LU602670B1 - Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Energiesystemtechnik und insbesondere auf ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten, das die folgenden Schritte umfasst: S1: Definieren der Parameter jedes Generators; S2: Berechnen des Betrags der Laständerung in benachbarten Zeitperioden und Vergleichen mit der gesamten dynamischen Reaktionsfähigkeit des Systems; S3: Lösen eines statischen optimalen Lastzuweisungsschemas, das den aktuellen Lastbedarf durch einen Optimierungsalgorithmus befriedigt, um die Gesamtbrennstoffkosten des Generators zu minimieren; S4: Prüfen, ob die dynamischen Reaktionsratenbeschränkungen der Erzeugungseinheit erfüllt sind; S5: Freigeben der dynamischen Anpassungsmargen durch Kombinieren von Vorwärts- und Rückwärtsiterationen und fortschreitendes Optimieren der Lastzuweisungen für jede Zeitperiode; S6: Ausgabe des Lastzuweisungsschemas, das schließlich alle Einschränkungen erfüllt; die vorliegende Erfindung gewährleistet nicht nur die Stabilität des Systems bei verschiedenen Lastschwankungen, sondern verbessert auch die Wirtschaftlichkeit des Systems erheblich, was für technische Anwendungen von großem Wert ist.

Description

Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von LU602670

Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten

Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der elektrischen

Energiesysteme und insbesondere auf ein dynamisches und wirtschaftliches

Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten.

Technologie im Hintergrund

In Stromversorgungssystemen ist die wirtschaftliche Lastverteilung (Economic Load

Dispatch, ELD) von Wärmekraftwerken eine zentrale Aufgabe, die darauf abzielt, den

Strombedarf zu den niedrigsten Brennstoffkosten zu decken, indem die Leistungszuweisung der

Erzeugungseinheiten optimiert wird. Traditionelle ELD-Methoden konzentrieren sich auf die obere und untere Leistungsgrenze der Generatoren und die Lastausgleichsbedingungen des

Systems, aber in der Praxis hat die dynamische Reaktionsfähigkeit der Erzeugungseinheiten einen ebenso wichtigen Einfluss auf die Stabilität und Wirtschaftlichkeit des Systems. Vor allem in Szenarien, in denen die Stromnachfrage stark schwankt, kann die dynamische

Reaktionsgeschwindigkeit der Erzeugungseinheiten zu einem Engpass bei der

Systemdisposition werden, was dazu führt, dass die sich ändernde Lastnachfrage nicht mehr rechtzeitig erfüllt werden kann.

Die bestehenden dynamischen wirtschaftlichen Lastplanungsmethoden lassen sich hauptsächlich in drei Kategorien einteilen: streng mathematische Lösungsmethoden, erfahrungsbasierte Optimierungsmethoden mit künstlicher Intelligenz und ingenieurwissenschaftliche Methoden zur Strukturanalyse spezifischer Probleme. Streng mathematische Lösungsmethoden lösen die globale optimale Lösung durch die Erstellung komplexer mathematischer Modelle, aber ihre hohe Rechenkomplexität macht es schwierig, die

Echtzeitanforderungen der Online-Planung zu erfüllen. Erfahrungsbasierte

Optimierungsmethoden wie neuronale Netze, Ameisenkolonie-Algorithmen, genetische

Algorithmen, Partikelschwarm-Optimierung usw. können die rechnerische Komplexität bis zu einem gewissen Grad reduzieren, aber ihre Lösungsergebnisse sind oft suboptimal, und die

Auswahl der algorithmischen Parameter hat einen größeren Einfluss auf ihre Leistung.

Ingenieurtechnische Methoden für die Strukturanalyse spezifischer Probleme schlagen dagegen vereinfachte Lösungsstrategien vor, indem sie die inneren Gesetzmäßigkeiten des Problems analysieren, die zwar in der Ingenieurspraxis praktisch sind, aber bei der Behandlung dynamischer Reaktionszwänge immer noch unzureichend sind.

In der Praxis wird die dynamische Reaktionsfähigkeit eines Kraftwerks durch seine physikalischen Eigenschaften begrenzt, z. B. durch die thermische Trägheit von Kesseln,

Turbinen und anderen Anlagen, die verhindert, dass sich die Ausgangsleistung des Kraftwerks augenblicklich ändert. Daher muss die dynamische wirtschaftliche Lastverteilung nicht nur die oberen und unteren Leistungsbeschränkungen der Erzeugungseinheit erfüllen, sondern auch die

Beschränkungen der dynamischen Reaktionsrate berücksichtigen. Bestehende Methoden neigen dazu, eine konservative Strategie im Umgang mit dynamischen Reaktionsbeschränkungen zu verfolgen, d.h. ausreichende Anpassungsmargen innerhalb des vorhergesagten

Lastschwankungsbereichs zu reservieren, was jedoch zu einem Rückgang der Wirtschaftlichkeit des Systembetriebs führen kann. Übersteigt die Lastschwankung den prognostizierten Bereich, kann das System die Anforderungen an die dynamische Reaktion nicht erfüllen, was zu

Problemen wie Frequenzschwankungen oder Spannungsinstabilität führt. LU602670

Um die oben genannten Probleme zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung ein dynamisches, wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine thermische Kraftwerksgruppe vor, das die dynamische Reaktion der Einheiten berücksichtigt, indem es die dynamischen

Reaktionscharakteristiken der Erzeugungseinheiten analysiert, eine Beziehung zwischen den dynamischen Reaktionsbedingungen und der Lastverteilung herstellt und einen iterativen

Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus zur Freigabe der dynamischen Anpassungsmargen entwickelt, um eine Echtzeitanpassung der Lastverteilung zu erreichen, damit die dynamischen

Reaktionsanforderungen erfüllt werden. Diese Methode gewährleistet nicht nur die Stabilität des Systems bei verschiedenen Lastschwankungen, sondern verbessert auch die

Wirtschaftlichkeit des Systems erheblich, was einen wichtigen technischen Anwendungswert hat.

Inhalt der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches und wirtschaftliches

Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten bereitzustellen, die direkte Methode verwendet, um die

Last von den möglichen Gleichgewichtssteuerungspunkten aus einzustellen, die

Beschränkungen der unmöglichen Punkte der Lastreaktion eliminiert und das Problem durch

Verwendung der Vorwärts- und Rückwärts-Iterationsmethode löst, um schließlich die optimale

Lösung zu erhalten, die das Problem erfüllt.

Um den oben genannten technischen Zweck und den oben genannten technischen Effekt zu erreichen, wird die vorliegende Erfindung durch die folgende technische Lösung realisiert:

Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von

Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten, umfassend die folgenden Schritte:

S1: Definieren einer Brennstoffkostenfunktion, einer Ausgangsleistungsbeschränkung und einer dynamischen Reaktionsratenbeschränkung fiir jeden Generator als die Basisparameter des

Optimierungsmodells;

S2: Auf der Grundlage der Lastkurve des nächsten Tages, die durch die Lastprognose gegeben ist, wird der Betrag der Laständerung in der angrenzenden Zeitperiode berechnet und mit der gesamten dynamischen Reaktionsfähigkeit des Systems verglichen; wenn der Betrag der

Laständerung die dynamische Reaktionsfähigkeit des Systems übersteigt, wird der

Lastanpassungsmechanismus auf der Grundlage der Hin- und Her-Iteration ausgelöst;

S3: unter der Bedingung, dass die Leistungsbeschränkung des Generators erfüllt ist,

Lösung des statischen optimalen Lastzuweisungsschemas, das den aktuellen Lastbedarf durch den Optimierungsalgorithmus erfüllt, um die Gesamtbrennstoffkosten des Generators zu minimieren;

