一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法、服务器和系统

摘要

本申请提供了一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法、设备和系统，所述方法部署于燃煤热电厂热电联产系统的调度系统中的调度应用服务器上，所述方法包括：从综合数据集成平台服务器获取建立热电联产系统中各台设备的工况模型所需的初始数据，依据所述初始数据建立所述热电联产系统中各台设备的工况模型；判断是否满足预先设置的调度条件，如果是，则依据所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及影响所述工况模型输出的可控变量和辅助变量，确定当前负荷下燃煤热电厂热电联产系统的调度策略。本申请将热电联产系统中的配煤、锅炉、汽轮发电机和减温减压器整合在一起考虑调度问题，能使调度方案做到“全局最优”。

说明书

技术领域

本申请涉及信息技术领域，特别涉及一种燃煤热电厂热电联产系统的 调度方法、服务器和系统。

背景技术

随着科技的发展，电在人们生活中占据着尤为重要的位置。一般发 电厂只生产电能向用户供电，工业生产和生活用热(蒸汽)则由另外的 工业锅炉及采暖锅炉单独供应，这种生产方式称为热电分产。而在热电 厂中则采用供热式机组，除了供应电能以外，同时还利用作过功(即发 过电)的汽轮机抽汽或排汽来满足生产和生活所需热量，这种生产方式 称为热电联产。

典型的燃煤热电厂热电联产系统的结构图如图1所示，该热电联产 系统可以包括：煤场、燃煤锅炉、汽轮发电机、减温减压器等几个部分。 其中，煤场将原煤经过配比后输送至各台锅炉，锅炉利用燃煤燃烧时的 热量加热锅炉给水，使水加热成为高温高压的过热蒸汽。过热蒸汽再进 入汽轮发电机带动电机转动发电供至电网，同时从汽轮发电机中将部分 做过功的蒸汽(温度和压力已降低)抽出供至蒸汽管网。由于下游用户 对于蒸汽等级的要求不同，汽轮发电机可能有若干个等级的外供抽汽。 当汽轮发电机抽汽不足时，减温减压器直接从上一级蒸汽母管引来蒸汽， 使蒸汽经减温、减压后变成温度和压力较低的蒸汽供至下一级蒸汽管网。

从图1中可以看出，热电联产系统在运行时，存在一个电和热(蒸 汽)的负荷如何分配和原煤如何配比的问题。对汽轮发电机而言，在满 足电网和蒸汽管网总的负荷需求下，各汽轮发电机的电负荷(即发电量) 和热负荷(即抽汽量)可以有多种组合，每种组合的汽轮发电机的总进 汽量可能不同。而对减温减压器而言，高温高压蒸汽进入减温减压器后 能量有很大损失，一般只在汽轮发电机抽汽无法满足需求的情况下才开 启减温减压器。如果开启减温减压器，减温减压器的热负荷(出口蒸汽 量)可以有多种组合，每种组合的减温减压器的总进汽量也可能不同。 而对锅炉而言，在满足下游汽轮发电机和减温减压器用汽总需求的情况 下，各台锅炉的产汽量也有多种组合，每种组合所消耗的燃煤总量也可 能不同。而对煤场而言，如果各煤场的原煤价格、煤质不同，则满足锅 炉用煤可能有多种配煤方案，不同方案下的用煤成本又可能是不同的。

可见，热电联产系统是一个煤场、锅炉、汽轮发电机、减温减压器 与下游用户相互关联的复杂系统。为了满足用户负荷的要求，调度人员 需要对生产的各个环节进行调度：煤场需要怎样配比原煤，向锅炉输送 多少燃煤；每台锅炉应该产多少蒸汽；每台汽轮发电机应该发多少电， 抽出多少蒸汽；减温减压器是否需要开启，如果开启，需要开启哪几台， 流量如何等等，这就构成了一个调度方案。而在满足下游用户电、热(蒸 汽)负荷要求下，可能存在多种调度方案供选择，但哪种方案最能节约 能源是需要调度人员考虑的问题。

发明人发现现有技术存在以下问题：调度人员在选择调度方案的时 候，并没有将热电联产系统中的配煤、锅炉、汽轮发电机和减温减压器 整合在一起考虑调度问题，往往只针对热电联产系统中的一部分(如仅 仅针对汽轮发电机组)进行调度方案研究，这就可能使得热电生产的能 耗偏高，以及，购煤成本偏高。

