火电厂动力煤配煤优化方法与系统研究

摘要

我国电力资源来源以火力发电为主，占全国总发电量的80％以上。电煤作为火力发电最重要的燃料，占发电成本的70％-80％。我国煤炭资源较为丰富，但是在各个区域的分布却是极不均衡的，各地煤种煤质差异较大。煤质偏离锅炉设计煤种较多，导致燃煤锅炉使用寿命变短。研究动力煤配煤优化模型可以充分提高低价劣质煤的利用率，做到煤炭资源的优势互补，不仅能够就近利用当地或附近的煤炭资源，减少交通运输费用，还能够减少高价煤的购入量，节约燃煤采购成本。同时还可以限制SO2的排放量，达到节能环保的目的。
　　本文首先分析了火力发电厂动力配煤的必然性及其意义，介绍了国内外动力配煤的研究现状，包括配煤技术以及配煤软件系统的发展现状，详细介绍了燃煤的煤质特性和燃烧特性。根据电厂实际需求，确定了电厂动力配煤的约束条件和优化目标。在此基础上建立了单目标以及多目标两个动力配煤数学模型，分别采用线性规划求解软件包lp_solve以及多目标粒子群优化算法进行模型求解，并对多目标模型求解结果制定了最佳配煤方案选择策略。
　　以上述模型和算法为核心，分析、设计并开发了火电厂配煤优化管理系统，考虑到该系统的使用者大部分都是非计算机专业用户，且用户的使用环境为实际生产环境，因此，在系统开发过程中，需要更多地关注系统在应用过程中良好的用户体验效果，包括操作方便性、时效性以及可操作性。基于以上需求，已开发的系统除了实现将已建立的单目标以及多目标数学优化模型嵌入系统进行配煤优化计算外，还实现了单煤基础数据维护，系统用户、角色、权限管理，以及优化结果统计分析等功能。本系统主要采用MyEclipse和Flash Builder两大集成开发环境进行研发，使用Tomcat Web服务器，数据库使用MySQL，采用Flex+Spring+Hibernate多层结构框架进行开发。
　　应用国内某发电企业的实际问题，对模型、算法和系统进行了验证，结果表明利用本文提出的配煤模型得到的优化配煤方案可靠实用，能够满足火电厂对配煤精度的要求。同时，配煤优化管理系统界面友好，运行效率较高且可操作性强。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 动力配煤及其研究现状

1．2．1 配煤的目的及意义

1．2．2 国内外研究现状

1．2．3 动力配煤尚存在的问题

1．3 本文主要研究内容

1．3．1 研究技术路线

1．3．2 研究特色与创新

1．4 本文组织结构

第2章 配煤基础理论

2．1 煤质特性

2．1．1 热值

2．1．2 挥发分

2．1．3 灰分

2．1．4 水分

2．1．5 硫分

2．2 燃烧特性

2．3 煤质参数的线性可加性

2．4 本文用到的优化方法简介

2．4．1 线性规划

2．4．2 粒子群算法

2．5 本章小结

第3章 动力配煤优化系统需求分析

3．1 系统功能简介

3．2 系统功能分析

3．3 系统流程分析

3．4 系统状态分析

3．5 本章小结

第4章 数学优化模型建立与算法设计

4．1 动力配煤数学模型

4．1．1 单目标数学模型的建立

4．1．2 多目标数学模型的建立

4．2 单目标数学模型求解

4．2．1 线性规划求解软件包的应用

4．2．2 单目标数学模型求解实例

4．3 多目标数学模型求解

4．3．1 多目标优化问题的基本概念

4．3．2 多目标粒子群算法

4．3．3 多目标数学模型求解实例

4．4 本章小结

第5章 动力配煤优化系统设计与开发

5．1 概述

5．2 系统结构

5．3 系统总体设计

5．3．1 系统开发环境

5．3．2 系统体系结构设计

5．3．3 数据库设计

5．4 系统界面设计及主要功能

5．4．1 用户登录注册

5．4．2 权限设置

5．4．3 基础数据管理

5．4．4 配煤煤种

5．4．5 配煤参数设置

5．4．6 优化计算

5．5 实例计算

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

论文工作期间参加的科研项目