燃氣?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃氣?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方法，包括以下步驟：S1，搭建燃氣?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組在線監(jiān)測與經(jīng)濟運行系統(tǒng)，采集機組的測點參數(shù)；S2，利用聚類算法對所述機組的運行工況進行分類后篩選得到N個穩(wěn)定運行工況類，并將能反映所述機組的運行工況的所述測點參數(shù)分散到不同的所述穩(wěn)定運行工況類；S3，針對每個所述穩(wěn)定運行工況類，對所述測點參數(shù)進行優(yōu)化值的數(shù)據(jù)挖掘，得到每個所述穩(wěn)定運行工況類的優(yōu)化值，計算所述優(yōu)化值的置信度，根據(jù)所述置信度確定每個所述穩(wěn)定運行工況類的最終優(yōu)選值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有利于提高機組經(jīng)濟運行水平等優(yōu)點。
【專利說明】
燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行 工況優(yōu)化值的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國進行電力體制改革之后，實行"廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)"的政策，各發(fā)電公司必須 致力于提高機組運行的經(jīng)濟性，有效地降低發(fā)電成本，提高經(jīng)濟效益，增強企業(yè)在電力市場 中的競爭力，所以提高機組運行的經(jīng)濟性，節(jié)約發(fā)電成本是非常重要的。改善發(fā)電效率的最 好辦法就是技術(shù)革新，提高發(fā)電設(shè)備的性能，但是技術(shù)的升級需要花費很大的財力和物力， 是一個漫長而復(fù)雜的過程。那么在現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備的基礎(chǔ)上，要提高機組運行的經(jīng)濟性，就要 想辦法改善機組運行管理水平，優(yōu)化機組的運行方式，減少電力生產(chǎn)過程中的能量損失，從 而降低單位發(fā)電量的煤耗量，提高發(fā)電機組的經(jīng)濟運行水平，這是一個可行的、短期就能見 成效的方法。
[0003] 燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組由于具有節(jié)約能源、改善環(huán)境等綜合效應(yīng)，受到各國 政府高度重視并給予政策支持和法規(guī)保護。近年來隨著能源結(jié)構(gòu)的逐漸合理化和環(huán)保要求 的逐步提高，將高爐煤氣作為燃料引入燃氣發(fā)電從而合理利用能源為國內(nèi)外有識之士所注 目，并逐步形成市場。目前在國內(nèi)外采用高爐煤氣作為燃料，而且燃用單一高爐煤氣的燃氣 機組不多。另外高爐煤氣具有熱值低、含塵量大的特點，其機組結(jié)構(gòu)與常規(guī)燃機也有一定的 區(qū)別。
[0004] 為了提高機組運行的經(jīng)濟性，可以利用數(shù)據(jù)挖掘的方法得到機組運行工況的最優(yōu) 值，從而指導(dǎo)機組的運行生產(chǎn)。但是，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘方法主要以火電機組為研究對象，對 數(shù)據(jù)進行簡單的分類、統(tǒng)計等，并不能真正發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后蘊含的規(guī)律。目前，現(xiàn)有技術(shù)中公 開了一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多目標多約束優(yōu)化調(diào)度的方法，包括以下步驟:1、建 立某時段的機組多目標負荷分配優(yōu)化問題數(shù)學(xué)模型;2、設(shè)計所述時段多約束機組負荷優(yōu)化 目標函數(shù);3、基于蟻群算法設(shè)計多目標、多約束某時段的機組負荷優(yōu)化調(diào)度方案。雖然該方 法能夠在確保機組安全、環(huán)保運行的前提下，實時合理分配全廠各機組間負荷，但不能挖掘 并確定機組的運行工況優(yōu)化值，從而不能提高此類機組的經(jīng)濟運行水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種燃氣-蒸汽聯(lián)合 循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方法，包括以下步驟： [0008] S1，搭建燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組在線監(jiān)測與經(jīng)濟運行系統(tǒng)，采集機組的測點 參數(shù)；
[0009] S2,利用聚類算法對所述機組的運行工況進行分類后篩選得到N個穩(wěn)定運行工況 類，并將反映所述機組的運行工況的所述測點參數(shù)分散到不同的所述穩(wěn)定運行工況類；
[0010] S3,針對每個所述穩(wěn)定運行工況類，對所述測點參數(shù)進行優(yōu)化值的數(shù)據(jù)挖掘，得到 每個所述穩(wěn)定運行工況類的優(yōu)化值，計算所述優(yōu)化值的置信度，根據(jù)所述置信度與置信度 設(shè)定指標的比較結(jié)果確定每個所述穩(wěn)定運行工況類的最終優(yōu)選值。
