一种冷热电三联供机组状态优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种冷热电三联供机组状态优化控制方法。本发明专利技术的方法包括：首先通过采集设备实时获取各类数据信息，校验冷热电三联供机组内部状态并保证其始终运行在最佳状态下。其次，调用粒子群算法求解经济性最优化问题，并生成对机组的气阀导向的调控指令，完成冷热电三联供机组全运行域的状态优化控制。本发明专利技术技术方案能够结合内燃机排烟量、内燃机排烟温度、内燃机缸套水温度的环境信息，实时判断机组的实际运行情况，实现全调控周期内状态转移过程的可观可控；经过计算所得到的控制方法可跟随负荷波动以及现货价格的波动情况，使机组内部状态及其转移过程处于最优状态，利于设备的长时间持续运行。设备的长时间持续运行。设备的长时间持续运行。

【技术实现步骤摘要】
一种冷热电三联供机组状态优化控制方法


[0001]本专利技术涉及微网优化控制
，具体涉及一种冷热电三联供机组状态优化控制方法。

技术介绍

[0002]冷热电三联供机组通过余热回收利用实现能源梯级综合高效利用，在电力现货市场背景下，如何根据电力现货价格的波动，在满足供冷供热实时需求以及保证自身运行状态最优的同时又能够获取最高的发电收益，是冷热电三联供机组运营过程中的核心问题。为实现冷热电三联供机组在全调控周期内的状态及其转移过程整体处于实时最佳状态，能够满足供冷供热的实时需求的同时，并实现冷热电三联供机组发电收益的最大化，必须在优化控制过程中量化分析冷热电三联供机组的状态及其控制方法。
[0003]国内外学者对冷热电三联供机组经济运行的控制模型进行了深入的研究。文献《内燃机及其热电联产系统的典型变工况解析特性》（何晓红，蔡睿贤．内燃机及其热电联产系统的典型变工况解析特性[J]．工程热物理学报，2008，(02)：191－194．）提出了内燃机热电联产系统典型变工况计算方法，为冷热电三联供机组的控制提供了理论基础；在此基础上，《冷热电联供微网优化调度通用建模方法》（王成山，洪博文，郭力，等．冷热电联供微网优化调度通用建模方法[J]．中国电机工程学报，2013，33(31)：26－33．）提出的动态经济调度模型被应用于冷热电三联供系统的控制，提高了系统的灵活性、鲁棒性、快速性和控制精度。学界基于对冷热电三联供机组不同的控制目标展开研究，《微燃机三联供机组的多变量鲁棒自适应负荷跟踪控制》（潘蕾，张俊礼，沈炯，等．微燃机三联供机组的多变量鲁棒自适应负荷跟踪控制[J]．中国电机工程学报，2017，37(23)： 6934
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6942．）提出采用鲁棒自适应控制方法改善冷热电三联供机组的负荷跟踪性能，《考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究》（赵海彭，苗世洪，李超，等．考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究[J]．中国电机工程学报，2022，42(02)：573
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589．）考虑热电耦合响应特性优化供给侧的售能价格和需求侧的设备参数。而冷热电三联供机组的控制常常是多目标优化问题，《采用模糊自修正粒子群算法的碳排放权交易冷热电多目标调度》（周任军，李绍金，陈瑞先，等．采用模糊自修正粒子群算法的碳排放权交易冷热电多目标调度[J]．中国电机工程学报，2014，34(34)：6119
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6126．）提出了需要综合考虑机组运行的经济、气候、排放、建筑等因素进行协同优化。随着冷热电三联供技术应用范围的扩大，《基于储能电站服务的冷热电多微网系统双层优化配置》（吴盛军，李群，刘建坤，等．基于储能电站服务的冷热电多微网系统双层优化配置[J]．电网技术，2021，45(10)：3822－3832.）提出的基于储能电站的系统优化得到了研究，在技术层面，《虚拟电厂源荷双侧热电联合随机优化调度》（袁桂丽，贾新潮，房方，等.虚拟电厂源荷双侧热电联合随机优化调度[J]．电网技术，2020，44(08)：2932－2940．）研究应用虚拟电网技术进行源荷双侧热电联合优化调度，以最大化期望的经济效益。
[0004]以上控制模型与控制策略，无法结合内燃机排烟量、内燃机排烟温度、内燃机缸套
