【正文】 ..... 28 多目標優(yōu)化問題 .............................................. 28 多目標決策問題的共同點 ...................................... 28 傳統(tǒng)多目標優(yōu)化方法和改進 ......................................... 29 評價函數(shù)法 .................................................. 29 分層序列法 .................................................. 30 交互規(guī)劃法 .................................................. 30 傳統(tǒng)多目標優(yōu)化求解 方法的改進 ................................ 31 多目標模糊優(yōu)化 ................................................... 31 常規(guī)多目標優(yōu)化設計的模糊解法 .............................. 31 普通多目標模糊優(yōu)化 ......................................... 33 普遍型多目標模糊優(yōu)化 ........................................ 36 小結 ............................................................. 40 第五章 實例分析與比較 ............................................... 41 數(shù)據(jù)的獲取 ....................................................... 41 數(shù)據(jù)的處理 ....................................................... 41 煤耗特性曲線 ..................................................... 42 多目標模糊優(yōu)化在負荷優(yōu)化分配中的應用 ............................. 43 實例仿真 ......................................................... 44 小結 ............................................................. 48 第六章 全文工作總結及展望 .......................................... 49 結論 ............................................................. 49 展望 ............................................................. 50 參考文獻 ............................................................... 51 致 謝 .............................................................. 54 在學 期間發(fā)表的學術論文 .............................................. 55 華北電力大學碩士學位論文 1 第一章 緒論 課題研究的背景及意義 實行“廠網分開，建立競爭性的電力市場”已成為電力改革的潮流，從國際、國內的發(fā)展形勢看，電力走向市場是歷史的必然。發(fā)電企業(yè)根據(jù)自己內部的設備運行狀況、設備備用情況以及其它的條件自行分配廠內機組的負荷。 因此，廠級負荷優(yōu)化分配問題是一個現(xiàn)實意義重大和經濟意義重大的問題，有必要對這個華北電力大學碩士學位論文 2 問題進行深入的研究、探討和應用推廣。 