发明内容

基于发明人发现的目前热电联产中存在的问题，本申请提供了一种 燃煤热电厂热电联产系统的调度方法，用以解决现有技术中调度人员主 要凭经验对热电联产系统进行调度，导致的热电生产的能耗高，以及成 本高的问题，也能在满足生产要求的前提下使生产成本最小。并且，本 申请将热电联产系统中的配煤、锅炉、汽轮发电机和减温减压器整合在 一起考虑调度问题，能使调度方案做到“全局最优”。进一步的，在热电 联产系统的设备运行一段时间偏离其原有工况的情况下，本申请也能够 从调度方案上弥补这种差别带来的影响。

本申请还提供了燃煤热电厂热电联产系统的调度应用服务器及系统， 用以保证上述方法在实际中的实现及应用。

为了解决上述问题，本申请公开了一种燃煤热电厂热电联产系统的调 度方法，所述方法部署于燃煤热电厂热电联产系统的调度系统中的调度 应用服务器上，所述调度系统还包括：综合数据集成平台服务器；所述 方法包括：

从综合数据集成平台服务器获取建立热电联产系统中各台设备的工 况模型所需的初始数据，所述初始数据包括：汽轮发电机进汽量、发电 量和抽汽量，锅炉的产汽量，减温减压器进出口蒸汽量的实时数据和历 史数据，蒸汽温度的实时数据和历史数据，蒸汽压力的实时数据和历史 数据，原煤理化分析数据，以及，原煤的价格；

依据所述初始数据建立所述热电联产系统中各台设备的工况模型；

判断是否满足预先设置的调度条件，如果是，则依据所述工况模型输 出的电和热的实时负荷数据，以及影响所述工况模型输出的可控变量和 辅助变量，确定当前负荷下燃煤热电厂热电联产系统的调度策略。

优选的，所述判断是否满足预先设置的调度条件，包括：

判断在预置时间段内所述燃煤热电厂热电联产系统的电和热的总负 荷的变化是否超过预设第一阈值，或者，判断所述燃煤热电厂热电联产 系统中预测的调度燃煤值和实际燃煤值的差值是否大于预设第二阈值。

优选的，所述依据所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及 影响所述工况模型输出的可控变量和辅助变量，确定当前负荷下燃煤热 电厂热电联产系统的调度策略，包括：

将所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及从综合数据集成 平台服务器获取的影响所述工况模型输出的可控变量和辅助变量的值， 作为预先建立的优化调度模型的输入；所述优化调度模型包括目标函数 和约束条件，所述目标函数为：

MinC＝∑C_F+∑PE_n·G_n,in，

其中，C为所述热电联产系统总的生产成本，C_F为各种原煤成本，G_n,in 为第n级减温减压器开启的流量，PE_n为第n级减温减压器开启后的惩罚 值；所述约束条件包括：物料平衡约束条件、电力平衡约束条件、汽轮 发电机约束条件、锅炉约束条件、减温减压器约束条件和配煤约束条件；

采用混合整数线性规划算法计算在当前电和热的负荷下所述优化调 度模型的结果，以得到所述燃煤热电厂热电联产系统在当前电和热的负 荷下的调度策略。

优选的，还包括：

将所述燃煤热电厂热电联产系统的调度策略进行存储。

优选的，还包括：

响应于用户请求，将存储的所述调度策略展示给用户，以便用户依据 所述调度策略触发所述燃煤热电厂热电联产系统的优化调度。

优选的，还包括：

对所述工况模型所需的初始数据进行预处理，所述预处理方法包括但 不限于：局外点检测算法、线性平滑算法或标准化算法。

优选的，还包括：

判断所述工况模型的输出值与实际值的差异大于预设第三阈值的次 数是否超过预设差异次数阈值，如果是，则依据该差异确定用于补偿工 况模型的输出值的调节量。

优选的，还包括：

记录所述工况模型的输入和输出，以及实际的设备运行工况构成的样 本，并判断记录的样本数是否超过预设记录样本阈值，如果是，则利用 所述记录的工况模型的输入和输出重新训练所述工况模型。

本申请公开了一种燃煤热电厂热电联产系统的调度应用服务器，包 括：

获取初始数据单元，用于从综合数据集成平台服务器获取建立热电联 产系统中各台设备的工况模型所需的初始数据，所述初始数据包括：汽 轮发电机进汽量、发电量和抽汽量，锅炉的产汽量，减温减压器进出口 蒸汽量的实时数据和历史数据，蒸汽温度的实时数据和历史数据，蒸汽 压力的实时数据和历史数据，原煤理化分析数据，以及，原煤的价格；

