CN113325713B - 采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，采用现场运行数据，以定供汽负荷和供电负荷条件下的煤电机组总标煤消耗量最低为寻优目标函数，采用单变量对比法，依次调整机组中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力，将机组供热和供电条件下的总标煤消耗量与基准工况比较，若大于，则原基准工况仍作为基准工况；若小于，将该参数对应运行工况作为新的对比基准工况，继续调整机组中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力，进行下一次迭代寻优。本发明在满足电网电负荷和用汽单位热负荷调度的前提下以总标煤消耗量最低为目标函数，在线获得匹配抽汽外供机组在不同供热汽荷和供电负荷等边界条件下的中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力的最佳控制值。

Description

采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法

技术领域

本发明属于节能降耗领域，涉及一种采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法。

背景技术

目前电力能源主体由火力发电逐渐向以风光等可再生能源转变，现有火电的功能由现阶段电源、电量主体，逐渐转型为向全社会提供有价值的服务主体：1)向电网提供灵活性电源，参与电网调峰、调频服务，实现新能源电力高比例消纳的同时，起到重要的托底保供作用；2)向社会提供低成本、稳定的供电、供热服务；3)城市污泥、固废、生物质的耦合消纳。

以高参数、大容量的热电联产+供热管网的集中供热，替代分散布置、污染重、能耗高的燃煤燃油供热锅炉房，是满足大中型城市清洁低碳、稳定可靠、低成本用热需求的重要途径，近年来发展迅猛。集中用冷、工业蒸汽、高压空气等多种形式的用能需求也有快速增长。

目前，燃煤发电机组绝大部分都是以纯凝模式设计建设，为满足城市居民采暖需求，或大型企业或工业园区工业供汽需求，针对性设计建设了少量热电联产机组。日益增长的用热需求，主要靠存量煤电机组技术改造来实现。

居民采暖和工业供汽，统称为集中供热。前者以水为热载体，将煤电机组低品质热量传递给用户，煤电机组汽水热力循环和用热方无质量交换；后者以某种压力和温度等级的蒸汽用于企业生产工艺中，蒸汽凝结水多不回收，为维持煤电机组汽水质量平衡，需在凝汽器补入等外供蒸汽量的除盐水。

居民采暖和工业供汽，其热量的最终根源都是煤电机组汽水热力循环某处抽汽。但燃煤发电机组通过技术改造对外抽汽外供，典型汽源点有锅炉过热器出口、锅炉再热器入口及出口、中压缸排汽口、低压缸排汽口、以及汽轮机各级回热抽汽口等，其抽汽参数在压力及温度的分布上呈离散分布特点，在电网灵活性调峰大背景下煤电机组宽负荷运行，一定程度上加剧了这种离散特性。不可避免将造成热源供给侧和用户需求侧的压力、温度不匹配现象，造成较为明显的高品低用及能量浪费问题。

匹配抽汽技术可较好的解决这一问题，在工业供汽领域有着大量的应用。该类设备称之为压力匹配器、热压机、蒸汽喷射泵等。其技术是利用高压蒸汽(驱动蒸汽)通过喷嘴喷射产生的高速汽流，将低压蒸汽吸入，使其压力和温度提高，而高压蒸汽的压力和温度降低，从而提升低压蒸汽的参数，尤其适用于压力需求介于主汽-高排之间、或热再-中排之间的场景。附图1给出了热再蒸汽引射中排抽汽的供热系统示意。

匹配引射装置变工况运行的主要性能指标为引射比，定义为出口外供蒸汽流量和驱动蒸汽流量的比值，无量纲数，见式(1)。

其中，u是引射比，无量纲数；m_t、m_h、m_l分别是匹配引射装置出口蒸汽流量、进入匹配引射装置的驱动蒸汽流量和被引射蒸汽流量，t/h。

以常用电负荷点的驱动蒸汽压力、被引射蒸汽压力以及总出口流量等参数，进行匹配引射装置设计。应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置在实际运行中，引射比u受驱动蒸汽压力和被引射蒸汽的压力的影响而变化。相关研究表明，引射比u随着驱动蒸汽压力P_h升高而增加，随着被驱动蒸汽压力P_l升高而增加。

