管在历史时间段内第i次采集的时刻所对应的蒸汽流量变化量；其中，i＞2；

22、steamx·i为热力系统中第x条母管在历史时间段内第i次采集时刻所对应的蒸汽流量；

23、steamx·(i-1)为热力系统中第x条母管在历史时间段内第i-1次采集时刻所对应的蒸汽流量；

24、所述公式(2)为：

25、trendx·i＝[(prex·i-prex·(i-1))+(prex·i-prex·(i-2))*0.5]*0.5；

26、trendx·i为热力系统中第x条母管在历史时间段内第i次采集时刻所对应的压力趋势；

27、prex·i为热力系统中第x条母管在历史时间段内第i次采集时刻所对应的压力；

28、prex·(i-1)为热力系统中第x条母管在历史时间段内第i-1次采集时刻所对应的压力；

29、s02、针对热力系统运行数据集中每一条母管在历史时间段内每个采集时刻分别所对应的蒸汽流量变化量和压力趋势，训练预先设定的多项式回归方程，得到该预先设定的多项式回归方程中与该条母管对应的压力传递系数的具体值；

30、其中，所述预先设定的多项式回归方程为：

31、prex.i＝trendx·(i-1)+kx*dsteamx·i+prex·(i-1)；

32、其中，kx为热力系统中第x条母管对应的压力传递系数。

33、优选地，所述s1具体包括：

34、s11、根据热力系统中任一条供汽母管所对应的预设压力范围、压力传递系数、当前时刻的压力趋势以及当前时刻的压力，采用公式(3)获取该供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值，以及采用公式(4)获取该供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最大值；

35、所述公式(3)为：

36、

37、其中，ky为热力系统中第y条供汽母管所对应的压力传递系数的具体值；

38、prey.t为热力系统中第y条供汽母管当前时刻t所对应的压力；

39、pmin-y为热力系统中第y条供汽母管所对应的预设压力范围的最小值；

40、trendy.t为热力系统中第y条供汽母管当前时刻t所对应的压力趋势；

41、n为预先设定值；

42、所述公式(4)为：

43、

44、pmax-y为热力系统中第y条供汽母管所对应的预设压力范围的最大值；

45、s12、根据热力系统中任一条主汽母管所对应的预设压力范围、压力传递系数、当前时刻的压力趋势以及当前时刻的压力，采用公式(5)获取该主汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值，以及采用公式(6)获取该主汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最大值；

46、所述公式(5)为：

47、

48、其中，kz为热力系统中第z条主汽母管所对应的压力传递系数的具体值；

49、prez.t为热力系统中第z条主汽母管当前时刻t所对应的压力；

50、pmin-z为热力系统中第z条主汽母管所对应的预设压力范围的最小值；

51、trendz.t为热力系统中第z条主汽母管当前时刻t所对应的压力趋势；

52、所述公式(6)为：

53、

54、pmax-z为热力系统中第z条主汽母管所对应的预设压力范围的最大值。

55、优选地，所述s2具体包括：

56、s21、基于每一供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值和最大值，分别采用公式(7)和公式(8)获取与该供汽母管所对应的主汽母管的最小折算值和最大折算值；

57、其中，热力系统中该供汽母管和与该供汽母管所对应的主汽母管之间是通过供汽设备所连接；

58、其中，所述公式(7)为：

59、

60、其中，为热力系统中第y条供汽母管所对应的主汽母管的最小折算值；

61、f为预先获取的折算系数；

62、所述公式(8)为：

63、

64、其中，为热力系统中第y条供汽母管所对应的主汽母管的最大折算值；

65、其中，若供汽设备为双减类设备时，f＜1；若供汽设备为抽背汽机时，f≥1；

66、s22、根据热力系统中每一条供汽母管所对应的主汽母管最小折算值和最大折算值，获取在当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统主汽母管折算值范围集合q；

67、

68、其中，a为热力系统中供汽母管的数量；

69、s23、根据主汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最大值，获取在当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统主汽母管可接受范围集合r；

70、r＝[[bs1_min，bs1_max]，...[bsz_min，bsz_max]...[bsb_min，bsb_max]]；

71、其中，b为热力系统中主汽母管的数量；

72、s24、基于热力系统主汽母管折算值范围集合q和所述热力系统主汽母管可接受范围集合r，获取在当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围e；

73、其中，e＝[ssmin，ssmax]；

74、

75、

76、优选地，所述预先设定的可接受区间为sl；

77、其中，sl＝[slmin，slmax]；

78、相应的，所述s3具体包括：

79、比较在当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围e和预先设定的可接受区间sl，若slmin≥ssmin且slmax≤ssmax，则判断结果为不需要对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整，则不对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整。

80、优选地，所述s4具体包括：

81、通过比较在当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围e和预先设定的可接受区间sl，若slmin＜ssmin或slmax＞ssmax，则判断结果为需要对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整，则根据热力系统中每一锅炉的可行解空间集合做笛卡尔积得到热力系统锅炉组的解空间集合；

82、b＝b1×…br...×bc；

83、其中，b为热力系统锅炉组的解空间集合；

84、c为锅炉数量；

85、br为热力系统中第r个锅炉所对应的预先设定的多个不同的蒸汽流量变化量所构成的可行解空间集合。

86、优选地，所述s5具体包括：

87、s51、设热力系统中第y条供汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的蒸汽流量变化量为0，并将第y条供汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的蒸汽流量变化量代入公式(9)中，得到热力系统中第y条供汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力的预测值

88、其中，公式(9)为：

89、

90、s52、根据热力系统中第y条供汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力的预测值根据公式(10)获取热力系统中第y条供汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力趋势