建立工况模型单元，用于依据所述初始数据建立所述热电联产系统中 各台设备的工况模型；

第一判断单元，用于判断是否满足预先设置的调度条件；

确定调度策略单元，用于在所述判断单元的结果为是的情况下，依据 所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及影响所述工况模型输 出的可控变量和辅助变量，确定当前负荷下燃煤热电厂热电联产系统的 调度策略。

优选的，所述第一判断单元包括：

第一判断模块，用于判断在预置时间段内所述燃煤热电厂热电联产系 统的电和热的总负荷的变化是否超过预设第一阈值；

第二判断模块，用于判断所述燃煤热电厂热电联产系统中预测的调度 燃煤值和实际燃煤值的差值是否大于预设第二阈值。

优选的，所述确定调度策略单元包括：

确定输入模块，用于将所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据， 以及从综合数据集成平台服务器获取的影响所述工况模型输出的可控变 量和辅助变量的值，作为预先建立的优化调度模型的输入；所述优化调 度模型包括目标函数和约束条件，所述目标函数为：

MinC＝∑C_F+∑PE_n·G_n,in，

其中，C为所述热电联产系统总的生产成本，C_F为各种原煤成本，G_n,in为第n级减温减压器开启的流量，PE_n为第n级减温减压器开启后的惩罚 值；所述约束条件包括：物料平衡约束条件、电力平衡约束条件、汽轮 发电机约束条件、锅炉约束条件、减温减压器约束条件和配煤约束条件；

计算模块，用于采用混合整数线性规划算法计算在当前电和热的负荷 下所述优化调度模型的结果，以得到所述燃煤热电厂热电联产系统在当 前电和热的负荷下的调度策略。

优选的，还包括：

存储单元，用于将所述燃煤热电厂热电联产系统的调度策略进行存 储。

优选的，还包括：

展示调度策略单元，用于响应于用户请求，将存储的所述调度策略展 示给用户，以便用户依据所述调度策略触发所述燃煤热电厂热电联产系 统的优化调度。

优选的，还包括：

数据预处理单元，用于对所述工况模型所需的初始数据进行预处理， 所述预处理方法包括但不限于：局外点检测算法、线性平滑算法或标准 化算法。

优选的，还包括：

判断单元，用于判断所述工况模型的输出值与实际值的差异大于预设 第三阈值的次数是否超过预设差异次数阈值；

确定调节量单元，用于在所述第二判断单元的结果为是的情况下，依 据该差异确定用于补偿工况模型的输出值的调节量。

优选的，还包括：

记录单元，用于记录所述工况模型的输入和输出；

第三判断单元，用于判断记录的次数是否超过预设记录次数阈值；

训练单元，用于在所述第三判断单元的结果为是的情况下，利用所述 记录的工况模型的输入和输出重新训练所述工况模型。

本申请实施例还提供了一种燃煤热电厂热电联产系统的调度系统，该 系统包括：调度应用服务器和综合数据集成平台服务器，其中，所述调 度应用服务器包括：

获取初始数据单元，用于从综合数据集成平台服务器获取建立热电联 产系统中各台设备的工况模型所需的初始数据，所述初始数据包括：汽 轮发电机进汽量、发电量和抽汽量，锅炉的产汽量，减温减压器进出口 蒸汽量的实时数据和历史数据，蒸汽温度的实时数据和历史数据，蒸汽 压力的实时数据和历史数据，原煤理化分析数据，以及，原煤的价格；

建立工况模型单元，用于依据所述初始数据建立所述热电联产系统中 各台设备的工况模型；

第一判断单元，用于判断是否满足预先设置的调度条件；

确定调度策略单元，用于在所述判断单元的结果为是的情况下，依 据所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及影响所述工况模型 输出的可控变量和辅助变量，确定当前负荷下燃煤热电厂热电联产系统 的调度策略。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

在本申请实施例中利用从调度系统中获得的历史数据、实时的设备 运行数据，并基于这些数据建立热电联产系统中各设备工况模型和整体 优化调度模型，对拥有燃煤热电厂热电联产系统实施整体优化调度。因 此，针对了燃煤热电厂热电联产系统的具体特点，从根本上解决企业调 度人员凭经验进行调度的不足的问题，从而提高燃煤热电厂热电联产系 统的调度的准确性，提高热电联产系统调度的经济性，节约耗煤量，降 低购煤成本，从而可以达到节能减排、降本增效的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中进行燃煤热电厂热电联产系统的调度时的系统结 构示例图；