应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置，以本发明所述的热再蒸汽引射中排抽汽为例，煤电机组变工况运行时，若通过低压缸进汽调节阀节流调节，提升中排抽汽压力P_l，可提升引射比u，在外供蒸汽流量m_t给定的情况下，可减少驱动蒸汽(热再蒸汽)消耗量，高品质蒸汽消耗量降低，可减小煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗；与此同时，低压缸进汽调节阀节流憋压，热力循环过程产生了不可逆的节流损失，低压缸进汽压力降低，做功能力减小，抬升了煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗。

同样，通过中压缸进汽调节阀节流调节，提升热再蒸汽压力P_h，可提升引射比u，在外供蒸汽流量m_t给定的情况下，可减少驱动蒸汽(热再蒸汽)消耗量，高品质蒸汽消耗量降低，可减小煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗；与此同时，中压缸进汽调节阀节流憋压，热力循环过程产生了不可逆的节流损失，中压缸进汽压力降低，中压缸和低压缸的做功能力减小，抬升了煤电机组在电、热负荷双供给场景下的总能耗。

总之，应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置，在供热、供电负荷给定的情况下，存在一个最佳的热再蒸汽压力和中排蒸汽压力，使得煤电机组在供热、供电双变量约束下实现总能耗最低。

现有研究均侧重于匹配引射装置自身，以及匹配引射装置与煤电机组热力系统耦合的方案制定及设计优化，鲜有涉及应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置在供热、供电双变量约束下的最佳运行方式确定。当前，煤电机组运行人员仅凭匹配引射装置制造厂家提供的设计参数，再根据个人经验进行模糊操作，不仅存在人工操作量大，而且存在缺乏科学指导、偏离最佳运行方式的问题。

综上所述，从采用匹配抽汽外供技术的供热机组运行节能挖潜、降低运行成本和提升盈利能力的角度出发，亟需一种可操作性强、符合实际的最佳运行方式确定方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有应用于煤电机组工业供汽场景的匹配引射装置在供热、供电双变量约束下的最佳运行方式确定方面的技术空白，提供一种采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，本发明在对外供汽和供电双变量约束条件下，以机组盈利值最大化为目标，调整供热机组匹配抽汽系统相关参数，实现供热机组最佳方式运行，适用于采用匹配抽汽外供技术的供热机组。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，包括以下步骤：

步骤1，明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数，建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型；

步骤2，根据边界参数总供汽负荷和供电负荷，进行测试工况划定；

步骤3，以匹配抽汽外供机组标煤总消耗量值最低值为导向，进行各测试工况的最佳运行方式确定。

本发明进一步的改进在于：

所述步骤1明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数具体如下：

在供汽负荷m_t和供电负荷N_net双变量约束下，匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数为热再蒸汽压力P_h和中排蒸汽压力P_l。

所述步骤1建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型的具体方法如下：

匹配抽汽外供机组盈利值M：

M＝E+Q-B (2)

其中，Q为供热收入，E为供电收入，B为标煤总消耗量；

供电收入E如下：

E＝N_net×a (3)

其中，a为上网电价；

供热收入Q如下：

Q＝m_t×b (4)

其中，b为热价；

对于抽汽外供机组，锅炉主蒸汽压力按照已有的定-滑-定曲线调节，主汽温度、再热蒸汽温度按照额定参数调整，此时的机组标煤总消耗量B是热再蒸汽压力P_h、供电负荷N_net、对外供汽负荷m_t、中排蒸汽压力P_l的多元函数：

其中，h_ms、h_rh、h_ch、h_gs、h_zj和h_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口和进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值、锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg；η_b为锅炉热效率：

