一种基于管网约束的蒸汽动力系统优化方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于管网约束的蒸汽动力系统优化方法，所述方法应用于炼油化工企业的蒸汽动力系统，其特征在于，所述方法包括：s1、针对预先获取的蒸汽动力系统运行优化模型的需求变量，获取相应的蒸汽动力系统运行优化模型的求解变量；蒸汽动力系统运行优化模型由设备模型和所述设备模型的约束条件组成；所述需求变量包括：各压力等级蒸汽需求量和总电量需求；所述求解变量包括：锅炉产汽量、汽机进汽量、抽汽量、排汽量；s2、基于所述求解变量，采用管网模型进行计算，获取计算结果；所述管网模型为蒸汽通过管道时的压降、温降以及管网节点的流量的模型；s3、判断所述计算结果是否满足预先设定的热肼需求蒸汽参数的约束条件，若不满足则调整蒸汽动力系统的汽源产汽参数，并重复s1
‑
s3直至满足；s4、若满足，则将所述计算结果作为第一计算结果，并则根据所述第一计算结果采用第一汽轮机模型获取新的热肼蒸汽需求量，并将所述新的热肼蒸汽需求量作为新的需求变量输入至所述蒸汽动力系统优化模型以获取新的求解变量；所述第一汽轮机模型为进口蒸汽压降和温降的汽轮机模型；s5、根据基于所述新的求解变量，采用所述管网模型进行计算获取第二计算结果，进一步，根据所述第一计算结果和第二计算结果调节汽源产汽量，以使热肼参数在预先设定的范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一计算结果和第二计算结果调节汽源产汽量，以使热肼参数在预先设定的范围内，具体包括：判断所述第一计算结果和第二计算之间差值的绝对值是否小于预先设定的范围，若否，则调节汽源产汽量，并重复步骤s1
‑
s5直至所述第一计算结果和第二计算之间差值的绝对值在预先设定的范围。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设备模型包括：锅炉模型、第二汽轮机模型、减温减压器模型；所述设备模型的约束条件包括预先设定的：目标函数、物料平衡的约束条件、能量平衡的约束条件、设备能力的约束条件以及需求的约束条件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二汽轮机模型为背压式汽轮机模型、凝汽式汽轮机模型、抽汽凝汽式汽轮机模型、抽汽背压式汽轮机模型中的一种；其中，所述背压式汽轮机模型为：d
01
＝－7.626 58.331w－30.817w2 6.558w3，(1mw≤w≤2mw)；d
02
＝－74.011 96.9871w－25.190w2 2.418w3，(2mw＜w≤4.14mw)；d
03
＝－152.313 95.093w－12.600w2 0.591w3，(4.14mw＜w≤6mw)；w为汽轮机的发电量；d
01
为发电量大于等于1mw小于等于2mw时背压式汽轮机的进汽量；d
02
为发电量大于2mw小于等于4.14mw时背压式汽轮机的进汽量；d
03
为发电量大于4.14mw小于等于6mw时背压式汽轮机的进汽量；所述凝汽式汽轮机模型为：
d
11
＝2.562 3.915w，(1.1mw≤w≤8.3mw)；d
11
为发电量大于等于1.1mw小于等于8.3mw时凝汽式汽轮机的进汽量；d
12
＝－5.870 4.945w，(8.3mw＜w≤14mw)；d
12
为发电量大于8.3mw小于等于14mw时凝汽式汽轮机的进汽量；所述抽汽背压式汽轮机模型为：d
20
＝4.245 0.797dc 0.004w；d
20
为抽汽背压式汽轮机的进汽量；dc为抽汽背压式汽轮机的抽汽量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述锅炉模型为：锅炉在过热蒸汽压力为3.82mpa，过热蒸汽温度为450℃时，额定产气负荷为75t/h时锅炉效率拟合公式为：η＝0.67 0.0038d－2.43
×
10
—5
d2；额定产气负荷为130t/h时锅炉效率拟合公式：η＝0.73 0.0011d－3.91
×
10
—6
d2；η为锅炉效率；d为锅炉的蒸发量；所述减温减压器模型为：d0进入减温减压器的汽流量；d
k
为经过减温减压器降压后蒸汽流量；为未蒸发的水量占总喷水量的份额；h
gs
为减温水比焓；h
st
为减温减压阀流出的饱和水比焓；h0为进口蒸汽比焓；h
k
为降压后蒸汽比焓。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标函数为：minc＝∑
n
y
n
z
n
c
fuel
f
fuel
c
s
f
s
c
power
p；其中，y
n
为蒸汽动力系统中设备n的状态值，取值为0或1；蒸汽动力系统中设备n为蒸汽动力系统中所有设备中的第n个设备；所述设备为锅炉或汽轮机；z
n
为每小时设备n的折旧费用；c
fuel
为每吨燃料的价格；f
fuel
为每小时燃料的消耗量；c
s
为每吨外购蒸汽的价格；f
s
为每小时外购蒸汽流量；c
power
为每度外购电的价格；
p为外购的电量；c为每小时的总费用；所述物料平衡的约束条件为：针对蒸汽动力系统中设备n满足：∑
in
f
n，in
‑
∑
out
f
n，out
＝0；其中，f
n，in
为流入设备n的物流流量；f
n，out
为从设备n流出的物流流量；所述能量平衡的约束条件为：针对单元设备n满足：∑
in
f
n，in
h
n，in
‑
∑
out
f
n，out
h
n，out
‑
w
n
‑
q
n
＝0；其中，h
n，in
为流入设备n的物流比焓；h
n，out