图2是本申请的一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法实施例的 流程图；

图3是本申请的一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法实施例的 应用场景图；

图4是本申请的一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法实施例中 对工况模型进行在线校正的流程图；

图5是本申请的一种燃煤热电厂热电联产系统的调度应用服务器的 结构框图；

图6是本申请的一种燃煤热电厂热电联产系统中进行在线校正的结 构框图。

这里描述的附图仅仅是一些例子。在不脱离本申请精神的情况下， 这里所述的图可以有不同的变化。所有上述变化被认为是要求保护的本 申请的一部分。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案 进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 申请保护的范围。

参考图2，示出了本申请一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法实 施例的流程图，所述方法部署于燃煤热电厂热电联产系统的调度系统中 的调度应用服务器上，所述调度系统还可以包括：综合数据集成平台服 务器；本实施例可以包括以下步骤：

步骤201：调度应用服务器从综合数据集成平台服务器获取建立热电 联产系统中各台设备的工况模型所需的初始数据。

在本申请实施例中，调度应用服务器首先需要建立热电联产系统中各 台设备的工况模型，建立工况模型所需的初始数据可以从综合数据集成 平台服务器获取，该初始数据具体可以包括：汽轮发电机进汽量、发电 量和抽汽量，锅炉的产汽量，减温减压器进出口蒸汽量的实时数据和历 史数据；与设备运行密切相关的辅助变量，例如，蒸汽温度的实时数据 和历史数据，蒸汽压力的实时数据和历史数据；与原煤消耗、处理成本 密切相关的数据，例如原煤理化分析数据，以及，原煤的价格。其中， 实时数据和历史数据可以从DCS、实时数据库中获取，并存入综合数据 集成平台服务器中以供调度应用服务器调用；生产计划与调度数据、化 验分析数据、原煤价格数据或从第三方系统，如MES、LIMS中的数据库 服务器获取，或者通过人工输入的方式由用户通过客户端输入，并存入 综合数据集成平台服务器以供调度应用服务器调用。

参考图3所示，为本申请的热电联产系统的整体优化调度系统的实例 图，其中包括：安装在现场的测量仪表、传感器307、DCS306、综合数 据集成平台服务器305、调度应用服务器302、客户端301、防火墙、防 病毒服务器303、第三方系统数据库服务器304等硬件设备以及连结各计 算机设备、控制器和传感器的计算机网络构成。

在图3中，现场的测量仪表可以用于在线检测调度系统所必需的数 据，传感器将在线检测到的数据传送到DCS系统，实现数据采集和控制。 数据采集过程如下：热电联产系统现场分布着若干个测定各台设备运行 数据的测量仪表，由这些测量仪表根据各自测量的不同指标信号将其作 滤波、缓冲、放大等预处理，然后将信号通过光电隔离后，送入DCS对 应控制点标签中。

在图3中，客户端可以根据用户需求向调度应用服务器提出读取或者 写入相关信息的要求，并根据用户需求将调度方案在客户端上进行展示。 防火墙防病毒服务器的主要任务是监控热电整体优化调度系统直接相关 的客户端、调度系统应用服务器、调度系统综合数据集成平台服务器等 的工作环境。

在图3中，调度应用服务器是整个调度系统的核心部件，也是本申请 方法实施例的执行主体，其主要运行热电联产系统设备建模方法(对应 步骤202)、热电联产系统整体优化调度建模方法(对应步骤204)等模 块。调度应用服务器需要调用综合数据集成平台服务器中存储的数据， 并将热电联产系统设备建模方法、热电联产系统整体优化调度建模方法 实施后得到的模型结果写入综合数据集成平台服务器的数据库。同时， 对于一些模型计算必要的模型参数，调度应用服务器会自动判断是否需 要调整，并当需要调整时通过应用服务器自动对综合数据集成平台服务 器的相关数据进行更新处理。

在图3中，综合数据集成平台服务器基于专业的实时数据库和关系数 据库管理系统，将实施热电联产系统整体优化调度所需要的生产现场的 测量数据、原料成本数据、化验分析数据、生产计划与调度数据等存储 在数据库中。其中，原料成本数据、化验分析数据、生产计划与调度数 据或来自于第三方系统数据库服务器，或者通过人工录入的方式写入综 合数据集成平台服务器的数据库中。