η_b＝f₂(D_ms) (6)

η_p为管道效率，取定值0.985；

D_ms、D_rh、D_rc、D_gs、D_zj和D_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量，t/h；其关联性如下：

其中，D_ex1、D_ex2和D_leak分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量，t/h；其中D_ex1和D_ex2根据1段抽汽和2段抽汽对应的高压加热器热平衡计算得出，D_leak是D_ms的一元函数：

D_leak＝f₃(D_ms) (8)

综合式(6)、(7)和(8)得到，锅炉过热器出口主蒸汽流量D_ms是确定标煤总消耗量B的基准参数；

锅炉过热器出口主蒸汽流量D_ms和汽轮机调节级后压力P的关系如下：

D_ms＝c×P+d (9)

其中，c和d为常系数；

给定总供汽负荷m_t和供电负荷N_net条件下的寻优操作，匹配抽汽外供机组标煤总消耗量B值最低值即为最优工况，对应的热再蒸汽P_h和中排蒸汽压力P_l即为最佳运行方式。

所述步骤2具体如下：

统计最近一个完整供热季的机组运行数据，主要包括：

总供汽负荷m_t：m_t、min、m_t、max

供电负荷N_net：N_net、min、N_net、max

按照供电负荷N_net和总供汽负荷m_t的分布，按照下述原则进行测试工况划分：

N_net、min、N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.25

N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.5

N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.75

N_net、max

m_t、min

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.25

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.5

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.75

m_t、max

最佳方式在线确定工况共计5×5＝25组。

所述步骤3具体如下：

3-1)以匹配引射装置投运要求的被引射蒸汽压力最低值P_l0、以及驱动蒸汽压力最低值P_h0，作为寻优的基准工况，测试调节级后压力P₀，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₀；

3-2)先进行中排处抽汽压力的寻优迭代；通过调整设置在中低压连通管上、低压缸进汽前的供热蝶阀开度来调整中压缸排汽处蒸汽压力，同步通过调整中压缸进汽调节阀开度以维持本寻优迭代过程中的热再蒸汽压力P_h0；以每次0.05MPa的幅度抬升中压缸排汽处蒸汽压力，分别调整进入匹配引射装置的驱动蒸汽、被引射蒸汽流量以及锅炉蒸发量，以维持供汽负荷m_t和供电负荷N_net，机组主要运行参数稳定后记录30min的运行数据，取其平均值，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₁；

将B₁与B₀比较，若B₁≥B₀，原基准工况仍作为基准工况；若B₁＜B₀，将该中压缸排汽处蒸汽压力对应运行工况作为新的对比基准工况，继续以每次0.05MPa的幅度抬升中压缸排汽处蒸汽压力，进行下一次寻优迭代；

3-3)中排处抽汽压力抬升操作，直至机组安全运行最高限制值P_l,s和低压缸进汽调节阀节流憋压调整手段可实现的中排处抽汽压力最高值P_l,max之间的低值为止，通过中排处抽汽压力调整的寻优迭代结束；该过程中的煤电机组标煤总消耗量B最低值对应的中排处抽汽压力作为新的基准工况，此时中排处抽汽压力值为P_lb，标煤消耗量为B_b；

3-4)以中排处抽汽压力调整的寻优迭代过程中的机组标煤总消耗量B值最低值对应的中排处抽汽压力值P_lb固定，以中排处抽汽压力调整的寻优迭代过程中的标煤总消耗量B值最低值对应的中排处抽汽压力作为新的基准工况，此时中排处抽汽压力值为P_lb，热再抽汽压力为P_h0，标煤消耗量为B_b；