91、s53、根据热力系统中第y条供汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力的预测值和压力趋势采用公式(11)得到，该供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值的预测值，以及采用公式(12)得到，该供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最大值的预测值；

92、其中，公式(11)为：

93、

94、为热力系统中第y条供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值的预测值；

95、其中，公式(12)为：

96、

97、为热力系统中第y条供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最大值的预测值；

98、s54、基于每一供汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值的预测值和最大值的预测值，分别采用公式(13)和公式(14)获取与该供汽母管所对应的主汽母管最小折算预测值和最大折算预测值；

99、其中，所述公式(13)为：

100、

101、其中，为热力系统中第y条供汽母管所对应的主汽母管最小折算预测值；

102、所述公式(14)为：

103、

104、其中，为热力系统中第y条供汽母管所对应的主汽母管最大折算预测值；

105、s55、针对锅炉组的解空间集合b中的任一组蒸汽流量调整可行解，获取热力系统中第z条主汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的蒸汽流量变化量，并将第z条主汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的蒸汽流量变化量代入公式(15)中，得到热力系统中第z条主汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力的预测值

106、所述公式(15)为：

107、

108、s56、根据热力系统中第z条主汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力的预测值根据公式(16)获取热力系统中第z条主汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力趋势

109、所述公式(16)为：

110、

111、s57、根据热力系统中第z条主汽母管当前时刻之后的下一时间间隔的所对应的压力的预测值和压力趋势采用公式(17)得到，该主汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值的预测值，以及采用公式(18)得到，该主汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最大值的预测值；

112、其中，公式(17)为：

113、

114、其中，公式(18)为：

115、

116、s58、根据热力系统中每一条供汽母管所对应的主汽母管最小折算预测值和最大折算预测值，获取热力系统主汽母管折算预测值范围集合q*；

117、

118、以及根据热力系统中每一条主汽母管在当前时刻之后的下一时间间隔所对应的蒸汽流量变化量可接受范围的最小值的预测值和最小值的预测值，获取热力系统主汽母管可接受预测值范围集合r*；

119、

120、s59、基于热力系统主汽母管折算预测值范围集合q*和所述热力系统主汽母管可接受预测值范围集合r*，获取与该组蒸汽流量调整可行解所对应的热力系统的可接受预测值范围e*；

121、其中，

122、

123、

124、优选地，所述s6具体包括：

125、针对热力系统锅炉组的解空间集合b中的每一组蒸汽流量调整可行解分别所对应的热力系统的可接受预测值范围，筛选出符合预先设定筛选规则的锅炉组的解空间集合b中一组蒸汽流量调整可行解，作为对热力系统中锅炉蒸汽流量的最优调整值；

126、其中，所述筛选规则为：

127、判断每一组蒸汽流量调整可行解分别所对应的热力系统的可接受预测值范围的最大值和最小值的乘积是否小于0；

128、若有多组蒸汽流量调整可行解分别所对应的热力系统的可接受预测值范围的最大值和最小值的乘积小于0，则在最大值和最小值的乘积小于0的热力系统的可接受预测值范围内，筛选出符合第三条件的热力系统的可接受预测值范围；

129、其中，所述第三条件为：热力系统的可接受预测值范围的第一绝对值最大；

130、所述热力系统的可接受预测值范围的第一绝对值为该热力系统的可接受预测值范围的最大值的绝对值和最小值的绝对值中的最小值；

131、若符合第三条件的热力系统的可接受预测值范围有多个，则在该符合第三条件的热力系统的可接受预测值范围内筛选出符合第二条件的热力系统的可接受预测值范围，并将任一符合第二条件的热力系统的可接受预测值范围所对应的一组蒸汽流量调整可行解作为对热力系统中锅炉蒸汽流量的最优调整值；

132、若每一组蒸汽流量调整可行解分别所对应的热力系统的可接受预测值范围的最大值和最小值的乘积均大于0，则在最大值和最小值的乘积大于0的热力系统的可接受预测值范围内，筛选出符合第一条件的热力系统的可接受预测值范围；

133、其中，所述第一条件为：热力系统的可接受预测值范围的最大值的绝对值或最小值的绝对值最小；

134、若符合第一条件的热力系统的可接受预测值范围有多个，则在该符合第一条件的热力系统的可接受预测值范围内筛选出符合第二条件的热力系统的可接受预测值范围，并将任一符合第二条件的热力系统的可接受预测值范围所对应的一组蒸汽流量调整可行解作为对热力系统中锅炉蒸汽流量的最优调整值；

135、所述第二条件为：热力系统的可接受预测值范围所对应的一组蒸汽流量调整可行解中所有元素的绝对值的总数值最小。

136、(三)有益效果

137、本发明的有益效果是：本发明的一种热力系统中锅炉控制方法，由于根据当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围和预先设定的可接受区间，判断是否需要对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整，获取判断结果，然后根据判断结果，若所述判断结果为不需要对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整，则不对当前时刻热力系统中的锅炉进行调整。由于当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围是根据热力系统中任一条母管所对应的预设压力范围、压力传递系数、当前时刻的压力趋势以及当前时刻的压力，获取该条母管当前时刻之后的下一时间间隔所对应的流量变化量可接受范围后，然后根据热力系统中所有母管当前时刻之后的下一时间间隔分别所对应的流量变化量可接受范围，得到的，因此，相对于现有技术而言，通过当前时刻之后的下一时间间隔的热力系统的可接受范围这一指标作为锅炉调整的信号和热力系统抗风险能力(对下游负荷升降的容忍程度)的表征，对锅炉进行精准的控制，降低锅炉的操作频次，减少运行人员的操作，还能够让热力系统中锅炉以尽可能少的调整量让热力系统抗风险能力增强。