[0011] 作為優(yōu)選，所述步驟SI中，所述測點參數(shù)包括實時發(fā)電機端出力、高爐煤氣的體積 流量、空氣壓縮機進口溫度、燃氣透平出口煙氣溫度和鍋爐出口煙氣的含氧量。
[0012] 作為優(yōu)選，所述步驟S2中，所述聚類算法是K-均值聚類算法。
[0013] 作為優(yōu)選，所述步驟S3還包括構(gòu)建數(shù)據(jù)挖掘指標和進行聚類目標；
[0014] 所述數(shù)據(jù)挖掘指標的公式如下：
[0015] MG=wi*Gi+W2*G2
[0016] 式中，MG為機組的數(shù)據(jù)挖掘指標，G1為機組的經(jīng)濟指標，奶為經(jīng)濟指標在機組數(shù)據(jù) 挖掘指標中的權(quán)重;G 2為機組的環(huán)境指標，W2為環(huán)境指標在機組數(shù)據(jù)挖掘指標中的權(quán)重；
[0017] 所述聚類目標是指在得到所述數(shù)據(jù)挖掘指標后，確定不同所述穩(wěn)定運行工況類的 所述數(shù)據(jù)挖掘指標的閾值，選取大于所述閾值的所述測點參數(shù)。
[0018] 作為優(yōu)選，所述步驟S3中，所述數(shù)據(jù)挖掘利用的方法是Apriori方法。
[0019]作為優(yōu)選，所述步驟S4中，所述置信度公式如下：
[0020] A B[c]
[0021] 式中，dc.i，Be/，且AflB= Φ，I表示進行所述數(shù)據(jù)挖掘的所有項集；
[0022] 所述置信度的定義為C = P(B|A)，該式表示，在A發(fā)生的事件中同時發(fā)生B的概率。
[0023] 作為優(yōu)選，所述置信度設(shè)定指標為100%。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點。
[0025] 1、實現(xiàn)對燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況最優(yōu)值的挖掘，能將挖掘結(jié)果用 于機組生產(chǎn)的指導(dǎo)，從而提高此類機組的經(jīng)濟運行水平；以置信度作為數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的評 判指標，得到的最終優(yōu)選值更能提高此類機組的經(jīng)濟運行水平。
[0026] 2、通過對多種測點參數(shù)的測量，使數(shù)據(jù)更加具體化和合理化。
[0027] 3、采用K-均值聚類算法，使運行工況的分類更加合理。
[0028] 4、構(gòu)建數(shù)據(jù)挖掘指標和進行聚類目標可以提高參與數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)的樣本數(shù)量和 有效性，從而提高數(shù)據(jù)挖掘質(zhì)量，使數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果更加具有實際意義。
[0029] 5、使用Apriori方法使數(shù)據(jù)挖掘更加合理。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明燃機機組運行工況優(yōu)化值的確定流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于 下述的實施例。
[0032] 實施例1:
[0033] 本實施例提供一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方法，分 為3個步驟：
[0034] Sl，收集機組運行的測點參數(shù)，如實時發(fā)電機端出力(機組負荷）、高爐煤氣的體積 流量、空氣壓縮機進口溫度、空氣壓縮機出口溫度、燃氣透平出口煙氣溫度和鍋爐出口煙氣 的含氧量。這里采集了某機組從2015年9月1日至2015年10月30日的49558組運行數(shù)據(jù)。部分 測點參數(shù)數(shù)據(jù)如表1所示。
[0035] 表1機組運行的測點參數(shù)數(shù)據(jù)分類
[0037] S2,根據(jù)選擇的機組運行狀態(tài)約束條件，利用k-means算法對機組的運行工況進行 分類，得到該機組的8個穩(wěn)定運行工況類。然后在以上采集的數(shù)據(jù)中，選取反映機組運行狀 態(tài)的測點參數(shù)，如實時發(fā)電機端出力（機組負荷）和高爐煤氣（例如低熱值煤氣）體積流量 等，再利用k-means算法將選取的49558組數(shù)據(jù)分散到不同的穩(wěn)定運行工況類。每個穩(wěn)定運 行工況類的中心值如表2所示。
[0038]表2穩(wěn)定運行工況類的中心值
[0040] 在得到機組的穩(wěn)定運行工況類后，選擇工況1，進行該工況下優(yōu)化值的分析。根據(jù) 該機組的實際情況，數(shù)據(jù)挖掘的目標選擇為燃氣輪機的效率。通過對工況1的數(shù)據(jù)調(diào)查，根 據(jù)機組工作人員的經(jīng)驗只有當燃氣輪機的效率大于36.70%時，相關(guān)數(shù)據(jù)才有可能反映機 組較好的運行狀態(tài)。所以這里選擇數(shù)據(jù)挖掘指標MG = 36.70%;進行聚類目標，對于工況1中 小于該數(shù)據(jù)挖掘指標的各組數(shù)據(jù)予以剔除，將工況1中的數(shù)據(jù)量從原始數(shù)據(jù)的10016組減少 為1532組數(shù)據(jù)。在進行數(shù)據(jù)挖掘前，根據(jù)實時發(fā)電機端出力(機組負荷)對待挖掘數(shù)據(jù)的類 別進行均分。工況1中的機組數(shù)據(jù)分類如表3所示。
[0041] 表3工況1中的機組運行數(shù)據(jù)分類