S4: Auf der Grundlage der statischen Optimierungsergebnisse wird geprüft, ob die dynamischen Reaktionszwänge des Generatorsatzes erfüllt sind; wenn sie nicht erfüllt sind, wird die dynamische Anpassungsmarge freigegeben, indem die Lastzuweisung zum historischen Zeitpunkt angepasst wird, um sicherzustellen, dass die dynamischen

Reaktionszwänge zum aktuellen Zeitpunkt erfüllt sind;

SS: Eine iterative Optimierungsberechnungsmethode, die Vorwärts- und

Rückwärtsiteration kombiniert, wird verwendet, um die Lastzuweisung für jeden Zeitraum schrittweise zu optimieren; die Vorwärtsiteration beginnt zu einem bestimmten Zeitpunkt und berechnet und überprüft schrittweise die Lastzuweisung für ihren Zeitraum rückwärts; Di& 802670

Rückwärtsiteration geht vom aktuellen Zeitpunkt, der die dynamische Reaktionsrate nicht erfüllt, zum ersten Zeitpunkt zurück, der ausreicht, um die dynamische Anpassungsmarge freizugeben, und passt die Lastzuweisung zu diesem Zeitpunkt und ihre Lastzuweisung bis zum aktuellen Zeitpunkt an, so dass die Lastzuweisung zu dem Zeitpunkt, der die dynamische

Reaktionsrate nicht erfüllt, die dynamischen Reaktionsbedingungen wieder erfüllen kann;

S6: Wiederholen der iterativen Optimierungsberechnung vom Startzeitpunkt bis zum

Endzeitpunkt, bis die Anforderungen erfüllt sind; Ausgeben eines Lastzuweisungsschemas, das letztendlich alle Anforderungen erfüllt, wobei sichergestellt wird, dass die

Gesamtbrennstoffkosten des Generators minimiert werden, während der Systemlastbedarf und die dynamischen Reaktionsanforderungen erfüllt werden.

Ferner umfasst der Schritt S1 insbesondere die folgenden Unterschritte:

S1.1: Die charakteristische Funktion der Brennstoftkosten des Generators wird als eine quadratische Funktion der Form definiert:

T N 5 f=X 1a, Pi, +bp,, +c) t=1 i=l wobei / die Gesamterzeugungskosten in $, Pis der Lastbedarf zum Zeitpunkt t in MW und 4 , b, und “ die sekundären, primären und konstanten charakteristischen Koeffizienten von Generator 1 in $/(MW?-Stunde), $/(MW-Stunde) bzw. $/Stunde sind; 5 ist das dynamische Laständerungsverhalten von Generator i bei Laständerungen in MW/Stunde;

S1.2: Definieren Sie die minimale Leistungsbeschränkung Pi und die maximale

Leistungsbeschränkung Pi für den Generator:

N sb > p,=h, (f=1,2,..., 7) i=1 pl" < p,, « pi” (i=1,2,.., N,t=1,2,.., T) —6, S Pin Du <6 (1=1,2,..., N,t =1,2,.., 7)

Pi und Pi sind die minimalen und maximalen Leistungseinschränkungen für

Generator i, um sicherzustellen, dass die Generatorleistung innerhalb eines sicheren Bereichs in den gleichen Einheiten wie Pis arbeitet. Die minimalen und maximalen

Leistungseinschränkungen für Generator 1 sind in S1.3 definiert; up

S1.3: Definieren Sie die maximale Steigerungsrate Pis und die maximale pn

Verringerungsrate "der Generatorlastreaktion, wobei: 9. =min(p™ =p, 5)

down . min LU602670

Pi = min(p,,, — P; ,0;)

Sicherstellen, dass die Anderungsrate der Generatorleistung innerhalb seines dynamischen

Ansprechvermôgens in den gleichen Einheiten wie liegt;

S1.4: Definieren der tatsächlichen Laständerung Ls und der gesamten dynamischen . A A6 . . Le .

Reaktionsfähigkeit Ds des Systems in einer angrenzenden Zeitperiode, wobei

N

SP, =P PF, Am 20

Re Ré TR i=l eine Beurteilungsgrundlage fiir nachfolgende dynamische

Reaktionseinschränkungsprüfungen liefert.

Ferner umfasst der Schritt S2 insbesondere die folgenden Unterschritte:

S2.1: Berechnen Sie die tatsächliche Laständerung des Systems während benachbarter

Zeiträume OL , die maximal mögliche Laststeigerungsrate von Generator i im Zeitraum t,

Up up __ ; max _

Pis , wobei ¢. = min(p, Pr 9) ; und die maximal mögliche Lastsenkungsrate von down down __ : __ „min

Generator i im Zeitraum t, Pis , wobei pu MP =p, 0. . AT “ oF,

S2.2: Vergleich der tatsächlichen Laständerung * mit der gesamten dynamischen . qe AS . qe . N

Reaktionsfähigkeit des Systems 9 , der maximal möglichen Laststeigerungsrate für das

N

ED vp VE 2,0 gesamte System im Zeitraum t, * , wobei i=l ; und der maximal moglichen < di

De VP" VE =24

Lastsenkungsrate fiir das gesamte System im Zeitraum t, * , wobei i=l ;

S2.3: Die Laständerung des gesamten Systems sollte in jedem Zeitraum zwischen der maximal möglichen Laststeigerungsrate VE und der maximal moglichen Lastsenkungsrate

VE gesteuert werden, d. h: < + .

Wenn dl, > 0 sollte OF, < VE erfüllt sein; oP, |<VP" .

Wenn Oly, <0 sollte | ul * erfüllt sein;

Wenn die obigen Bedingungen nicht erfüllt sind, bedeutet dies, dass die dynamischen

Reaktionsanforderungen in der aktuellen Zeitperiode nicht erfüllt werden können und eine

Lastanpassung durchgeführt werden muss, d.h. ein Zurückverfolgen zum ersten Zeitpunkt, der ausreicht, um den dynamischen Anpassungsspielraum freizugeben, eine Neuzuweisung von

Lasten zum aktuellen Zeitpunkt und ein erneutes Erfüllen aller Arten von statischen und dynamischen Beschränkungen bis zur Zeitperiode mittels des dynamischen

Anpassungsspielraums. LU602670

Ferner umfasst der Schritt S3 insbesondere die folgenden Unterschritte:

S3.1: Definition der Randbedingungen des statischen und dynamischen

Optimierungsproblems für die Zeitperiode t unter der Bedingung, dass die oberen und unteren 5 Generatorrandbedingungen erfüllt sind:

N . N

VO i=l i=l

VO, Sl VOS»

S3.2: Das folgende statische Optimierungsproblem wird gelôst, um die Gesamtkosten der thermischen Stromerzeugungsflotte im System zu minimieren, und zwar mit Hilfe der 1soinkrementellen Brennstoffberechnungsmethode:

Min) (ap, + bp, +c) ieVr s.b > pi = P,(t) icly

PP) <p, <B™(1) Gel; wobei x eine Kombination aus allen oder einem Teil der in Betracht gezogenen

Motorenflotte ist.

Ferner umfasst der Schritt S4 insbesondere die folgenden Unterschritte:

S4.1: Auf der Grundlage des Ergebnisses der statischen Lastzuweisung wird geprüft, ob die dynamischen Reaktionsbedingungen des aktuellen Zeitschlitzes erfüllt sind; fur k

Zeitschlitze, wenn die Last erhöht wird, wird der Zeitschlitz, in dem es nicht in der Lage ist, dynamisch zu reagieren, als Ler bezeichnet, und der Zeitschlitz, in dem es dynamisch . . TE, . . reagieren kann, wird als *” bezeichnet; ; ; . . . VP’

Die spezifische Beurteilungsbedingung ist, dass, wenn Ol > 0 und OF > VE, erfüllt sind, es nicht in der Lage ist, dynamisch auf einen Lastanstieg im Zeitfenster k zu reagieren; dies sind die Bedingungen fiir Lew ; der Differenzanteil, der zu diesem Zeitpunkt ., OP, -VP . : Co nicht dynamisch reagieren kann, ist ; ; dies ist auch das entsprechende Maß für die dynamische Anpassungsmarge;

Für den Zeitraum k, in dem die Last reduziert wird, wird der Zeitraum, in dem er nicht dynamisch reagieren kann, als Tie bezeichnet, und der Zeitraum, in dem er dynamisch ; Ty. reagieren kann, als ** ;

Die spezifische Beurteilungsbedingung ist, dass, wenn Ol <0 und [0 psa [< VE ‚es nicht in der Lage ist, dynamisch auf eine Lastreduzierung im Zeitraum K zu reagieren; dies sind-/802670 die Bedingungen von Ten ; der Differenzanteil der dynamischen Reaktion, die zu diesem . . . VP —|6P,, | .