再进行热再抽汽压力的寻优迭代；通过调整中压缸进汽调节阀开度来调整热再抽汽压力，同步通过调整低压缸进汽调节阀开度以维持本寻优迭代过程中的中排处抽汽压力值P_lb；以每次0.1MPa的幅度抬升热再抽汽压力，分别调整进入匹配引射装置的驱动蒸汽、被引射蒸汽流量和锅炉蒸发量，以维持供汽负荷m_t和供电负荷N_net，机组主要运行参数稳定后记录30min的运行数据，取其平均值，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₂；

将B₂与B_b比较，若B₂≥B_b，原基准工况仍作为基准工况；若B₂＜B_b，将该热再蒸汽压力对应运行工况作为新的对比基准工况，继续以每次0.1MPa的幅度抬升中排抽汽至热泵的入口蒸汽压力，进行下一次寻优迭代；

3-5)热再蒸汽压力抬升操作，直至机组安全运行最高限制值P_h,s和调整手段可实现的热再蒸汽压力最高值P_h,,max之间的低值为止，通过热再蒸汽压力调整的寻优迭代结束；该过程中的机组标煤总消耗量B最低值对应的最终的最佳运行工况，此时热再蒸汽压力为P_hb，中排处蒸汽压力为P_lb，标煤消耗量为B_best；

3-6)完成剩余24个工况的最佳运行方式确定，得出匹配抽汽外供机组在不同供电负荷N_net、总供汽负荷m_t下的最佳热再蒸汽和中排蒸汽压力值。

还包括步骤4，寻优结果应用于生产节能挖潜指导；

根据总供汽负荷m_t的不同，将25个工况下的最佳运行方式，以供电负荷N_net为变量，分别绘制最佳热再蒸汽压力、中排蒸汽压力随供电负荷N_net的变化曲线；

生产运行中，根据总供汽负荷m_t、供电负荷N_net，依据线性内插或外推法，得出匹配抽汽外供机组在不同供汽负荷m_t、不同供电负荷N_net下的最佳热再蒸汽压力、中排蒸汽压力值，以取得运行成本最低，盈利能力最大化的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用现场运行数据，以定供热负荷和供电负荷条件下的机组总标煤消耗量值最低为寻优目标函数，采用单变量对比法，通过运行参数调整，获得匹配抽汽供热机组在不同供汽负荷、供电负荷等边界条件下的热再蒸汽压力和中排蒸汽压力的最佳控制值。将机组供热和供电条件下的总标煤消耗量与基准工况比较，若大于，则原基准工况仍作为基准工况；若小于，将该参数对应运行工况作为新的对比基准工况，继续调整机组中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力，进行下一次迭代寻优。本发明在满足电网电负荷和用汽单位热负荷双调度的前提下以总标煤消耗量最低为目标函数，在线获得匹配抽汽外供机组在不同供热汽荷和供电负荷等边界条件下的中排处蒸汽压力和热再蒸汽压力的最佳控制值，实现运行成本最低和盈利能力最大化。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明热再蒸汽引射中排抽汽的供热系统示意图。

图2为本发明采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法的流程图。

其中：1-锅炉，2-高压缸，3-中压缸，4-低压缸，5-发电机，6-匹配引射装置，7-中压缸进汽调节阀，8-低压缸进汽调节阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图，采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，包括以下步骤：

步骤1，明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数，建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型。

在供汽负荷m_t和供电负荷N_net双变量约束下，匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数为热再蒸汽压力P_h和中排蒸汽压力P_l。

匹配抽汽外供机组盈利值M等于供热收入Q+供电收入E减去标煤总消耗量B，见式(2)。

M＝E+Q-B (2)

供电收入E按式(3)计算。

E＝N_net×a (3)

其中，a为上网电价。

供热收入按式(4)计算。

Q＝m_t×b (4)

