【正文】 根據(jù)題意 ,多 級(jí)決策系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù) 應(yīng)當(dāng)取階段指標(biāo)和形式： ???ni in pxFPF 1* ),()(mi n (321) 考慮機(jī)組組合和負(fù)荷組合 ,求取 各臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷 ip ,而從使目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)值 ，采用逆序解法 的 具體求解步驟如下： 第一級(jí)決策：假設(shè)有一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行 ， 優(yōu)化最后一級(jí) ， 用窮舉法從 n 臺(tái)機(jī)組中找出對(duì)應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令的 煤耗最小的機(jī)組 ， 假設(shè)煤耗最小對(duì)應(yīng)的是編號(hào) (文中所有 機(jī)組的 編號(hào)均是任意排定的 )為 1 的機(jī)組 ， 則 ??? PPx 11 ,最優(yōu)值函數(shù)即為編 號(hào)為 1 的機(jī)組的煤耗特性 ， 用 *1()FP? 表示 ： )()( 1*1*1 PFPF ?? (322) 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 23 第二級(jí)決策： 優(yōu)化最后 兩 級(jí) ， 兩臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行 ， 用窮舉法從 n 臺(tái)機(jī)組中找出對(duì)應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令 的 煤耗之和最小的兩臺(tái)機(jī)組 ， 假設(shè) 煤耗之和最小對(duì)應(yīng)的是 編號(hào)為 2 的兩臺(tái)機(jī)組 ， 則 2xP?? ， 最優(yōu)值函數(shù) 為 編號(hào)為 2 的 兩臺(tái)機(jī)組的煤耗之和 ，用 *2()FP? 為： ??? ??2121*2*2 )(mi n),()(i ii PFPPFPF (323) ??? PPP 21 (324) 將上式展開， )]()(m in [)( 2*122*2 PPFPFPF ??? ?? (325) 對(duì)于某個(gè)總負(fù)荷 P? ， 兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化 分配的方案是一定的 ， P? 與 *1P 、 *2P 、 *2F有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。將動(dòng)態(tài)規(guī)劃法應(yīng)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(lái)論述動(dòng)態(tài)規(guī)劃在負(fù)荷分配中的應(yīng)用。 當(dāng)指標(biāo)函數(shù)為階段指標(biāo)和 與階段指標(biāo)積 形式時(shí)，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(jì)算過(guò)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 。 2) 順 序 解 法 順序解法是從問(wèn)題的最初階段開始 ， 順 多階段決策的實(shí)際過(guò)程順序?qū)?yōu) ，如圖32 所示 。如圖 31 所 示 ， 設(shè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為： ),(1 kkkk uxTx ?? (313) 圖 3１ 逆推 算法的決策過(guò)程 定義最優(yōu)指數(shù)函數(shù) )( kk xf ， 表示第 k 段從狀態(tài) kx 出發(fā)到終點(diǎn)的后部子過(guò)程的最華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 21 優(yōu)效益值 ， )(11 xf 是整體最優(yōu)函數(shù)值。當(dāng)初始狀態(tài)給定時(shí)，用逆序解法比較方便，當(dāng)終止?fàn)?態(tài)給定時(shí)， 用順序解法比較方便。 ,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。 在不同的問(wèn)題中，指標(biāo)函數(shù)的 含義不同 ,它可能是利潤(rùn)、成本、產(chǎn)量或資源消耗等 ,常用 nkV, 表示 ,即 ? ? ),2,1(, 11, nkxxuxVV nkkknknk ?? ?? ?? (312) 指標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值 ,稱為最優(yōu)指標(biāo)函數(shù) ,記為 )( kk xf 。 (5) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程 狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程是確定過(guò)程由一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)的演變過(guò)程。 由過(guò)程的第 k 階段開始到終止?fàn)顟B(tài)為止的過(guò)程 ,稱為 k 子過(guò)程 。