SIS 系統(tǒng)的具體功能到目前為止還沒有確定的模式 ， 目前在實際系統(tǒng)的開發(fā)上取得了一些成果的有： 國外已有相對成熟的產品，如 ABB 公司的 OPTIMAX，西門子公司的 Sinenergy，Honeneywell 公司的 TPS 等；國內熱工研究院和電力科學院目前已投入 SIS 的開發(fā)研究，如 西安熱工研究院開發(fā)的廠級實時監(jiān)控系統(tǒng)、國電 南瑞開發(fā)的火電廠廠級網絡互聯(lián)系統(tǒng)、上海新華電站開發(fā)的廠級實時監(jiān)控信息系統(tǒng)等。減負荷則相反。求解這種模型常用的方法是罰函數(shù)法。 目前常用的基于遺傳算法的求解方法有 [30,31]： ① 權重系數(shù)法 ② 并列選擇法 ③ 排序選擇法 ④ 小生境 Pareto遺傳法 。用反向傳播學習算法 (簡稱 BP 算法 )可以實現(xiàn)多層前饋神經網絡的訓練， BP 算法具有簡單和可塑性的優(yōu)點，但是 BP 算法是基于梯度的方法，這種方法的收斂速度慢，且常受局部極小點的困擾 [34]。加權法 需要 選擇參數(shù) ,涉及到的人為因素較多 ； 而模糊多目標負荷優(yōu)化設計方法簡單 、 實用 ,不用人為的選擇加權系數(shù) ,容易構成單目標函數(shù) ,因而 ,該方法在多目標負 荷分配 的應用 中 很有研究前景 ,越來越引起人們的重視 。在此基礎上，建立了簡單、完整、符合電廠實際的數(shù)學模型。 6) 結論及展望 華北電力大學碩士學位論文 7 第二章 機組的煤耗特性 的 確定 機組的煤耗特 性曲線是進行負荷優(yōu)化分配的前提和基礎，要得到最優(yōu)的負荷分配方案， 首先要得到各機組準確的煤耗特性曲線。一般情況下機組煤耗率是通過煤耗量 求得的。由于各種能源都具有含能的屬性，在一定條件下都可以轉化為熱，所以選用各種能源所含的熱量作為核算的統(tǒng)一單位。 總之， 發(fā)出一定功率，就要消耗一定燃料 ， 火力發(fā)電機組的耗量特性即為穩(wěn)態(tài)運行時 ， 煤耗 和 機組出力 的關系特性。*?? (24) 上式中： *F 供電 煤耗量 (t/h)； 39。 可以從以下兩方面進行對數(shù)據(jù)的篩選： (1) 根據(jù)物理常識或工程技術原理判斷數(shù)據(jù)的合理性 例如，在汽輪機調節(jié)閥門開度不變的情況下，如果沒有其 它 操作且設備運行正常，當主蒸汽壓力升高時，主蒸汽流量、監(jiān)視段壓力、各段抽汽壓力以及機組功率華北電力大學碩士學位論文 10 都應該相應增大。因此，為了簡化熱力計算，假設原始數(shù)據(jù)是在以下條件下得出的： (1) 熱力系統(tǒng)沒有泄漏； (2) 各機組均無補給水進入； (3) 各機組之間的各種聯(lián)通管閥門處于關閉狀態(tài)，以防止各機組間有汽水混 合而影響機組性能的獨立性； (4) 旁路門和逆止門關閉嚴密，如高壓加熱器的旁路門、高壓缸旁路門、備用泵的出口逆止門等，以免引起熱力計算的誤差； (5) 不計給水在高壓加熱器內的阻力損失； (6) 各個測點均穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)通訊部分沒有錯誤，由于現(xiàn)場測點不全而導致的少量數(shù)據(jù)缺失，可參考機組出廠數(shù)據(jù)說明書。 因此在計算時應扣除這部分熱量 。 一般而言，火電廠的廠用電量占全廠總生產電量的 610%，對于不同的火 電廠、不同的單元機組，這個百分比值是不同的。 計算步驟如下： (1) 對機組的可變負荷范圍進行劃分： nPPPn /)( m i nm a x?? (221) 式中， maxP 、 minP 、 nP 分別為機組最大、最小允許負荷和變負荷間距； n 為機組可能運行的負荷工作點數(shù)； (2) 計算 1t? 時間段內主要運行參數(shù) (負荷、主蒸汽壓力等 )的平均值，看其是否滿足穩(wěn)定條件； 1t? 至少要 30分鐘以上 ； (3) 若滿足穩(wěn)定條件，計算 1t? 時間段內的平均負荷和平均煤耗； (4) 將當前數(shù)據(jù)后推 2t? 時間段，再次計算 1t? 時間段內機組是否穩(wěn)定； (5) 若穩(wěn)定，則與上次穩(wěn)定條件下同負荷點的歷史數(shù)據(jù)進行加權平均，方法如下： nLLnn FFF ???? ? 2)1(10 ?? (222) 式中， )1( ?LnF 、 nLF 、 0nF 分別為機組過去、當前和加權后 0n 負荷點的煤耗值，)1,0(, 21 ??? 