其中，b为热价。

煤电机组对外供电、供热服务，供电负荷N_net受当地电网根据地区供需关系实时调度，供汽负荷受热用户根据需求实时调度，煤电机组自身并无独立自主的电、热调节权限。

寻优操作过程的盈利值M的变量仅为标煤总消耗量B，故可认为标煤总消耗量B最低值对应的工况为最佳工况，其热再蒸汽压力和中排蒸汽压力值为最优控制值。

对于抽汽外供机组，锅炉主蒸汽压力按照已有的定-滑-定曲线调节，主汽温度、再热蒸汽温度按照额定参数调整，此时的机组标煤总消耗量B是热再蒸汽压力P_h、供电负荷N_net、对外供汽负荷m_t、中排蒸汽压力P_l的多元函数，见式(5)。

其中，h_ms、h_rh、h_ch、h_gs、h_zj和h_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口和进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值、锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg。可通过现场压力和温度测量值计算得出。

η_b为锅炉热效率，见式(6)，不同机组各不相同，需根据现场专项试验得出。

η_b＝f₂(D_ms) (6)

η_p为管道效率，可取定值0.985。

D_ms、D_rh、D_rc、D_gs、D_zj和D_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量，t/h。上述参数并不是各自独立，而是遵循一定关联性，见式(7)。

其中，D_ex1、D_ex2和D_leak分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量，t/h。其中D_ex1和D_ex2可根据1段抽汽和2段抽汽对应的高压加热器热平衡计算得出，D_leak是D_ms的一元函数，见式(8)，由汽轮机制造厂给出。

D_leak＝f₃(D_ms) (8)

综合式(6)、(7)和(8)，可知锅炉过热器出口主蒸汽流量D_ms是确定标煤总消耗量B的基准参数。然而目前未有满足工程应用精度要求的蒸汽流量测量技术，故DCS系统的主蒸汽流量不能作为本发明的指征参数。

锅炉过热器出口主蒸汽流量D_ms和汽轮机调节级后压力P的关系见式(9)。

D_ms＝c×P+d (9)

其中，c和d为常系数，不同机组各不相同，可通过现场专项试验得出。

汽轮机调节级后压力P的测量技术成熟，精度极高，完全满足工程要求。

综上，给定总供汽负荷m_t和供电负荷N_net条件下的寻优操作，匹配抽汽外供机组标煤总消耗量B值最低值即为最优工况，对应的热再蒸汽P_h和中排蒸汽压力P_l即为最佳运行方式。

步骤2，根据边界参数总供汽负荷m_t和供电负荷N_net，进行测试工况划定。

统计最近一个完整供热季的机组运行数据，主要包括：

总供汽负荷m_t：m_t、min、m_t、max

供电负荷N_net：N_net、min、N_net、max

按照供电负荷N_net和总供汽负荷m_t的分布，按照下述原则进行测试工况划分：

N_net、min、N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.25

N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.5

N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.75

N_net、max

m_t、min

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.25

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.5

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.75

m_t、max

综上，按照本发明的寻优工况划定方法，最佳方式在线确定工况共计5×5＝25组。

步骤3，以匹配抽汽外供机组标煤总消耗量B值最低值为导向，进行各测试工况的最佳运行方式确定。

1)匹配抽汽外供机组的总供汽负荷m_t和供电负荷N_net给定，以匹配引射装置投运要求的被引射蒸汽(汽源为中排处抽汽)压力最低值P_l0、以及驱动蒸汽(汽源为热再抽汽处)压力最低值P_h0，作为寻优的基准工况，测试调节级后压力P₀，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₀。

2)先进行中排处抽汽压力的寻优迭代。通过调整设置在中低压连通管上、低压缸进汽前的供热蝶阀开度来调整中压缸排汽处蒸汽压力，在此过程中热再蒸汽压力值受中排蒸汽压力变化的影响，需同步通过调整中压缸进汽调节阀开度以维持本寻优迭代过程中热再蒸汽压力始终保持P_h0不变。以每次0.05MPa的幅度抬升中压缸排汽处蒸汽压力，此时匹配引射装置的引射比改变，需分别调整进入匹配引射装置的驱动蒸汽、被引射蒸汽流量、锅炉蒸发量等参数，以维持供汽负荷m_t和供电负荷N_net固定不变，机组主要运行参数稳定后记录30min的运行数据，取其平均值，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₁。