水温度的环境信息，实时判断机组的实际运行情况，难以保障冷热电三联供机组的内部状态及其转移过程在整个运行调控过程中实时处于最优，显然不利于冷热电三联供机组的持续运行。同时，上述模型无法考虑实时的负荷波动以及现货价格的波动情况，无法精准高效地实现经济运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种冷热电三联供机组状态优化控制方法，能够基于信息物理融合的方法建立冷热电三联供机组的状态空间控制模型，能够结合内燃机排烟量、内燃机排烟温度、内燃机缸套水温度的环境信息，实时判断机组的实际运行情况，实现全调控周期内状态转移过程的可观可控；同时所提的控制策略可跟随负荷波动以及现货价格的波动情况，使机组内部状态及其转移过程处于最优状态，利于设备的长时间持续运行。
[0006]本专利技术提供一种冷热电三联供机组状态优化控制方法，包括：（1）第一步，在调控开始时刻，数据采集设备通过传感设备采集设备输出有功功率信息、内燃机排烟量、内燃机排烟温度、内燃机缸套水温度的环境信息，通过网络获取气价信息、现货市场实时电价、是否执行考核信息、冷负荷信息、热负荷信息以及电负荷信息；（2）第二步，根据获取的数据信息校验冷热电三联供机组内部状态结果是否处于最优状态；首先，针对冷热电三联供机组各部件的负载情况以及现货市场是否参与调控过程对其划分状态，设为发电机轻载状态的上限阈值，为发电机适度负载的上限阈值， 为大型锅炉轻载状态的上限阈值，为大型锅炉适度负载的上限阈值，为烟气热水型溴化锂机组轻载状态的上限阈值，为烟气热水型溴化锂机组适度负载的上限阈值；同时设定
ꢀ“
light loaded”（即是轻载状态）、“moderate loaded”（即是适度负载状态）、“fully loaded”（即是满载状态）、“downtime”（即是停机状态）为各部件可能处在的状态，“involved”（参与）、“uninvolved”（不参与）为电力现货市场的状态，则：对发电机的状态作如下规定：对大型锅炉的状态作如下规定：对烟气热水型溴化锂机组的状态作如下规定：
对电力现货市场是否参与机组调控的状态作如下规定：其中，是冷热电联产工况下的发电功率(单位为kW)，是单独发电工况下的发电功率(单位为kW)；和为机组冷热电联产时的制热量(单位为kW)和单独制热时的制热量(单位为kW)；和为机组冷热电联产时的制冷量(单位为kW)和机组单独制冷时的制冷量单位为(kW)；为从电力现货市场购买的电功率（单位为KW）；其次，结合实际运行环境信息对冷热电三联供机组的内部状态划分，具体划分为：好(good)、中(medium)和差(poor)三个状态，具体描述如下：具体描述如下：具体描述如下：具体描述如下：具体描述如下：具体描述如下：其中，为冷热电三联供机组的内部状态， 为内燃机排烟量(单位为kg/s)，为内燃机排烟温度(单位为℃)，为内燃机缸套水温度(单位为℃)；所述下标
“”
表示当前调控时刻，所述下标
“”
表示上一调控时刻；若冷热电三联供机组内部状态处于“good”，则进入下一步；若否，则通过调节负荷率，根据冷热电三联供机组负荷率
‑
内部状态关系将机组状态调整至“good”，具体为：
ꢀꢀꢀ
其中，为内燃机排烟温度(单位为℃)，为内燃机缸套水温度(单位为℃)，为内燃机排烟量(单位为kg/s)，PLR为内燃机的部分负荷率。
[0007]（3）第三步：计算中心根据采集到的数据，以冷热电三联供机组的内部状态为边界条件，调用粒子群算法求解经济性最优化问题；设定目标函数，具体如下所示：其中，表示调控时段内的机组燃料成本（单位为元）；表示某种负荷（电负荷、冷负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷热电三联供机组状态优化控制方法，其特征在于，包括：步骤一：在调控开始时刻，数据采集设备通过传感设备采集设备输出有功功率信息、内燃机排烟量、内燃机排烟温度、内燃机缸套水温度的环境信息，通过网络获取气价信息、现货市场实时电价、是否执行考核信息、冷负荷信息、热负荷信息以及电负荷信息；步骤二：根据获取的数据信息校验冷热电三联供机组内部状态结果是否处于最优状态；若是，则进入下一步；若否，则通过调节负荷率，根据冷热电三联供机组负荷率
‑
内部状态关系将机组状态调整至“good”；步骤三：计算中心根据采集到的数据，以冷热电三联供机组的内部状态为边界条件，调用粒子群算法求解经济性最优化问题，并生成调控指令；步骤四：控制系统接收调控指令并对机组的气阀导向进行控制，使机组自动沿着决策的结果改变运行状态，最后判断调控是否结束，若未结束，则等待下一个调控时刻。2.根据权利要求1所述的冷热电三联供机组状态优化控制方法，其特征在于：将冷热电三联供机组设备出力信息和环境气温纳入机组运行状态的划分中，可实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，张凡，马溪原，姚森敬，杨铎烔，陈元峰，俞靖一，黄言璐，张子昊，陈炎森，许一泽，李卓环，包涛，程凯，周悦，王鹏宇，吴子盈，吴冕，吴耀峰，严雯，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：