Zeitpunkt nicht erfolgen kann, ist Æ‘ was auch die entsprechende dynamische

Anpassungsmarge ist;

S4.2: Die Anforderungen an die dynamische Reaktion für den aktuellen Zeitraum werden erfüllt, indem die Lastverteilung zum vorherigen Zeitpunkt oder zu früheren Zeitpunkten . . Co ôP,, >0 angepasst wird und die Anpassungsspielräume freigegeben werden, wenn und ôP,, SVP, Ce Co ; erfüllt sind, kann das System dynamisch auf einen Lastanstieg im Zeitraum k reagieren; dies sind die Bedingungen für Ti ;

Zu diesem Zeitpunkt ist keine Anpassung der Lastverteilung der betreffenden Motorgruppe vor dem Zeitpunkt k erforderlich; >VP- . . .

Wenn Ol <0 und Obey 2 VE, , dann kann es zum Zeitpunkt k dynamisch auf eine

Verringerung der Last reagieren; dies sind die Bedingungen fiir Tier ;

Zu diesem Zeitpunkt ist keine Anpassung der Lastverteilung des betreffenden Motorblocks vor der Zeitperiode k erforderlich.

Ferner umfasst der Schritt S5 insbesondere die folgenden Teilschritte:

S5.1: Ausgehend vom Anfangszeitpunkt wird die Lastzuweisung für jedes Zeitfenster schrittweise berechnet und geprüft, ob die dynamische Antwortbedingung erfüllt ist; die

Lastzuweisung für das aktuelle Zeitfenster wird gemäß den Schritten von S1-S4 berechnet;

Wenn die dynamische Antwortbedingung nicht erfüllt werden kann, wird der aktuelle

Zeitschlitz als „Zeitschlitz, der nicht dynamisch reagieren kann“ aufgezeichnet; die Menge der

Zeitschlitze, die nicht dynamisch reagieren können, ist die Menge der Summe von Te und

Tew , die als Tew =Tiew Shen bezeichnet wird, und die Menge der Zeitschlitze, die dynamisch reagieren können, wird als Ler Tr Tier bezeichnet;

S5.2: Für Tr wird vom aktuellen Zeitpunkt bis zum nächstgelegenen „möglichen

Zeitraum für die Anpassung des Lastausgleichs“ oder „möglichen Zeitraum für die Anpassung des Lastausgleichs“ zurückgegangen. Die dynamischen Reaktionsbedingungen für den aktuellen Zeitraum werden erfüllt, indem die Lastverteilung für den Zeitraum zwischen diesem

Zeitraum und dem aktuellen Zeitraum angepasst wird, um den Anpassungsspielraum freizugeben.

Ferner umfasst der Schritt S6 insbesondere die folgenden Unterschritte:

S6.1: Wiederholung der Schritte S1-S5, wobei die optimale Lösung allmählich angenähert wird, bis die Lastanforderungen und dynamischen Reaktionsbeschränkungen aller Zeiträume erfüllt sind;

S6.2: Ausgabe eines endgültigen Lastzuweisungsschemas, um sicherzustellen, dass di& 602670

Gesamtbrennstoffkosten des Generators minimiert werden, während die oberen und unteren

Generatorbeschränkungen und die dynamischen Reaktionsbeschränkungen erfüllt werden.

Vorteilhafte Auswirkungen der vorliegenden Erfindung:

Die vorliegende Erfindung verbessert die Anpassungsfähigkeit des Systems an

Lastschwankungen erheblich, indem sie Beschränkungen für das dynamische

Ansprechverhalten des Generators (z. B. maximale Anstiegs- und Abfallraten der Last) einführt und einen iterativen Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus einführt. Die tatsächliche

Lastschwankung (Definition 1) und die gesamte dynamische Reaktionsfähigkeit (Definition 2) des Systems sind definiert, und die Beschränkungen der dynamischen Reaktionsrate des

Generators (Definition 3 und Definition 4) stellen sicher, dass das System die Anforderungen an die dynamische Reaktion auch dann erfüllt, wenn die Last drastisch schwankt. Wenn die

Lastschwankung die dynamische Reaktionsfähigkeit des Systems übersteigt, gibt die vorliegende Erfindung die Anpassungsmarge frei, indem sie die Lastverteilung (Definition 5 und Definition 6) zu einem früheren oder früheren Zeitpunkt so anpasst, dass die dynamischen

Reaktionsbedingungen für den aktuellen Zeitraum erfüllt werden. Durch die dynamische

Anpassung der Lastverteilung zu einem früheren Zeitpunkt wird eine Instabilität des Systems oder eine Unterbrechung der Stromversorgung aufgrund einer unzureichenden Reaktion vermieden. Wenn die Last plötzlich ansteigt, reserviert das System genügend

Reaktionskapazitit für den Lastanstieg zum aktuellen Zeitpunkt, indem es einige

Generatorleistungen im Voraus reduziert; ebenso wird bei einem plötzlichen Rückgang der Last die durch unzureichende Reaktion verursachte Systemschwingung vermieden, indem einige

Generatorleistungen im Voraus erhöht werden. Dieser dynamische Anpassungsmechanismus verbessert nicht nur die Anpassungsfähigkeit des Systems an Lastschwankungen, sondern erhöht auch die Robustheit des Systems und stellt sicher, dass das System auch unter verschiedenen abnormalen Betriebsbedingungen stabil arbeiten kann.

Die Erfindung basiert auf einer quadratischen charakteristischen Funktion der

Generatorbrennstoffkosten, um die Gesamtbrennstoffkosten der Generatoren durch

Optimierung der Lastverteilung zu minimieren. In der statischen Lastzuweisungsphase wird die

Methode der gleichmäßigen inkrementellen Brennstoffberechnung (Definition 8) verwendet, um die wirtschaftliche Effizienz anfangs zu maximieren, indem die Grenzkosten aller

Generatoren gleich gemacht werden, während die oberen und unteren Generatorrestriktionen erfüllt werden. In der Phase der Anpassung der dynamischen Randbedingungen verwendet das

System den iterativen Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus (S5), um die Lastverteilung schrittweise anzupassen, damit die dynamischen Randbedingungen erfüllt und die

Erzeugungskosten weiter optimiert werden. Durch die Aufteilung der dynamischen

Randbedingungen in „statische Zuteilung“ und „dynamische Anpassung“ wird eine hierarchische Optimierung erreicht: Die statische Zuteilung gewährleistet, dass die

Brennstoffkosten in einem einzigen Zeitraum minimiert werden, während die dynamische

Anpassung sicherstellt, dass die global optimale Lösung in mehreren Zeiträumen erreicht wird.