将B₁与B₀比较，若B₁≥B₀，原基准工况仍作为基准工况；若B₁＜B₀，将该中压缸排汽处蒸汽压力对应运行工况作为新的对比基准工况，继续以每次0.05MPa的幅度抬升中压缸排汽处蒸汽压力，进行下一次寻优迭代。

3)中排处抽汽压力抬升操作，直至机组安全运行最高限制值P_l,s(此时中压缸排汽温度达到最高限值，由汽轮机厂家提供)和低压缸进汽调节阀节流憋压调整手段可实现的中排处抽汽压力最高值P_l,max之间的低值为止，通过中排处抽汽压力调整的寻优迭代结束。该过程中的煤电机组标煤总消耗量B最低值对应的中排处抽汽压力作为新的基准工况，此时中排处抽汽压力值为P_lb，标煤消耗量为B_b。

4)匹配抽汽外供机组的总供汽负荷m_t和供电负荷N_net给定，以中排处抽汽压力调整的寻优迭代过程中的机组标煤总消耗量B值最低值对应的中排处抽汽压力值P_lb固定，以中排处抽汽压力调整的寻优迭代过程中的标煤总消耗量B值最低值对应的中排处抽汽压力作为新的基准工况，此时中排处抽汽压力值为P_lb，热再抽汽压力为P_h0，标煤消耗量为B_b。

再进行热再抽汽压力的寻优迭代。通过调整中压缸进汽调节阀开度来调整热再抽汽压力，在此过程中中压缸排汽压力值受热再蒸汽压力变化的影响，需同步通过调整低压缸进汽调节阀开度以维持本寻优迭代过程中热再蒸汽压力始终保持P_lb不变。以每次0.1MPa的幅度抬升热再抽汽压力，此时匹配引射装置的引射比改变，需分别调整进入匹配引射装置的驱动蒸汽、被引射蒸汽流量、锅炉蒸发量等参数，以维持供汽负荷m_t和供电负荷N_net固定不变，机组主要运行参数稳定后记录30min的运行数据，取其平均值，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₂。

将B₂与B_b比较，若B₂≥B_b，原基准工况仍作为基准工况；若B₂＜B_b，将该热再蒸汽压力对应运行工况作为新的对比基准工况，继续以每次0.1MPa的幅度抬升中排抽汽至热泵的入口蒸汽压力，进行下一次寻优迭代。

5)热再蒸汽压力抬升操作，直至机组安全运行最高限制值P_h,s(此时高压缸排汽温度达到最高限值，由汽轮机厂家提供)和调整手段可实现的热再蒸汽压力最高值P_h,,max之间的低值为止，通过热再蒸汽压力调整的寻优迭代结束。该过程中的机组标煤总消耗量B最低值对应的最终的最佳运行工况，此时热再蒸汽压力为P_hb，中排处蒸汽压力为P_lb，标煤消耗量为B_best。

6)完成剩余24个工况的最佳运行方式确定，得出匹配抽汽外供机组在不同供电负荷N_net、总供汽负荷m_t下的最佳热再蒸汽和中排蒸汽压力值。

步骤4，寻优结果应用于生产节能挖潜指导。

根据总供汽负荷m_t的不同，将上述25个工况下的最佳运行方式，以供电负荷N_net为变量，分别绘制最佳热再蒸汽压力、中排蒸汽压力随供电负荷N_net的变化曲线。

生产运行中，技术人员根据总供汽负荷m_t、供电负荷N_net等参数，根据线性内插或外推法，得出匹配抽汽外供机组在不同供汽负荷m_t、不同供电负荷N_net下的最佳热再蒸汽压力、中排蒸汽压力值，以取得运行成本最低，盈利能力最大化的目的。

