[发明专利]用于电厂的过程优化方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于电厂的过程优化的系统和方法，并且更具体地说，涉及通过在优化方法和系统中使用自适应约束进行电厂中的负载调度优化。

背景技术

通常，电厂由多个单元组成，每个单元都具有对发电的不同阶段起作用的一组设备。此类设备例如包含锅炉、蒸汽涡轮机和发电机。对于电厂的最优运行，关键方面之一是不同单元与它们相应设备之间的最优负载调度以便满足给定电力需求。

负载调度对发电过程的生产率具有主要影响。负载调度的目的是通过判定每一个设备的不同操作参数的值、定时等来最小化电力产生时间和/或成本，以便有效且高效地满足电力需求。负载调度通常由电厂控制系统中的优化器优化。

优化训练的目的例如是，将成本最小化表达为优化问题的目标函数。优化方法在识别的约束内求解这种目标函数。几乎所有操作参数都可表达为成本函数，并且优化器被部署成求解与各种操作相关联的成本函数和它们的结果(例如对于不满足需求的惩罚)。来自优化器的解为各种操作提供设置点以实现期望的优化结果。通常，优化器使用诸如非线性编程(NLP)、混合整数线性编程(MILP)、混合整数非线性编程(MINLP)等技术来求解目标函数。

在目标函数的公式中，存在一种期望，在目标函数中包含许多项(燃料成本、减排成本、起动和关掉成本、老化成本、维护成本、惩罚成本)用来考虑，从而最优地运作可能的每件事情。当在目标函数公式中考虑多个此类项时，为了得到电厂的最优解，目标函数的求解变得困难了，这是因为对于调整不同设备的操作参数，即设置点，自由度减小了。对于具体目标函数要考虑的必要项数基于如何设计过程控制系统以及约束值。如果项数更多，即，它一口气考虑了电厂的几乎所有可能方面，或具有非常紧密的约束，则存在目标函数可能没有解的可能性。这里可能要注意，本文所描述的无解问题还可发生在存在电厂模型中未考虑或从优化器的结果看在电厂中不可控的条件时。

当前，在目标函数在给定一组约束的情况下在合理时间内未解出的情形中，以次最优方式操作电厂。除了无解情形外，还存在其它情形：不确定优化的解是否为最佳解，即，该解在可用的多个解中间是最好的，或者最适合于以稳定方式操作电厂（即使该解看起来略微次最优）。更经常的情况下，不知道如果存在不同的约束值，更好的解是否有可能。

本发明描述了一种识别和对待这种情形使得优化器以定义的方式提供可接受解的方法。更具体地说，本技术描述了用于通过识别和放松一些约束来求解电厂操作的目标函数的系统和方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种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。

该方法包含检测指示对于调整负载调度中使用的目标函数的一个或多个约束的需要的事件。在检测到这种事件时，该方法包含分析目标函数以确定用于最优地求解目标函数的一个或多个约束的自适应约束值，并使用一个或多个约束的自适应约束值来求解目标函数。该方法最后包含使用具有一个或多个经调整约束值的目标函数的解来操作电厂的一个或多个发电机。

根据本发明的另一方面，用于优化具有一个或多个发电单元的电厂的负载调度的优化器包含约束分析模块，所述约束分析模块具有用于检测指示对于调整负载调度中使用的目标函数的一个或多个约束的需要的事件的自适应约束评估模块。自适应约束评估模块分析目标函数以确定用于最优地求解目标函数的一个或多个约束的自适应约束值，并使用一个或多个约束的自适应约束值来求解目标函数。优化器然后使用具有一个或多个自适应约束值的目标函数的解来生成用于操作一个或多个发电单元的设置点。

附图说明

当参考附图阅读如下详细说明时本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，整个附图中相似的字符表示相似的部分，附图中：

图1是根据一个实施例的简化通用化石点火电厂(FFPP)的框图表示；

图2是图1电厂的控制系统的框图表示；以及

图3是图2控制系统的优化器中的约束分析模块的框图表示。

具体实施方式

本文中和权利要求书中所用的单数形式“不定冠词”和“该”包含多个所指对象，除非上下文另外明确指出。

本文描述的系统和方法涉及电厂操作的优化以在具有现有约束的解不收敛的条件下或在当不清楚具有现有约束的解是否是最佳解时的条件下满足期望电力需求。本文描述的系统和方法确保通过恰当定义约束、它们的值并通过确保每次都存在最优解来操作电厂，即，自由度可用于求解目标函数，并且因此动态改进优化解，同时仍考虑在目标函数中定义的所有项。