为流出设备n的物流比焓；w
n
为设备n对外界做的功；q
n
为设备n对外界放出的热量；所述设备能力的约束条件包括：f
n,out,min
≤f
n,out
≤f
n,out,max
；f
n,out,min
为从设备n流出的最小的物流流量；f
n,out,max
为从设备n流出的最大的物流流量；f
n,in,min
≤f
n,in
≤f
n,in,max
；f
n,in,min
为流入设备n的最小的物流流量；f
n,in,max
为流入设备n的最大的物流流量；w
n,min
≤w
n
≤w
n,max
；w
n,min
为设备n对外界做的功的最小值；w
n,max
为设备n对外界做的功的最大值；所述需求的约束条件为：所述需求的约束条件为：p
dem
为用户所需的电量；f
n，s，k
为设备n供给用户的第k级蒸汽的量；f
s，k
为外购的第k级蒸汽的量；f
s，dem，k
为用户对第k级蒸汽需求。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述管网模型包括：蒸汽通过管道的压降满足：δp
jt
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的管道压降；ρ
jt,aver
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的蒸汽平均密度；
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的蒸汽流量平方；为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的管径的4次方；ε
j
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的管道粗糙度；l
j
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的管道长度；ε
je
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的管道局部摩擦系数；j为蒸汽动力系统中蒸汽管网中的管道集合；t为周期集合；e为管道局部阻力集合；蒸汽通过蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的温降满足：δt
jt
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的蒸汽温降；δ
0j
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的厚度；δ
j
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的保温层厚度；t
jt,aver
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的蒸汽平均温度；t
a
为蒸汽动力系统中蒸汽管网所处的环境温度；λ
j
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的管道导热系数；c
p,jt
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的蒸汽平均比热容；α
jt
为蒸汽动力系统中蒸汽管网中任一管道j的绝热层外表面向周围环境的放热系数；蒸汽动力系统中蒸汽管网的节点流量满足：m
djt
流经节点d的管道j蒸汽流量。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述热阱需求蒸汽参数约束条件为：所述热阱需求蒸汽参数约束条件为：所述热阱需求蒸汽参数约束条件为：为设定的热阱蒸汽压力下限；p
st
为计算结果中热阱蒸汽压力；为设定的热阱蒸汽压力上限；为设定的热阱蒸汽温度下限；t
st
为计算结果中热阱蒸汽温度；为设定的热阱蒸汽温度上限。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一汽轮机模型为：
a为预先设定第一系数；b为预先设定第二系数；m
t,act
为汽轮机实际的蒸汽需求量；δp1为驱动汽轮机进口压力变化量；由于汽轮机进口压力降低造成的单位质量流量少发电量；δt1为驱动汽轮机进口温度变化量；由于汽轮机进口温度降低造成的单位质量流量少发电量；所述新的热阱蒸汽需求量为：m
st,act
＝f(p
st
,t
st
,m
st,dem
)；m
st,act
为热阱的实际蒸汽需求量；m
st,dem
热阱的蒸汽需求量；f()是预先设定的和汽源需求参数温度t、压力p、m
st,dem
有关的函数；p
st
计算得到的热阱s压力；t
st
计算得到的热阱s温度。10.一种基于管网约束的蒸汽动力系统优化系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至9中任一所述的基于管网约束的蒸汽动力系统优化方法。

技术总结
本发明涉及一种基于管网约束的蒸汽动力系统优化方法及系统，方法包括：针对预先获取的需求变量获取蒸汽动力系统运行优化模型的求解变量；基于求解变量，采用管网模型进行计算，获取计算结果；判断计算结果是否满足热肼需求蒸汽参数的约束条件，若不满足调整蒸汽动力系统的汽源产汽参数，重复S1


技术研发人员：王天宇 王炯 陆鹏飞 曹晓红 张鹏 孙楚桥 孔令建
受保护的技术使用者：中海油惠州石化有限公司
技术研发日：2021.10.09
技术公布日：2022/1/4