若汽轮机、锅炉、匹配引射装置等相关设备经过技术改造或检修等原因导致性能发生变化，需重新进行上述操作，以确定匹配抽汽外供机组在不同供电负荷N_net、不同供汽负荷m_t下的最佳热再蒸汽压力、中排蒸汽压力值。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数，建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型；

所述步骤1明确匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数具体如下：

在供汽负荷m_t和供电负荷N_net双变量约束下，匹配抽汽外供机组最佳运行方式的表征参数为热再蒸汽压力P_h和中排蒸汽压力P_l；

所述步骤1建立匹配抽汽外供机组的盈利值计算模型的具体方法如下：

匹配抽汽外供机组盈利值M：

M＝E+Q-B (2)

其中，Q为供热收入，E为供电收入，B为标煤总消耗量；

供电收入E如下：

E＝N_net×a (3)

其中，a为上网电价；

供热收入Q如下：

Q＝m_t×b (4)

其中，b为热价；

对于抽汽外供机组，锅炉主蒸汽压力按照已有的定-滑-定曲线调节，主汽温度、再热蒸汽温度按照额定参数调整，此时的机组标煤总消耗量B是热再蒸汽压力P_h、供电负荷N_net、对外供汽负荷m_t、中排蒸汽压力P_l的多元函数：

其中，h_ms、h_rh、h_ch、h_gs、h_zj和h_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口和进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值、锅炉再热器和过热器减温水焓值，kJ/kg；η_b为锅炉热效率：

η_b＝f₂(D_ms) (6)

η_p为管道效率，取定值0.985；

D_ms、D_rh、D_rc、D_gs、D_zj和D_gj分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量，t/h；其关联性如下：

其中，D_ex1、D_ex2和D_leak分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量，t/h；其中D_ex1和D_ex2根据1段抽汽和2段抽汽对应的高压加热器热平衡计算得出，D_leak是D_ms的一元函数：

D_leak＝f₃(D_ms) (8)

综合式(6)、(7)和(8)得到，锅炉过热器出口主蒸汽流量D_ms是确定标煤总消耗量B的基准参数；

锅炉过热器出口主蒸汽流量D_ms和汽轮机调节级后压力P的关系如下：

D_ms＝c×P+d (9)

其中，c和d为常系数；

给定总供汽负荷m_t和供电负荷N_net条件下的寻优操作，匹配抽汽外供机组标煤总消耗量B值最低值即为最优工况，对应的热再蒸汽P_h和中排蒸汽压力P_l即为最佳运行方式；

步骤2，根据边界参数总供汽负荷和供电负荷，进行测试工况划定；

步骤3，以匹配抽汽外供机组标煤总消耗量值最低值为导向，进行各测试工况的最佳运行方式确定。

2.根据权利要求1所述的采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：

统计最近一个完整供热季的机组运行数据，主要包括：

总供汽负荷m_t：m_t、min、m_t、max

供电负荷N_net：N_net、min、N_net、max

按照供电负荷N_net和总供汽负荷m_t的分布，按照下述原则进行测试工况划分：

N_net、min、N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.25

N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.5

N_net、min+(N_net、max-N_net、min)×0.75

N_net、max

m_t、min

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.25

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.5

m_t、min+(m_t、max-m_t、min)×0.75

m_t、max

最佳方式在线确定工况共计5×5＝25组。

3.根据权利要求1所述的采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：

3-1)以匹配引射装置投运要求的被引射蒸汽压力最低值P_l0、以及驱动蒸汽压力最低值P_h0，作为寻优的基准工况，测试调节级后压力P₀，根据公式(5)- (9)计算确定机组标煤总消耗量B₀；