Dieser hierarchische Optimierungsansatz reduziert nicht nur die Rechenkomplexität erheblich, sondern vermeidet auch das Problem der suboptimalen Lösung, das sich aus dem traditionellen statischen Ansatz ergeben kann. Durch die dynamische Anpassung und die iterative

Optimierung ist das System außerdem in der Lage, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und gleichzeitig die dynamischen Reaktionsbedingungen zu erfüllen, wodurch ein Gleichgewicht zwischen wirtschaftlicher Effizienz und Systemstabilität erreicht wird. LU602670

Die vorliegende Erfindung stellt sicher, dass das System unter verschiedenen

Lastschwankungen stabil arbeiten kann, indem sie „Zeiträume, in denen es nicht dynamisch reagieren kann“ und „Zeiträume, in denen es dynamisch reagieren kann“ (Definition 5 und

Definition 6) definiert und diese mit Lastanpassungsmaßnahmen kombiniert. Wenn die Last über die Reaktionsfähigkeit des Systems hinaus ansteigt oder abfällt, gibt das System die

Anpassungsmarge frei, indem es die Lastverteilung in der vorherigen Zeitperiode anpasst, um zu verhindern, dass das System in einen instabilen Zustand gerät. Durch die dynamische

Anpassung der Lastverteilung in der vorangegangenen Zeitperiode kann das System das

Problem des „Nicht-Reagierens“, das bei der herkömmlichen statischen Lastverteilung auftreten kann, wirksam vermeiden. Wenn die Last plötzlich ansteigt, reserviert das System genügend

Reaktionskapazität für den Lastanstieg zum aktuellen Zeitpunkt, indem es die Leistung einiger

Generatoren im Voraus reduziert; wenn die Last plötzlich sinkt, vermeidet das System die durch unzureichende Reaktion verursachte Systemschwingung, indem es die Leistung einiger

Generatoren im Voraus erhöht. Durch diesen dynamischen Anpassungsmechanismus wird nicht nur die Robustheit des Systems verbessert, sondern auch die Zuverlässigkeit der

Stromversorgung erheblich gesteigert und sichergestellt, dass das System auch bei

Lastschwankungen, Geräteausfällen oder anderen Anomalien stabil arbeiten kann.

Die vorliegende Erfindung vereinfacht den technischen Umsetzungsprozess erheblich, indem sie die dynamischen Randbedingungen in „statische Zuweisung“ und „dynamische

Randbedingungsanpassung“ unterteilt und einen intuitiven und klaren algorithmischen Ablauf vorsieht. Die Erfindung definiert die Lastvariation und die Reaktionsfähigkeit des Systems (Definition 1 und Definition 2) und realisiert die Optimierung der dynamischen

Online-Lastplanung durch den iterativen Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus (S5). Durch hierarchische Optimierung und iterative Berechnung ist das Verfahren in der Lage, die

Rechenkomplexität erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Lösungsgenauigkeit zu gewährleisten. Die Erfindung ist auf große Energiesysteme anwendbar, indem die

Gesamtlastschwankung und die gesamte dynamische Reaktionsfähigkeit des gesamten Systems definiert und ein globaler Optimierungsansatz gewählt wird. Bei der Behandlung von

Lastverteilungsproblemen mit mehreren Erzeugern und mehreren Zeiträumen können eine hohe

Recheneffizienz und Lösungsgenauigkeit beibehalten werden.

Natürlich ist es nicht unbedingt erforderlich, dass eines der Produkte, die die vorliegende

Erfindung umsetzen, alle oben beschriebenen Vorteile gleichzeitig erreicht.

Beschreibung der beigefügten Zeichnungen

Um die technischen Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlicher zu veranschaulichen, werden im Folgenden kurz die begleitenden Zeichnungen vorgestellt, die bei der Beschreibung der Ausführungsformen verwendet werden, und es ist offensichtlich, dass die begleitenden Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einige

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, und für die Person mit gewöhnlichen

Kenntnissen auf dem Gebiet können andere begleitende Zeichnungen entsprechend diesen

Zeichnungen ohne kreative Arbeit erhalten werden.

Bild 1 ist eine schematische Darstellung des Hauptverfahrensablaufs der vorliegenden

Erfindung;

Bild 2 ist ein Flussdiagramm eines Unterprogramms der vorliegenden Erfindung zur Suche nach DJ (S) oder DJ ($) und zur Durchführung von Lastanpassungen;

Bild 3 ist ein Flussdiagramm des Unterprogramms der vorliegenden Erfindung zulY802670

Verarbeitung, wenn die Traglast die obere Grenze überschreitet;

Bild 4 ist ein schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Unterprogramms zur

Verarbeitung bei Überschreiten der Untergrenze der Traglast.

Detaillierte Beschreibung

Die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar und vollständig beschrieben, und es ist offensichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur einen Teil der Ausführungsformen der vorliegenden

Erfindung und nicht alle Ausführungsformen darstellen. Ausgehend von den

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung fallen alle anderen Ausführungsformen, die von einem Fachmann ohne schöpferische Arbeit erreicht werden, in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsform 1

Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von

Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten, wie in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, mit den folgenden Schritten:

S1: Initialisierung und Parameterdefinition

Definieren einer charakteristischen Brennstoffkostenfunktion der Generatoren als quadratische Funktion, um ein dynamisches optimales Lastplanungsproblem (OPT-MAIN) zu bilden. Das Problem umfasst obere und untere Leistungsbeschrankungen des Generators sowie dynamische Reaktionsratenbeschränkungen. Die Kraftstoffkosten des Generators werden als quadratische Funktion ausgedrückt:

T N

Min > > (a, pl +b,p,, +c) t=1 i=l

N sb X p,=P, (t=12,..,7) i=1 psp, <p (i=1,2,.., N,t=1,2,.., 7) —6, S Day 7 Pis <0 (1=1,2,..., N,1 =1,2,.., T)

Dabei ist Tr der Lastbedarf zum Zeitpunkt t, % 5 und % sind die sekundären, primären und konstanten charakteristischen Koeffizienten von Generator 1. Pi und Pi sind die minimalen und maximalen Leistungsbeschränkungen von Generator 1, und ô, ist die dynamische Lastreaktion von Generator i als Reaktion auf die Laständerung. Definieren Sie außerdem die Laständerung und das dynamische Ansprechverhalten des Systems in benachbarten Zeiträumen. Die Randbedingungen des Systems werden durch die Festlegung der

Ober- und Untergrenzen der Generatoren, Pi und Pi , und der dynamischen Reaktionsrate, 5 , bestimmt. Gleichzeitig werden die gesamte Laständerung und die gesamte dynamische

Reaktionsfähigkeit des Gesamtsystems definiert, um eine Grundlage für die spätere

Lastanpassung und Optimierung zu schaffen. LU602670

S2: Überprüfung der Lastschwankungen und des dynamischen Reaktionsvermögens

Die tatsächliche Laständerung oF,,=1F,,—1F;,,, des Systems wird über einen angrenzenden Zeitraum berechnet und mit der gesamten dynamischen Reaktionsfähigkeit des

Systems verglichen. Wenn die Laständerung die dynamische Reaktionsfähigkeit des Systems überschreitet, ist eine Lastanpassung erforderlich. Durch den Vergleich der Laständerung mit der dynamischen Reaktionsfähigkeit wird ermittelt, ob das System angepasst werden muss.

Wenn die Laständerung die Reaktionsfähigkeit übersteigt, bedeutet dies, dass das aktuelle

System die Anforderungen an die dynamische Reaktion nicht erfüllen kann, und die

Anpassungsmarge muss durch eine Anpassung der Lastverteilung des vorherigen Moments oder früherer Momente freigegeben werden.

S3: Statische Lastverteilung

Unter der Bedingung, dass die oberen und unteren Generatorbeschränkungen erfüllt sind, wird der Lastbedarf für den aktuellen Zeitraum mit Hilfe der statischen Lastverteilungsmethode berechnet. Das Ziel der statischen Lastverteilung ist die Minimierung der gesamten

Brennstoftkosten des ~~ Generators ohne Berücksichtigung der dynamischen

Reaktionsbedingungen. Das Problem der statischen Lastzuweisung wird mit der traditionellen

Methode der gleichmäßigen inkrementellen Brennstoffberechnung gelöst (d.h. die Grenzkosten aller Generatoren werden gleich gemacht, während die oberen und unteren

Generatorbeschrankungen erfüllt werden). Die Ergebnisse der statischen Lastzuweisung bilden die Grundlage für die anschließende Anpassung der dynamischen Randbedingungen.