[0044] S3,在對工況1的數(shù)據(jù)進行分類后，利用Apriori算法對該工況下的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù) 挖掘，從而得到數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果，即機組運行工況下的優(yōu)化值。工況1的數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果如表4 所示。
[0045] 表4基于Apriori算法的機組運行工況挖掘結(jié)果
[0047]對表4的挖掘結(jié)果進行分析。首先從機組負荷區(qū)間可以看出，機組運行在99-103MW 區(qū)間時機組的經(jīng)濟指標，即燃氣輪機效率最高，這與機組的實際運行狀況相符合。并且機組 負荷離此區(qū)間越遠時，機組的經(jīng)濟指標在降低。同時通過置信度指標也可以驗證此次數(shù)據(jù) 挖掘結(jié)果的合理性。
[0048] 根據(jù)對工況1的數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)表4中序號為4和5的兩種情況下，既滿足 經(jīng)濟指標，同時置信度為100%，達到了設(shè)定的置信度指標100%，因此認為該挖掘結(jié)果為機 組具有的最佳運行狀態(tài)。為了得到工況1的最終優(yōu)化值，計算這兩種模式下區(qū)間內(nèi)的參數(shù)中 位數(shù)值作為最終優(yōu)化值，結(jié)果如表5所示。
[0049] 表5數(shù)據(jù)挖掘模式下區(qū)間內(nèi)的參數(shù)中位數(shù)分析
[0051]得到燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值后，機組工作人員根據(jù)該優(yōu)化 值調(diào)節(jié)機組運行。
[0052]同理可得其他工況的最終優(yōu)化值。
【主權(quán)項】
1. 一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方法，其特征在于，包括以 下步驟： S1，搭建燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組在線監(jiān)測與經(jīng)濟運行系統(tǒng)，采集機組的測點參 數(shù)； S2，利用聚類算法對所述機組的運行工況進行分類后篩選得到N個穩(wěn)定運行工況類，并 將反映所述機組的運行工況的所述測點參數(shù)分散到不同的所述穩(wěn)定運行工況類； S3,針對每個所述穩(wěn)定運行工況類，對所述測點參數(shù)進行優(yōu)化值的數(shù)據(jù)挖掘，得到每個 所述穩(wěn)定運行工況類的優(yōu)化值，計算所述優(yōu)化值的置信度，根據(jù)所述置信度與置信度設(shè)定 指標的比較結(jié)果確定每個所述穩(wěn)定運行工況類的最終優(yōu)選值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方 法，其特征在于，所述步驟S1中，所述測點參數(shù)包括實時發(fā)電機端出力、高爐煤氣的體積流 量、空氣壓縮機進口溫度、燃氣透平出口煙氣溫度和鍋爐出口煙氣的含氧量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方 法，其特征在于，所述步驟S2中，所述聚類算法是K-均值聚類算法。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方 法，其特征在于，所述步驟S3還包括:構(gòu)建數(shù)據(jù)挖掘指標和進行聚類目標； 所述數(shù)據(jù)挖掘指標的公式如下： MG = W1*Gi+W2*G2 式中，MG為機組的數(shù)據(jù)挖掘指標，Gi為機組的經(jīng)濟指標，W1為經(jīng)濟指標在機組數(shù)據(jù)挖掘 指標中的權(quán)重;G2為機組的環(huán)境指標，W2為環(huán)境指標在機組數(shù)據(jù)挖掘指標中的權(quán)重； 所述聚類目標是指在得到所述數(shù)據(jù)挖掘指標后，確定不同所述穩(wěn)定運行工況類的所述 數(shù)據(jù)挖掘指標的閾值，選取大于所述閾值的所述測點參數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方 法，其特征在于，所述步驟S3中，所述數(shù)據(jù)挖掘利用的方法是Apr iori方法。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方 法，其特征在于，所述步驟S4中，所述置信度公式如下：式中，dc/.，且Α(?Β=Φ，1表示進行所述數(shù)據(jù)挖掘的所有項集； 所述置信度的定義為c = P(B|A)，該式表示，在Α發(fā)生的事件中同時發(fā)生Β的概率。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行工況優(yōu)化值的確定方 法，其特征在于，所述置信度設(shè)定指標為100%。
【文檔編號】G06K9/62GK106056168SQ201610667080
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月13日 公開號201610667080.5, CN 106056168 A, CN 106056168A, CN 201610667080, CN-A-106056168, CN106056168 A, CN106056168A, CN201610667080, CN201610667080.5
【發(fā)明人】顧立群, 彭道剛, 于龍云, 夏飛, 胡捷, 鄧敏慧, 羅志疆
【申請人】上海電力學(xué)院, 寶山鋼鐵股份有限公司