3-2)先进行中排处抽汽压力的寻优迭代；通过调整设置在中低压连通管上、低压缸进汽前的供热蝶阀开度来调整中压缸排汽处蒸汽压力，同步通过调整中压缸进汽调节阀开度以维持本寻优迭代过程中的热再蒸汽压力P_h0；以每次0.05MPa的幅度抬升中压缸排汽处蒸汽压力，分别调整进入匹配引射装置的驱动蒸汽、被引射蒸汽流量以及锅炉蒸发量，以维持供汽负荷m_t和供电负荷N_net，机组主要运行参数稳定后记录30min的运行数据，取其平均值，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₁；

将B₁与B₀比较，若B₁≥B₀，原基准工况仍作为基准工况；若B₁＜B₀，将该中压缸排汽处蒸汽压力对应运行工况作为新的对比基准工况，继续以每次0.05MPa的幅度抬升中压缸排汽处蒸汽压力，进行下一次寻优迭代；

3-3)中排处抽汽压力抬升操作，直至机组安全运行最高限制值P_l,s和低压缸进汽调节阀节流憋压调整手段可实现的中排处抽汽压力最高值P_l,max之间的低值为止，通过中排处抽汽压力调整的寻优迭代结束；该过程中的煤电机组标煤总消耗量B最低值对应的中排处抽汽压力作为新的基准工况，此时中排处抽汽压力值为P_lb，标煤消耗量为B_b；

3-4)以中排处抽汽压力调整的寻优迭代过程中的机组标煤总消耗量B值最低值对应的中排处抽汽压力值P_lb固定，以中排处抽汽压力调整的寻优迭代过程中的标煤总消耗量B值最低值对应的中排处抽汽压力作为新的基准工况，此时中排处抽汽压力值为P_lb，热再抽汽压力为P_h0，标煤消耗量为B_b；

再进行热再抽汽压力的寻优迭代；通过调整中压缸进汽调节阀开度来调整热再抽汽压力，同步通过调整低压缸进汽调节阀开度以维持本寻优迭代过程中的中排处抽汽压力值P_lb；以每次0.1MPa的幅度抬升热再抽汽压力，分别调整进入匹配引射装置的驱动蒸汽、被引射蒸汽流量和锅炉蒸发量，以维持供汽负荷m_t和供电负荷N_net，机组主要运行参数稳定后记录30min的运行数据，取其平均值，根据公式(5)-(9)计算确定机组标煤总消耗量B₂；

将B₂与B_b比较，若B₂≥B_b，原基准工况仍作为基准工况；若B₂＜B_b，将该热再蒸汽压力对应运行工况作为新的对比基准工况，继续以每次0.1MPa的幅度抬升中排抽汽至热泵的入口蒸汽压力，进行下一次寻优迭代；

3-5)热再蒸汽压力抬升操作，直至机组安全运行最高限制值P_h,s和调整手段可实现的热再蒸汽压力最高值P_h,max之间的低值为止，通过热再蒸汽压力调整的寻优迭代结束；该过程中的机组标煤总消耗量B最低值对应的最终的最佳运行工况，此时热再蒸汽压力为P_hb，中排处蒸汽压力为P_lb，标煤消耗量为B_best；

3-6)完成剩余24个工况的最佳运行方式确定，得出匹配抽汽外供机组在不同供电负荷N_net、总供汽负荷m_t下的最佳热再蒸汽和中排蒸汽压力值。

4.根据权利要求3所述的采用匹配抽汽外供技术的供热机组最佳运行方式确定方法，其特征在于，还包括步骤4，寻优结果应用于生产节能挖潜指导；

根据总供汽负荷m_t的不同，将25个工况下的最佳运行方式，以供电负荷N_net为变量，分别绘制最佳热再蒸汽压力、中排蒸汽压力随供电负荷N_net的变化曲线；

生产运行中，根据总供汽负荷m_t、供电负荷N_net，依据线性内插或外推法，得出匹配抽汽外供机组在不同供汽负荷m_t、不同供电负荷N_net下的最佳热再蒸汽压力、中排蒸汽压力值，以取得运行成本最低，盈利能力最大化的目的。

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