S4: Anpassung der dynamischen Nebenbedingung

Überprüfen Sie anhand des Ergebnisses der statischen Lastverteilung, ob die dynamische

Antwortbedingung des aktuellen Zeitraums erfüllt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, muss die

Lastverteilung des vorherigen Zeitpunkts oder früherer Zeitpunkte angepasst werden, um den

Anpassungsspielraum freizugeben, so dass die dynamische Antwortbedingung des aktuellen

Zeitraums erfüllt werden kann. Lastpunkte, die eine Anpassung erfordern, werden durch die

Definition von „Zeiträumen, die nicht dynamisch reagieren können“ und „Zeiträumen, die dynamisch reagieren können“ identifiziert. Übersteigt der Lastanstieg die maximal mögliche

Steigerungsrate des Systems, wird die Generatorleistung im vorhergehenden geeigneten

Zeitabschnitt reduziert; übersteigt der Lastabfall die maximal mögliche Abnahmerate des

Systems, wird die Generatorleistung im vorhergehenden geeigneten Zeitabschnitt erhöht.

SS: Iterativer Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus

Die Online-Optimierung der dynamischen Lastverteilung erfolgt durch iterative Vorwärts- (vom Anfangszeitpunkt zum aktuellen Zeitpunkt) und Rückwärtsalgorithmen (vom aktuellen

Zeitpunkt zurück zum Anfangszeitpunkt). Die Vorwärtsiterationen dienen zur Berechnung der

Lastverteilung und die Rückwärtsiterationen zur Anpassung der Lastverteilung, um die dynamischen Reaktionsbedingungen zu erfüllen. Die Vorwärtsiteration beginnt mit dem

Anfangszeitpunkt, berechnet schrittweise die Lastverteilung für jede Zeitperiode und prüft, ob die dynamische Antwortbedingung erfüllt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die

Lastverteilung des vorherigen Zeitraums durch Rückwärtsiteration angepasst, um die

Anpassungsmarge freizugeben. Die optimale Lôsung wird schrittweise durch mehrere

Iterationen erreicht.

S6: Berechnung der optimalen Lösung

Wiederholen Sie die obigen Schritte, bis der Lastbedarf und die dynamischer 602670

Reaktionsbedingungen für alle Zeiträume erfüllt sind. Schließlich erhält man die optimale

Lösung des gesamten Problems. Durch die kontinuierliche Anpassung der Lastverteilung und des Optimierungsalgorithmus wird schließlich die globale optimale Lösung für die dynamische wirtschaftliche Lastverteilung erreicht. Die Lösung erfüllt nicht nur die oberen und unteren

Generatorgrenzwerte, sondern auch die dynamischen Reaktionsraten, so dass ein stabiler

Betrieb des Systems bei verschiedenen Lastschwankungen gewährleistet ist.

Ausführungsform 2

Die charakteristische Funktion der Brennstoffkosten des Generators ist eine quadratische

Funktion der Generatorleistung, so dass das Problem der dynamischen optimalen Lastverteilung eines thermischen Kraftwerks als das folgende quadratische Programmierproblem ausgedrückt werden kann, das als OPT-MAIN definiert ist.

T N

Min >> (a, Dis +b,p,, +C;) t=1 i=l

N sb > p,=h, (f=1,2,..., 7) i=1 pl" < p,, « pi” (i=1,2,.., N,t=1,2,.., 7) —6, S Pin Du <6 (1=1,2,..., N,t =1,2,.., 7)

Dabei ist Fr der Lastbedarf zum Zeitpunkt t, a; , bund % sind die sekundären, primären bzw. konstanten charakteristischen Koeffizienten von Generator 1. Pi und Pi sind die minimalen und maximalen Leistungseinschränkungen von Generator 1, und 5 ist die dynamische Lastreaktionsrate von Generator i als Reaktion auf Laständerungen;

Definition 1: Die tatsächliche Laständerung, die vom Zeitpunkt t-1 bis zum Zeitpunkt t auftritt, ist Ta wobei OF, =F, “lhe,

Definition 2: Die maximal mögliche Anderungsrate der LeistungsgroBe des gesamten

N

N AS Ad = 25

Systems in jeder benachbarten Zeitperiode vs wobei FL;

Aus Definition 1 geht hervor, dass die Laständerung OL die gesamte Laständerung ist, die das gesamte System vom Zeitpunkt t-1 bis zum Zeitpunkt t erfüllen muss, während

Definition 2 zeigt, dass die gesamte dynamische Reaktionsfahigkeit Ady, des gesamten

Systems in jeder benachbarten Zeitperiode die Summe der Reaktionsfähigkeit 5 der an der

Lastverteilung beteiligten Erzeuger 1 ist. Diese Reaktionsfähigkeit umfasst die

Reaktionsfähigkeit bei Lastzunahme und die Reaktionsfähigkeit bei Lastabnahme, die in der gleichen Größenordnung liegen. Um den Anforderungen des Lastwechsels und der dynamischen Reaktionsfähigkeit des Gesamtsystems gerecht zu werden, muss geprüft werden,

SP AS LU602670 ob * und vs den Lastwechsel des Systems jederzeit gleichzeitig bewältigen können, und falls nicht, sollten entsprechende Lastanpassungsmaßnahmen ergriffen werden. up

Definition 3: Die maximal mögliche Lastzunahme von Generator 1 zum Zeitpunkt t, Pur , up __ : max _ down wobei © 7 min(p, Di 6) . Die maximal mögliche Lastabnahme zum Zeitpunkt t, Pis , . pP" =min(p,, — p"",6) …. . . . wobei 7 pel 44 ? 47 Die maximal mögliche Lastabnahme von Generator 1 zum

Zeitpunkt t, D, wobei E. up down

Pit und P+ sindin jeder Zeitperiode positiv.

Der mögliche Bereich des dynamischen Lastverhaltens in jeder Zeitperiode t wird durch zwei Randbedingungen begrenzt. Die eine ist der obere Grenzwert Pi und der untere

Grenzwert Pi jedes Generators, die andere ist die Steigerungs- oder Verringerungsrate 5 up down der Reaktion jedes Generators. Pis und % in Definition 3 sind also spezifische Ausdrücke für diese Anforderungen.

Definition 4: Die maximal mögliche Lastzunahme für das gesamte System zum Zeitpunkt t,

N op VE = gi? * , wobei i=l . Die maximal mögliche Lastabnahme fiir das gesamte System zum < de vp CVE =

Zeitpunkt t, * , wobel i=1

VE und VE sind in jeder Zeitperiode positiv.

Die Lastschwankung des gesamten Systems sollte in jedem Zeitraum zwischen der . qe VP’ rs VP maximal moglichen Lastzunahme * und der maximal möglichen Lastabnahme t liegen. Außerhalb dieses Bereichs ist das System wahrscheinlich nicht in der Lage, auf die dynamischen Laständerungen in diesem Zeitraum zu reagieren, und die Berechnung wird wiederholt, indem von einem der vorhergehenden Zeiträume ausgehend die in diesem Patent beschriebene Methode angepasst wird.

Aus den obigen Ausführungen wird ersichtlich, dass die dynamische Online-Lastplanung in jedem festen Zeitraum !<7 die folgenden Bedingungen erfüllen muss: < + .

Wenn Oly, > 0 sollte Oly, SVE erfüllt sein; oP, |< VP" .

Wenn © Fs < 0 sollte | Rt | ‘ erfüllt sein.

Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, müssen entsprechende Anpassungen vorgenommen werden.