用 )( kk xu 表示第 k 階段處于狀態(tài) kx 時(shí)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 ? 。 (3) 決策 和決策變量 當(dāng)過(guò)程處于某一階段的某個(gè)狀態(tài)時(shí) ， 可以做出不同的決定 (或選擇 )， 從而確定下一階段的狀態(tài) ， 這種決定 稱為決策 。 描述過(guò)程 狀態(tài) 的變量稱為 狀態(tài)變量 ， 它可用一個(gè)數(shù) 、 一組數(shù)或向量 (多維情形 )來(lái)描述 。描述階段的變量 稱為階段變量 ， 常用 k 表示。 用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法來(lái)求解負(fù)荷分配問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)是： 該方法 對(duì)機(jī)組的煤耗特性曲線沒有嚴(yán)格的規(guī)定限制條件，在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)須對(duì)曲線作近似處理，優(yōu)化分配的結(jié)果必然更加精確，適用范圍也更廣；尋優(yōu)結(jié)果穩(wěn)定，一旦找到最優(yōu)序列，即是全局最優(yōu)解 ；同時(shí) ， 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法也是確定機(jī)組啟停和最優(yōu)組合的 有效方法。 簡(jiǎn)單的說(shuō)動(dòng)態(tài)規(guī)劃就華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 是將一個(gè)給定的問(wèn)題 ， 分解為幾個(gè)子問(wèn)題 ， 然后依次解決各個(gè)子問(wèn)題 ， 最后一個(gè)子問(wèn)題的最優(yōu)解就是該問(wèn)題的最優(yōu)解 。 11211m in m a xm a x( ) ( ) m in( ) ( / ) m in..0niiiniiiniii i iiif x f Pf x T P VS t P PP P PVV?????? ? ? ? ????????? (38) 在穩(wěn)定運(yùn)行期間內(nèi) ， 在滿足所有約束條件的情況下 ， 求解在最大程度上 ， 既能使全廠的 標(biāo)準(zhǔn) 煤耗盡可能 的 小 ， 同時(shí)也使完成變負(fù)荷任務(wù)所需要的時(shí)間盡可能最短的負(fù)荷分配方案。其模型描述如 下 (簡(jiǎn)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(yùn)行期間內(nèi) ,求出同時(shí)滿足所有約束條件的情況下 ， 使全廠 標(biāo)準(zhǔn) 煤耗最小的分配方案 ， 從而合理分配各臺(tái)在運(yùn)行火電機(jī)組的電負(fù)荷。 本文考慮約束條件 (1)、 (2)和 (3)， 忽略 其他幾項(xiàng) ， 這樣 的考慮 既 抓住 了 問(wèn)題的主要方面 ，亦方 便 研究。 (6) 設(shè)備的熱備用狀態(tài)：在整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行中大型機(jī)組已經(jīng)參與調(diào)峰 ， 為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定 ,要求發(fā)電企業(yè)具備一定的備用容量 ， 以防止緊急事故的出現(xiàn)或者負(fù)荷突變?cè)斐呻娋W(wǎng)不穩(wěn)定的狀況 。 (5) 機(jī)組的啟停次數(shù)、啟停速率、最小連續(xù)運(yùn)行和停運(yùn)時(shí)間約束：這些約束是為了防止負(fù)荷的頻繁波動(dòng)給機(jī)組設(shè)備帶來(lái)不必要的損害，以保證電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 (3) 各 機(jī)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(tái)機(jī)組變負(fù)荷速率的上限 。華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 通?？紤]的約束條件有： (1) 系統(tǒng)的負(fù)荷平衡約束： 負(fù)荷分配時(shí)， 各機(jī)組輸出功率之和等于 全廠負(fù)荷指令。 即當(dāng)給定電廠一個(gè)負(fù)荷增量 P? 時(shí)，要求電廠合理分配 P? 給參與分配的若干臺(tái)機(jī)組，使每臺(tái)機(jī)組在初始負(fù)荷的基礎(chǔ)上承擔(dān)一定的負(fù)荷增量，并以最快的速率升降負(fù)荷，保證全廠完成總變負(fù)荷增量的時(shí)間盡可能的短。此外，以 代表經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的 標(biāo)準(zhǔn) 煤耗作 為目標(biāo)函數(shù)，是把節(jié)省燃料作為主要目的，可減少環(huán)境污染 ，從而節(jié)能降耗 。 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 第三章 負(fù)荷分配的 數(shù)學(xué)模型 和算法 由于優(yōu)化的內(nèi)容不同，各個(gè)火電廠的運(yùn)行機(jī)組類型、容量、配置情況不同，優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型有很大的可變性 ， 目標(biāo)函數(shù)的規(guī)定表征優(yōu)化的目的所在；約束條件的確認(rèn)直接關(guān)系優(yōu)化精度的高低。 