[发明专利]一种基于灰狼算法的火电厂湿冷机组经济背压寻优方法

说明书

本发明公开了一种基于灰狼算法的火电厂湿冷机组经济背压寻优方法，该方法以极大化机组冷端系统发电所得净经济收益为目标，净经济收益主要由汽轮机发电功率的增加所带来的经济收益、循环水流量调节所需的经济成本和循环水温度调节所需的经济成本组成。该方法基于湿冷机组背压模型，以机组运行工况、循环水流量、凝汽器入口循环水温度为输入变量，以机组背压为输出变量，采用位置更新策略改进和种群进化机制改进后的灰狼算法，通过对输入变量的随机快速遍历，可以更快更精准地找到最优的背压。本发明解决了火电厂因设备参数及运行工况变化所产生的经济背压难确定的问题，有效缩短了确定机组经济背压所需的时间，并提高了经济背压的寻优精度。

技术领域

本发明属于火电厂冷端系统经济性优化领域，尤其涉及一种基于灰狼算法的火电厂湿冷机组经济背压寻优方法。

背景技术

火力发电厂经济优化主要体现在提高燃料在发电过程中的利用率，其中包括燃煤在锅炉内的燃尽率、燃煤燃烧后的热量在管道传输过程中的有效热利用率、汽轮机内热蒸汽的有效做功率等。冷端系统位于火电机组的汽轮机末端，冷端系统的经济性优化主要通过降低低压缸末端排汽压力，提高热蒸汽在汽轮机内有效做功率体现。据资料显示，以300MW汽轮机组为例，汽轮机进汽压力每降低0.1MPa，发电标准煤耗率会增大0.13g/kWh，而汽轮机排汽压力仅升高0.1kPa，发电标准煤耗率就会增大5g/kWh。以一台300MW汽轮机组降低0.1kPa排汽背压为优化目标，按照一吨燃煤平均费用为500元计算，一年可以节省发电成本约650万元，因此，研究火电厂湿冷机组的冷端系统经济性优化方法，确定机组运行的最佳经济背压值，对提高电厂的整体经济效益起到重要的作用。

目前，火电厂湿冷机组的经济背压寻优方法普遍采用功率微增曲线观察法。该方法通过采集机组的运行数据，以循环水流量为横坐标，绘制出机组背压-循环水流量、循环水泵厂用电功耗-循环水流量以及机组发电功率-循环水流量的关系曲线，并将某一循环水流量下的机组发电功率和循环水泵厂用电功耗相减，得到机组净出力-循环水流量的关系曲线。机组净出力-循环水流量的关系曲线中纵坐标差值最大处所对应的横坐标值即记为经济背压。该方法主要存在以下几点不足：参数仅考虑机组发电功率和循环水流量，未考虑调节循环水温度所需要的经济费用；构建坐标、分析曲线所需的数据基于历史运行数据，在机组实际运行过程很多参数值不会被设置到，数据少，缺乏说服力；经济背压值确定过程需要人为分析，效率低，精度差。

发明内容

为了克服传统经济背压确定方式存在的不足，本发明提出了一种基于灰狼算法的火电厂湿冷机组经济背压寻优方法，旨在综合考虑机组运行工况、循环水流量、凝汽器入口循环水温度三个影响背压的主要变量，构建综合考虑汽轮机发电功率的增加所带来的经济收益、循环水流量调节所需的经济成本、循环水温度调节所需的经济成本的目标函数；通过改进原始灰狼优化算法的位置更新策略、收敛策略、终止判据，增加种群进化机制，实现快速、精准、全局地确定经济背压值及对应的参数配置，为火电厂设置背压设计值提供有效参考。

本发明提出的基于灰狼算法的火电厂湿冷机组经济背压寻优方法，具体实现步骤如下：

步骤1：通过DCS集散控制系统采集电厂的运行数据，并保存在数据库中；

步骤2：构建描述湿冷机组冷端系统的数学模型，以机组安全性为依据给出约束条件；

步骤3：分析湿冷机组的变工况特性，确定影响汽轮机净出力的主要变量，包括机组运行工况、循环水流量和凝汽器入口循环水温度；

步骤4：基于步骤3中的影响汽轮机净出力的主要变量，构建以机组冷端系统发电净经济收益最高为优化目标的目标函数；

步骤5：以一组机组运行工况、循环水流量、凝汽器入口循环水温度为一个灰狼的位置坐标，设置灰狼种群大小，并初始化灰狼种群的位置；

步骤6：以步骤4构建的目标函数作为适应值函数，计算所有灰狼在初始迭代的适应值；