Definieren Sie die neu hinzugefügten Nebenbedingungen als die folgenden statischer /602670

Nebenbedingungen für eine einzige Zeitperiode, bezeichnet als OBJ(t)

N . N > pn < Pe, < > pr i=l i=l

VO, SPS VÖ

Das Primäroptimierungsproblem OPT-MAIN für die dynamische Lastverteilung muss auch gleichzeitig die oben genannten statischen Nebenbedingungen OBJ) in allen

Zeitraumen erfiillen.

Definition 5: Für die Zeitperiode k, in der die Last ansteigt, wird die Zeitperiode, in der die dynamische Reaktion nicht möglich ist, als Tew bezeichnet, und die Zeitperiode, in der die dynamische Reaktion möglich ist, wird als Lier bezeichnet.

ÖP >0

Die spezifischen Beurteilungsbedingungen sind, dass wenn ‘ (d.h., die Last steigt vom Zeitraum k-1 bis zum Zeitraum k) und OF > VE, (d.h., die Last steigt mehr als die maximal mögliche Steigerungsrate der zulässigen Last VE ), dann kann sie nicht dynamisch auf die Laststeigerung im Zeitraum k reagieren. Dies sind die Bedingungen fur Tew Der . . . . . . . . ., 6P,,-VR

Differentialanteil, der zu diesem Zeitpunkt nicht dynamisch reagieren kann, ist

Um die Moglichkeit einer dynamischen Lastanpassung zum Zeitpunkt k zu realisieren, ist es notwendig, einige der relevanten Motorblocklasten, die vor dem Zeitpunkt k an der oberen

Grenze der Generatorleistung festgelegt wurden, zu entlasten, um den Spielraum der oberen

Grenzlastanpassung zu entspannen. < VP’ € . .

Wenn Oly >0 und Obs < VE, übereinstimmen, kann das System dynamisch auf eine

Lastzunahme zum Zeitpunkt k reagieren. Dies sind die Bedingungen fiir Tix .

Zu diesem Zeitpunkt müssen keine Anpassungen an den relevanten

Motorblocklastzuweisungen vor dem Zeitpunkt k vorgenommen werden.

Definition 6: Für den Zeitraum k, in dem die Last abnimmt, wird der Zeitraum, in dem es nicht möglich ist, dynamisch zu reagieren, als Tew bezeichnet, während der Zeitraum, in dem es moglich ist, dynamisch zu reagieren, als Tr bezeichnet wird. . . oh, <0 . .

Die spezifischen Beurteilungsbedingungen lauten: Wenn ‘ (d. h., die Last nimmt vom Zeitraum k-1 bis zum Zeitraum k ab) und | OF ia I< VE (d. h., die Last nimmt stärker ab als die maximal mögliche Verringerungsrate der zulässigen Last), dann ist es nicht môglich-V602670 dynamisch auf den Rückgang der Last zum Zeitpunkt k zu reagieren. Dies sind die

Bedingungen für Ten . Der Differentialanteil, der zu diesem Zeitpunkt nicht dynamisch reagieren kann, ist VE 19 Fra

Um die Môglichkeit einer dynamischen Lastanpassung zum Zeitpunkt k zu verwirklichen, muss die Lastzuweisung für den betreffenden Motorblock vor dem Zeitpunkt k erhôht werden, um den Spielraum für eine geringere Lastanpassung zu verringern.

LL . > VP- .

Ahnlich verhält es sich, wenn ST <0 und Oli = VE, , dann kann es dynamisch auf

Lastsenkungen zum Zeitpunkt k reagieren. Dies sind die Bedingungen für Tex .

Zu diesem Zeitpunkt ist keine Anpassung der zugehôrigen Motorgruppenlastzuweisung vor dem Zeitpunkt k erforderlich.

Definition 7: Die Menge der Zeiträume, für die eine dynamische Reaktion nicht môglich ist, ist die Menge der Summen von Ten und Ten , bezeichnet mit Ten A . Die

Menge der Zeiträume, für die eine dynamische Reaktion môglich ist, bezeichnet mit

Por = Ter Oley

Offensichtlich kann Kelin in Keli umgewandelt werden, wenn die Last an mehreren Punkten ab einem geeigneten Zeitraum vor dem Punkt K angepasst wird, wenn die

Begegnung den Punkt Kelin erreicht.

Definition 8: Die statische Lastverteilung bezieht sich auf den folgenden

Optimierungsprozess, der mit OPT _STA(t|i€V)) bezeichnet wird:

Min} (a,p;, + b.p;, + C;) ily sb Dp, =P) icy

PS PSP) il; wobei Vi die Menge der Kombinationen der betrachteten Motoren ist.

Die obige Berechnung kann mit der herkömmlichen iso-inkrementellen

Kraftstoffberechnungsmethode gelöst werden, da sie die Ober- und Untergrenzen der

Erzeugungsbeschränkungen der Lastbilanz zum Zeitpunkt t berücksichtigt.

Definition 9: Der Zeitraum j, der dem Zeitraum t am nächsten liegt und in dem eine dynamische Reaktion durch eine Anpassung erreicht werden kann, die dem Zeitraum Tew entspricht, in dem eine Lastreaktion nicht erreicht werden kann, wird als möglicher Zeitraum fur die Anpassung des Lastausgleichs bezeichnet und mit DI) Tin bezeichnet.

Definition 10: Der dem Zeitraum t nächstgelegene Zeitraum j, in dem eine dynamisch&Y802670

Reaktion durch eine Anpassung erreicht werden kann, die dem Zeitraum Tew entspricht, in dem eine Lastreaktion nicht erreicht werden kann, wird als Zeitraum der

Lastreduzierungsgleichgewichtsanpassungsmôglichkeit bezeichnet und mit DJ 0) Ten bezeichnet.

Der iterative Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus spielt eine Schlüsselrolle bei der

Optimierung der dynamischen wirtschaftlichen Lastverteilung von

Wärmekraftwerkskomplexen unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten.

Durch die dynamische Anpassung der Lastverteilung wird eine Problemlösung bei

Lastschwankungen erreicht, um einen stabilen Systembetrieb zu gewährleisten und die

Brennstoffkosten zu minimieren.

Im Planungsprozess wird die erste Vorwärtsiteration durchgeführt. Diese Phase beginnt mit dem Anfangszeitpunkt und berechnet schrittweise das Lastverteilungsschema für jede

Zeitperiode. Das Hauptziel der Vorwärtsiteration besteht darin, die oberen und unteren

Leistungsbeschränkungen des Generators zu erfüllen und gleichzeitig zu versuchen, die

Lastschwankungen in jedem Zeitfenster innerhalb der dynamischen Reaktionsfähigkeit des

Systems zu halten. Wenn in diesem Fall die Lastschwankung in einem Zeitabschnitt die dynamische Reaktionsrate des Generators übersteigt, wird dieser Zeitabschnitt als „nicht reaktionsfähiger Zeitabschnitt“ bezeichnet. Dies bedeutet, dass das aktuelle

Lastzuweisungsschema die dynamischen Reaktionsbedingungen nicht erfüllen kann, was zu einer Instabilität des Systems führen kann und weitere Anpassungen erfordert.

Als nächstes wird eine Rückwärtsiteration eingeleitet, um das obige Problem zu lösen. Bei der Rückwärtsiteration wird ausgehend von der aktuellen Zeitspanne, in der das Problem auftritt, nach einer Zeitspanne gesucht, die eine ausreichende dynamische Anpassungsmarge ermöglicht. Der Zweck dieser Rückwärtsanpassung besteht darin, eine ausreichende dynamische Anpassungsmarge im System freizusetzen, um die dynamischen

Reaktionsbedingungen im aktuellen und den folgenden Zeiträumen zu erfüllen, indem die

Lasten in den vorherigen Zeiträumen umverteilt und optimiert werden.