對(duì)于原始數(shù)據(jù)， 利用常識(shí)或 Grubbs檢測(cè)方法剔除不合理的數(shù)據(jù)； 對(duì) 篩選出的 數(shù)據(jù)進(jìn)行熱力計(jì)算，得到與 供電 功率 P相對(duì)應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn) 煤耗 F，再 經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù) 擬合，即可獲得機(jī)組的煤耗特性曲線 。 (2) 介紹了機(jī)組煤耗特性的基本概念和 確定 方法。 采用該 加權(quán)統(tǒng)計(jì) 方法不 需要 依賴于數(shù)學(xué)公式，不需要對(duì)擬合數(shù)據(jù)近似處理，綜合考慮了煤耗值的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)，在一定程度上減少了測(cè)量誤差的影響，對(duì)當(dāng)前值起到了修正作用， 由 此 得到的煤耗曲線可以 真實(shí)地反映機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行狀況。 計(jì)算步驟如下： (1) 對(duì)機(jī)組的可變負(fù)荷范圍進(jìn)行劃分： nPPPn /)( m i nm a x?? (221) 式中， maxP 、 minP 、 nP 分別為機(jī)組最大、最小允許負(fù)荷和變負(fù)荷間距； n 為機(jī)組可能運(yùn)行的負(fù)荷工作點(diǎn)數(shù)； (2) 計(jì)算 1t? 時(shí)間段內(nèi)主要運(yùn)行參數(shù) (負(fù)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(jì)算 1t? 時(shí)間段內(nèi)的平均負(fù)荷和平均煤耗； (4) 將當(dāng)前數(shù)據(jù)后推 2t? 時(shí)間段，再次計(jì)算 1t? 時(shí)間段內(nèi)機(jī)組是否穩(wěn)定； (5) 若穩(wěn)定，則與上次穩(wěn)定條件下同負(fù)荷點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，方法如下： nLLnn FFF ???? ? 2)1(10 ?? (222) 式中， )1( ?LnF 、 nLF 、 0nF 分別為機(jī)組過(guò)去、當(dāng)前和加權(quán)后 0n 負(fù)荷點(diǎn)的煤耗值，)1,0(, 21 ??? 為加權(quán)系數(shù) 。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(duì)這兩種方法不做詳細(xì)介紹，可參見文獻(xiàn) [41],本文 提出 了一種不依賴于數(shù)學(xué)公式、 更能反應(yīng) 機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀況的 加權(quán) 統(tǒng)計(jì)方法。 這時(shí) 它們的關(guān)系 式如下 ： feP P P?? (220) 式中 , eP 為廠高變高壓側(cè)有功功率 (MW) 煤耗特性曲線的數(shù)據(jù)擬 合 由 熱力計(jì)算 或者由 SIS數(shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù)經(jīng)處理后 得到了 供電 功率 P(MW)與 相對(duì)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 應(yīng) 的 標(biāo)準(zhǔn) 煤耗 F(g/kwh)的數(shù)據(jù) ,它們是離散的數(shù)據(jù) ( jiP, , jiF, ),i 為機(jī)組臺(tái)數(shù) , j 為數(shù)據(jù)組數(shù)。 機(jī)組的發(fā)電功率可直接測(cè)得。 一般而言，火電廠的廠用電量占全廠總生產(chǎn)電量的 610%，對(duì)于不同的火 電廠、不同的單元機(jī)組，這個(gè)百分比值是不同的。 計(jì)算再熱 循環(huán)機(jī)組時(shí)，還需 測(cè)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(cè)取也比較困難，也是通過(guò)主蒸汽流量與高壓缸各段蒸汽壓力來(lái)間接得到再熱蒸汽流量。 以上各量中， 發(fā)電機(jī)出力和給水流量的測(cè)取較易測(cè)出， 蒸汽焓和給水焓也可以通過(guò)測(cè)量各自的溫度、壓力，然后由水 水蒸汽焓熵表查得或由軟件計(jì)算得到。 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 py? — 排煙的空氣過(guò)剩系數(shù)；由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ?????? ??? 1 001 00O21 21 42py q? (213) 式中： 04?q ，煙汽中含氧量 來(lái)自原始數(shù)據(jù)。 因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除這部分熱量 。 計(jì)算鍋爐效率的反平衡法的公式可簡(jiǎn)化為： 21 q??? (211) 排 煙熱損失 2q ： 煙氣離開鍋爐機(jī)組的最后 受熱面時(shí)，還具有相當(dāng)高的溫度， 排煙 所擁有的熱量隨煙氣排入大氣而不能得到利用，造成排煙損失。 以上各熱損失中， 3q ， 4q ， 5q ， 6q 所占總損失的份額很小，且它們 (4q 除外 )的求取依賴于灰渣的化驗(yàn)。對(duì)于具體的電