[发明专利]用于调度电厂的负载的方法和控制系统

说明书

本发明涉及用于优化具有一个或多个发电单元的电厂的负载调度的方法。该方法包括如下步骤：鉴于与发电单元的一个或多个组件相关联的一个或多个风险指数分析发电单元的一个或多个组件的操作状态；更新反映发电单元的一个或多个组件状态的目标函数；求解目标函数以优化一个或多个发电单元的调度和发电单元的一个或多个组件的操作状态；以及以优化的调度和操作状态操作一个或多个发电单元。本发明还涉及用于调度具有一个或多个发电单元的电厂的负载的控制系统。控制系统包括具有用于优化包含维护调度的负载调度并用于最优地控制一个或多个发电单元的过程的单个目标函数的优化器。优化器将厂模型组件和故障模型组件用于负载调度优化。

技术领域

本公开涉及电厂中的调度领域。更具体地说，本公开涉及调度电厂的负载。

背景技术

优化是控制过程的技术，以便在没有违反过程的约束的情况下优化规定的参数集合。常规上，执行电厂中的优化过程，以对于发电提高效率、降低可能排放、减小成本并最大化系统可用性。在电厂中存在可独立优化的多个系统，以得到更好性能，例如升级电厂中设备的特定组件可导致燃料消耗更少。还有，可通过优化对电厂的总体效率起作用的一个或多个因子，优化电厂的总体操作。

通常，期望优化电厂中的负载调度以最小化操作成本。对于优化负载调度存在各种常规技术。例如，可基于负载需求优化负载调度，即，以满足负载需求的方式调度电厂。作为另一个示例，还可优化负载调度以满足预定维护调度。

人们可容易看到，负载调度的操作都具有成本含义，并且与负载调度相关联的成本称为“负载调度成本”。可根据设备的资金成本、燃料成本、化学成本、备用设备和部件的成本和维护成本确定负载调度成本。除了资金成本和燃料成本外，维护成本也被视为电厂的重大花费，并且维护调度的偏移可使负载调度成本发生重大改变。

设备的维护调度可基于规则间隔、过去的时间或运行时间仪表读数。因此，经常期望适合于维护调度的任何未预见偏移或预先计划的偏移以使成本最小化。此外，电厂的总体操作成本还由于维护调度的偏移而改变。维护调度基于由电厂组件的调度维护引起的停机时间和由于突然故障和修复活动的未计划的关机或强制关机。期望具有计划且调度的维护并避免未计划的维护。因此，如制造商所推荐的，或者基于操作者过去的经验，维护活动被周期性地调度，并且尽可能频繁。

延迟计划的维护调度可增加未计划的维护和相关联的成本。提前维护调度可影响不必要的维护活动和维护成本。要注意，存在用于调度生产以及维护的多个调度工具，但这经常不是基于考虑下的操作或组件的实际操作条件和状态。

一般而言，以电子表示的形式，对应维护触发通知电厂组件所需的维护动作，其作为此类调度工具的输入。按照维护触发，这些工具将发现用于维护动作的调度连同在该时间周期的的生产调度。在这种调度方法中，所用的优化技术仅基于成本考虑，并不包含组件的实际操作条件和状态。

随着高级控制系统的出现，并且随着这种控制系统可用的计算能力的增加，更多特征被包含用于优化。在控制系统中，可用已经与控制系统集成的优化模块或组件执行优化，或可单独地基于可从工厂得到的信息执行优化。然而，常见的是，发现前一手段，即已经将优化模块嵌入在控制系统中。在大多数情况下，优化模块利用基于统计或物理的模型方法(第一原理模型)评估最优设置。也可实施其它方法，诸如基于神经网络或句法的方法。

在负载调度操作的情况下，优化的输出值是到控制电厂的控制器的各种设置点。所提供的设置点使得电厂在总体意义上运行以满足要求(示例负载需求、操作成本、效率、安全性和管理要求、维护要求等)。

如早先提到的，在大多数情况下，优化根据基于统计或第一原理模型的方法。在这种方法中，实质上，存在至少一个数学表达式，其将电厂的属性描述为电厂的测量或估计参数的函数。电厂属性的一些示例是发电机功率输出、锅炉蒸汽发生、燃料利用、维护调度、电厂中具体单元的年龄或寿命期望等。通常所用的数学模型涉及电厂中各个单元的性能或用于电厂的总体协调运作。在大多数情况下，性能包含成本函数，或者这些可由优化问题的适当公式导出。