Im Falle eines Lastanstiegs kann die Rückwärtsiteration erfordern, dass die

Generatorleistung in den zurückverfolgten Perioden reduziert wird, um eine ausreichende

Reaktionsfähigkeit für nachfolgende Lastanstiege zu gewährleisten. Ahnlich verhält es sich, wenn die Lastabnahme die Reaktionsfähigkeit übersteigt: Die Rückwärtsiteration passt die vorangegangenen Perioden an, indem sie die Generatorleistung erhôht. Diese Anpassung gewährleistet, dass die Laständerung in allen Perioden innerhalb der dynamischen

Reaktionsrate des Generators bleibt.

Der gesamte Prozess wird in mehreren Zyklen durch den iterativen

Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus durchgeführt, der die Lastverteilung wiederholt anpasst, um ein Gleichgewicht zwischen lokaler Anpassung und globaler Optimierung zu finden. Durch diesen Ansatz ist der Algorithmus in der Lage, sich schrittweise der globalen optimalen Losung zu nähern, die die dynamischen Reaktionsbedingungen des Generators erfüllt und die

Brennstoffkosten minimiert. Diese iterative Optimierung verbessert nicht nur die

Anpassungsfähigkeit des Systems an Lastschwankungen, sondern erhöht auch die Robustheit und Stabilität des Systems, so dass ein normaler Betrieb des Systems unter verschiedenen anormalen Betriebsbedingungen gewährleistet ist. LU602670

Der iterative Vorwärts-Rückwärts-Algorithmus in der vorliegenden Erfindung erreicht eine

Win-Win-Situation für das System in Bezug auf wirtschaftliche Vorteile und Stabilität durch die

Anpassung und Optimierung der dynamischen Lastverteilung und löst effektiv das Problem der dynamischen und wirtschaftlichen Lastplanung für eine Gruppe von Wärmekraftwerken. Durch die kontinuierliche iterative Optimierung reagiert es erfolgreich auf die Herausforderung drastischer Lastschwankungen und bietet eine starke Garantie für den effizienten und stabilen

Betrieb des Stromsystems.

Die oben dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen lediglich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. In den bevorzugten

Ausführungsformen sind weder alle Einzelheiten erschöpfend wiedergegeben, noch beschränken sie die Erfindung auf die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen.

Offensichtlich können viele Modifikationen und Variationen in Übereinstimmung mit dieser

Beschreibung vorgenommen werden. Diese Ausführungsformen werden in dieser Beschreibung ausgewählt und speziell beschrieben, um die Prinzipien und praktischen Anwendungen der vorliegenden Erfindung besser zu erklären, so dass die Fachleute auf dem Gebiet, zu dem sie gehört, die Erfindung gut verstehen und nutzen können. Die vorliegende Erfindung ist nur durch die Ansprüche und deren gesamten Umfang und Äquivalente begrenzt.

Claims (7)

Ansprüche LU602670

1. Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken unter Berücksichtigung der dynamischen Reaktion der Einheiten, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: S1: Definition einer Brennstoffkostenfunktion, einer Ausgangsleistungsbeschränkung und einer dynamischen Reaktionsratenbeschränkung für jeden Generator als Basisparameter eines Optimierungsmodells; S2: Berechnung des Betrags der Laständerung in einer angrenzenden Zeitperiode auf der Grundlage der Lastkurve des nächsten Tages, die durch die Lastprognose gegeben ist, und Vergleich mit der gesamten dynamischen Reaktionsfähigkeit des Systems; wenn der Betrag der Laständerung die dynamische Reaktionsfähigkeit des Systems übersteigt, Auslösung eines Lastanpassungsmechanismus auf der Grundlage einer Hin- und Her-Iteration; S3: Unter der Bedingung, dass die Leistungsbeschränkungen des Generators erfüllt werden, wird das statische optimale Lastzuweisungsschema, das den aktuellen Lastbedarf erfüllt, durch den Optimierungsalgorithmus gelöst, um die Gesamtbrennstoffkosten des Generators zu minimieren; S4: Auf der Grundlage der statischen Optimierungsergebnisse wird geprüft, ob die dynamischen Reaktionsbedingungen der Erzeugungseinheit erfiillt sind; falls nicht, wird die Lastzuweisung zu historischen Zeitpunkten angepasst, um die dynamische Anpassungsmarge freizusetzen und sicherzustellen, dass die dynamischen Reaktionsbedingungen zum aktuellen Zeitpunkt erfüllt sind; S5: Anwendung der Vorwärtsiteration und der Rückwärtsiteration in Kombination mit der Berechnung der Vorwärts- und Rückwärtsiteration zur schrittweisen Optimierung der Lastverteilung in jedem Zeitraum; die Vorwärtsiteration beginnt mit einem bestimmten Zeitpunkt und berechnet und überprüft schrittweise die Lastverteilung in ihrem Zeitraum in Rückwärtsrichtung; Die Rückwärtsiteration geht vom aktuellen Zeitpunkt, der die dynamische Reaktionsrate nicht erfüllt, zum ersten Zeitpunkt zurück, der ausreicht, um die dynamische Anpassungsmarge freizugeben, und passt die Lastzuweisungen zu diesem Zeitpunkt und bis zum aktuellen Zeitpunkt an, so dass die Lastzuweisungen zu dem Zeitpunkt, der die dynamische Reaktionsrate nicht erfüllt, die dynamischen Reaktionsbedingungen wieder erfüllen können; S6: Wiederholung der iterativen Optimierungsberechnung vom Startzeitpunkt bis zum Endzeitpunkt, bis die Anforderungen erfüllt sind; Ausgabe eines Lastzuteilungsschemas, das letztendlich alle Beschränkungen erfüllt, wobei sichergestellt wird, dass die Gesamtbrennstoffkosten des Generators minimiert werden, während die Systemlastanforderung und die dynamischen Reaktionsbeschränkungen erfüllt werden.

2. Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Schritt SI insbesondere die folgenden Unterschritte umfasst:

S1.1: Die charakteristische Funktion der Brennstoffkosten des Generators ist als eine quadratische Funktion der Form definiert: T N S = > > (a, Pi. + b,p;, + ¢,) t=1 i=l p- 7602070 wobei / die gesamten Erzeugungskosten, Pis der Lastbedarf zum Zeitpunkt t, a. 7 und “ die sekundären, primären bzw. konstanten charakteristischen Koeffizienten von Generator i und 5 die dynamische Lastreaktionsrate von Generator i als Reaktion auf die Laständerung sind;

S1.2: Definieren Sie die minimale Leistungsgrenze Pi und die maximale Leistungsgrenze Pi des Generators: N sb X Da =F, (f=1,2,...,7) i=1 psp, <p (1=1,2,..., N; t=1,2,..., T) —6, S Day 7 Pis <0 (1=1,2,..., N,1 =1,2,.., T) Pi und Pi sind die minimalen und maximalen Leistungseinschränkungen für Generator 1, um sicherzustellen, dass die Generatorleistung innerhalb eines sicheren Bereichs arbeitet; up

S1.3: Definieren Sie die maximale Steigerungsrate Pis und die maximale ion Verringerungsrate ‘der Generatorlastreaktion, wobei: Bir = min(p =p, 1,6) Pr" = min(p, — P°",6) Sicherstellen, dass die Änderungsrate der Generatorleistung innerhalb seines dynamischen Ansprechvermögens liegt; . A “ oF,

S1.4: Bestimmen der tatsächlichen Laständerung * und der gesamten dynamischen . A A6 . . oo . Reaktionsfähigkeit Ds des Systems in einer angrenzenden Zeitperiode, wobei N SP, =P, Po AS Z0 RR TRE i=1 eine Beurteilungsgrundlage für die nachfolgende Prüfung der dynamischen Reaktionseinschränkung bilden.

3. Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt S2 insbesondere die folgenden Teilschritte umfasst:

S2.1: Berechnen Sie die tatsächliche Laständerung des Systems während der benachbarten . . . . . . . oP Zeiträume, die maximal mögliche Laststeigerungsrate von Generator 1 im Zeitraum t, Rt . @! =min(p”"—Pp,,,6,) . . y . wobei 7% i 11° ; und die maximal mögliche Lastverringerungsrate von down down __ : min S LU602670 Generator i im Zeitraum t, +, wobei P+ 7 mini 7 Pi ). . . 4 SOU: N ôP, . .

S2.2: Vergleichen Sie die tatsächliche Laständerung * mit der gesamten dynamischen Reaktionsfähigkeit des Systems Ady, . Die maximal mögliche Laststeigerungsrate fur das N op VE =D ai? gesamte System zum Zeitpunkt t, * , wobei i=l ; und die maximal mögliche < de . VP" CVE =e Lastsenkungsrate für das gesamte System zum Zeitpunkt t, * , wobei is ;

S2.3: Die Laständerung des Gesamtsystems in jedem Zeitraum sollte zwischen der maximal môglichen Laststeigerungsrate VE und der maximal moglichen Lastsenkungsrate VE gesteuert werden, d.h.: < + Wenn Oly, > 0 sollte OF, SVP erfullt sein; OP, VP . Wenn Oly, < 0 sollte | Rt | SE erfüllt sein; Wenn die obigen Bedingungen nicht erfüllt sind, bedeutet dies, dass die Anforderungen an die dynamische Reaktion in der aktuellen Zeitperiode nicht erfüllt werden können und eine Lastanpassung durchgeführt werden muss, d.h. ein Zurückgehen auf den ersten Zeitpunkt, der ausreicht, um die dynamische Anpassungsmarge bis zum aktuellen Zeitpunkt freizugeben, um die Lasten neu zu verteilen, um alle Arten von statischen und dynamischen Beschränkungen bis zur Zeitperiode mit Hilfe der dynamischen Anpassungsmarge zu befriedigen.

4. Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt S3 insbesondere die folgenden Unterschritte umfasst:

S3.1: Definition der Randbedingungen des statischen und dynamischen Optimierungsproblems für die Zeitperiode t unter der Bedingung, dass die oberen und unteren Generatorrandbedingungen erfüllt sind:

N . N VO i=l i=l VO, SPS VÖ N N > (p,, —(f —1)6;) = Pr = Sp. + (f -1)o,) i=] i=1

S3.2: Lösen Sie das folgende statische Optimierungsproblem zur Minimierung der Gesamtkosten der thermischen Stromerzeugungsflotte im System mittels isoinkrementeller Brennstoffberechnungen:

Min)’ (a,p}, + b.p;, + C;) 0602070 ieVr s.b > Du =F (1) icly P™() <p, <P"*() Ger; wobei ”* eine Kombination aus allen oder einem Teil des betrachteten Maschinenparks ist

5. Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt S4 insbesondere die folgenden Unterschritte umfasst:

S4.1: Auf der Grundlage des Ergebnisses der statischen Lastzuweisung wird geprüft, ob die dynamischen Reaktionsbedingungen der aktuellen Zeitperiode erfüllt sind; für die Zeitperiode k, in der die Last ansteigt, wird die Zeitperiode, in der die dynamische Reaktion nicht moglich ist, als Tew bezeichnet, und die Zeitperiode, in der die dynamische Reaktion 44: TE, möglich ist, als **; Die spezifischen Beurteilungsbedingungen lauten: Wenn Ol >0 und Obs > VE, , dann ist es nicht in der Lage, dynamisch auf einen Lastanstieg im Zeitfenster Tew zu

Ha . SP, -VP; . . . reagieren; dies sind die Bedingungen für ; ; der Anteil der Differenz, bei dem es nicht dynamisch reagieren kann, ist D; dies ist auch die entsprechende dynamische Anpassungsmarge; Für den Zeitraum k, in dem die Last reduziert wird, wird der Zeitraum, in dem die dynamische Reaktion nicht möglich ist, als Lew bezeichnet, während der Zeitraum, in dem die dynamische Reaktion möglich ist, als Tir bezeichnet wird; Die spezifische Beurteilungsbedingung ist, dass Oly <0 und [0 psa [< VE nicht dynamisch auf eine Lastreduzierung zum Zeitpunkt K reagieren konnen; dies sind die Bedingungen für Te ; der Differenzanteil, der zu diesem Zeitpunkt nicht dynamisch reagieren

.. VB —|6P,, | . . 4 kann, ist +! was die entsprechende dynamische Anpassungsmarge ist;

S4.2: Die Anforderungen an die dynamische Reaktion für den aktuellen Zeitraum werden erfüllt, indem die Lastverteilung im vorhergehenden oder früheren Zeitraum angepasst wird,

. . < VP, wodurch die Anpassungsspielraume freigesetzt werden; wenn Ol > 0 und OF =< VE, erfüllt sind, kann das System dynamisch auf einen Anstieg der Last zum Zeitpunkt k reagieren; dies sind die Bedingungen für Ler ;

Zu diesem Zeitpunkt ist keine Anpassung der Lastverteilung der betreffenden Motorgruppé 602670 vor dem Zeitpunkt k erforderlich; > Vp- Wenn Ol <0 und Obey 2 VE, , dann kann er zum Zeitpunkt K dynamisch auf einen Lastabfall reagieren; dies sind die Bedingungen für Tir ; Zu diesem Zeitpunkt sind keine Anpassungen der Lastverteilung des betreffenden Motorblocks vor dem Zeitpunkt k erforderlich.

6. Ein dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Schritt S5 insbesondere die folgenden Unterschritte umfasst:

S5.1: Ausgehend von einem Anfangszeitpunkt, allmähliche Berechnung der Lastzuweisung für jeden Zeitschlitz und Überprüfung, ob die dynamische Antwortbedingung erfüllt ist; Berechnung der Lastzuweisung für den aktuellen Zeitschlitz gemäß den Schritten S1-S4; wenn die dynamische Antwortbedingung nicht erfüllt werden kann, wird der aktuelle Zeitschlitz als „Zeitschlitz, für den eine dynamische Antwort nicht möglich ist“ aufgezeichnet; Die Menge der Zeitschlitze, die nicht dynamisch reagieren können, ist die Menge der Summe von Ten und Ten , die als Ten = Ten Dien bezeichnet wird, und die Menge der

. . . . . _ . T,, =T/, UT, . Zeitschlitze, die dynamisch reagieren können, wird als “57 FT 77 bezeichnet;

SS.2: Für Ten wird vom aktuellen Zeitpunkt bis zum nächstgelegenen „möglichen Zeitraum für die Anpassung des Lastausgleichs“ oder „möglichen Zeitraum für die Anpassung des Lastausgleichs“ zurückgegangen. Durch die Anpassung der Lastverteilung in der Zeitspanne von diesem Zeitraum bis zum aktuellen Zeitpunkt wird die Anpassungsmarge freigegeben, so dass die dynamischen Reaktionsbedingungen für den aktuellen Zeitraum erfüllt werden.

7. Fin dynamisches und wirtschaftliches Lastplanungsverfahren für eine Gruppe von Wärmekraftwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt S6 insbesondere die folgenden Unterschritte umfasst:

S6.1: Wiederholung der Schritte S1-S5, allmähliche Annäherung an die optimale Lösung, bis der Lastbedarf und die dynamischen Reaktionsbeschränkungen aller Zeiträume erfüllt sind;

S6.2: Ausgeben eines endgültigen Lastzuweisungsschemas, um sicherzustellen, dass die Gesamtbrennstoffkosten des Generators minimiert werden, während die oberen und unteren Generatorbeschränkungen und die dynamischen Reaktionsbeschränkungen erfüllt werden.