為加權系數(shù) 。 華北電力大學碩士學位論文 16 第三章 負荷分配的 數(shù)學模型 和算法 由于優(yōu)化的內容不同，各個火電廠的運行機組類型、容量、配置情況不同，優(yōu)化問題的數(shù)學模型有很大的可變性 ， 目標函數(shù)的規(guī)定表征優(yōu)化的目的所在；約束條件的確認直接關系優(yōu)化精度的高低。 (3) 各 機組 輸出功率變化 速率約束： ijiiiji VTPPVTP ???????? ?? 1,1, (35) max0 ii VV ?? (36) 式中 ， maxiV (MW/min)為第 i 臺機組變負荷速率的上限 。其模型描述如 下 (簡稱模型 M1)： 111m in m a xm a x( ) ( ) m in..0niiiniii i iiif x f PS t P PP P PVV??????????? (37) 在穩(wěn)定運行期間內 ,求出同時滿足所有約束條件的情況下 ， 使全廠 標準 煤耗最小的分配方案 ， 從而合理分配各臺在運行火電機組的電負荷。描述階段的變量 稱為階段變量 ， 常用 k 表示。 由過程的第 k 階段開始到終止狀態(tài)為止的過程 ,稱為 k 子過程 。當初始狀態(tài)給定時，用逆序解法比較方便，當終止狀 態(tài)給定時， 用順序解法比較方便。將動態(tài)規(guī)劃法應用到模型 M1和 模型 M3中 的 道理完全相同 ， 為論述方便 ， 本文便以 模型 M1為例 ， 來論述動態(tài)規(guī)劃在負荷分配中的應用。 當指標函數(shù)為階段指標和 與階段指標積 形式時，遞推方程 分別 為： ? ?????????? ????0)(),2,1()(),(O p t)(10111xfnkxfuxvxf kkkkkDukkkk? (319) ? ?????????? ????1)(),2,1()(),(O p t)(10111xfnkxfuxvxf kkkkkDukkkk? (320) 順推算法的計算過程 是從 1?k 開始，從 前往后 推移，由式 (318)逐步求出)(11 xf ， )( 22 xf 及 ?2u ， ? ， 直到 )( nn xf 及 ?nu 。 ,1( ) ( , , , )k k k n k k nf x o p tV x x x ?? ， 其中 “ opt ”是最優(yōu)化（ optimization 的縮寫 ） ， 可根據(jù)題意選取 min 或 max。用 )( kk xu 表示第 k 階段處于狀態(tài) kx 時的決策變量 ； 決策變量限制的取值范圍稱為允許決 策集合 ， 用 )( kk xD 表示第 k 階段從 狀態(tài) kx 出發(fā)的決策集合，顯然 )()( kkkk xDxu ? 。 用動態(tài)規(guī)劃法來求解負荷分配問題的優(yōu)點是： 該方法 對機組的煤耗特性曲線沒有嚴格的規(guī)定限制條件，在實際應用中無須對曲線作近似處理，優(yōu)化分配的結果必然更加精確，適用范圍也更廣；尋優(yōu)結果穩(wěn)定，一旦找到最優(yōu)序列，即是全局最優(yōu)解 ；同時 ， 動態(tài)規(guī)劃法也是確定機組啟停和最優(yōu)組合的 有效方法。 本文考慮約束條件 (1)、 (2)和 (3)， 忽略 其他幾項 ， 這樣 的考慮 既 抓住 了 問題的主要方面 ，亦方 便 研究。華北電力大學碩士學位論文 17 通?？紤]的約束條件有： (1) 系統(tǒng)的負荷平衡約束： 負荷分配時， 各機組輸出功率之和等于 全廠負荷指令。 對于原始數(shù)據(jù)， 利用常識或 Grubbs檢測方法剔除不合理的數(shù)據(jù)； 對 篩選出的 數(shù)據(jù)進行熱力計算，得到與 供電 功率 P相對應的 標準 煤耗 F，再 經過數(shù)據(jù) 擬合，即可獲得機組的煤耗特性曲線 。數(shù)據(jù)擬和方法主要有：二次型曲線擬合、雙曲線型曲線擬合等， 這里 對這兩種方法不做詳細介紹，可參見文獻 [41],本文 提出 了一種不依賴于數(shù)學公式、 更能反應 機組實際運行狀況的 加權 統(tǒng)計方法。 計算再熱 循環(huán)機組時，還需 測取再熱蒸汽流量、再熱蒸汽熱端焓與冷端焓，其中再熱蒸汽流量的直接測取也比較困難，也是通過主蒸汽流量與高壓缸各段蒸汽壓力來間接