在不同的实施例中，在步骤201之前，还可以包括：

步骤200：对工况模型所需的初始数据进行预处理，所述预处理方法 包括但不限于：局外点检测算法、线性平滑算法或标准化算法。

可以理解的是，为了保证存储在综合数据集成平台服务器中的数据的 准确性，步骤201中的这些数据均需要通过预处理，以保证所采集的数 据的正确性和可靠性，避免因失误而导致所采集的数据出现异常，其中 失误指由于控制、环境、测量仪器不稳定以及人为失误等因素所造成的 误差。常用的数据预处理方法有很多，如局外点检测、线性平滑和标准 化等。这些都是现有的预处理方法，在此不再赘述。

在步骤201之后，接续执行步骤202：依据所述初始数据建立所述热 电联产系统中各台设备的工况模型。

在本步骤中，则可以依据步骤201中从综合数据集成平台服务器获取 到的初始数据，来建立热电联产系统中各台设备的工况模型。

在本实施例中的设备工况模型如下：

Y＝f(X,X^*)

其中，Y为当前设备工况模型的输出向量；X为影响设备工况模型输 出的可控变量，是人为可以控制的变量，如物料消耗量；X*为影响设备 工况模型输出的辅助变量，但人为不可控，如环境温度等；f()为所选的 模型结构。

在热电联产系统设备工况模型建立时，用与设备紧密相关的变量来 得到设备输入与输出之间的函数关系。在得到这些函数关系式时，也需 要引入其他辅助变量，以提高设备工况模型的精度。在建立热电联产系 统设备工况模型的时候，主要是公式(1)中模型结构f()的选择，以及， 模型可控变量X和辅助变量X*的选择。其中，热电联产系统设备工况模 型的模型结构库可以由线性回归模型、分段线性拟合模型、主成分分析 模型、偏最小二乘模型、人工神经网络模型或者模糊神经网络模型等组 成，但不限于此。上述模型结构均是目前非常成熟的模型，这些模型的 应用过程为本领域技术人员所公知，于此不再赘述。

在具体实施时，可将热电联产系统设备工况模型的模型结构选择问 题转化成0-1规划问题，并采用遗传算法进行求解，从模型结构库中选择 模拟效果最好的模型结构。其中，模拟效果最好是指模型给出的未来一 段时间内的设备工况数据与所采集的该时间段的实际设备的运行数据之 间的差异最小。上述0-1规划方法是一种特殊形式的整数规划。这种规划 的决策变量仅取值0或1，0-1变量可以数量化地描述诸如开与关、取与 弃、有与无等现象所反映的离散变量间的逻辑关系、顺序关系以及互斥 的约束条件，凡是有界变量的整数规划都可以转化为0-1规划来处理。因 此，可以将热电设备工况模型的模型结构选择问题转化成0-1规划问题来 进行处理。其中，因为遗传算法为本领域技术人员所公知的算法，于此 也不再赘述。

同样地，可控变量和辅助变量的选择问题也转化成0-1规划问题，并 采用遗传算法进行求解，从最初的可控变量和辅助变量向量中选择模拟 效果最好的可控变量X和辅助变量向量X*。同样地，模拟效果最好是指 模型给出的未来一段时间内设备运行数据与所采集的该时间段的实际设 备运行数据之间的差异最小。

在本申请的另外一些实施例中，还可以在步骤202建立了工况模型之 后，对于工况模型进行检测并在合适的时机对其进行调整，那么参考图4 所示，在步骤202之后，还可以包括：

步骤401：判断所述工况模型的输出值与实际值的差异大于预设第三 阈值的次数是否超过预设差异次数阈值，如果是，则进入步骤402。

在本实施例中，热电联产系统是一个煤场、锅炉、汽轮发电机、减温 减压器与下游用户相互关联的复杂系统，一般不可能建立准确的设备工 况模型来准确反映工业过程变化，而需要很大的依赖实时性强的对过程 模型在线校正来跟踪过程变化，以较为准确的反映过程主要趋势的变化。 因此，对热电联产系统设备工况模型的在线校正，可以保证其长期稳定 可靠地运行。在实际应用中，可以通过在设备工况模型中另外独立加入 一个在线校正模块来实现图4的流程，以负责监视设备工况模型的输出 和反馈回来的工况实际值。

在本步骤中需要比较设备工况模型的输出值和实际值的差异，当两者 之间的差异大于预定阈值时，则记录该差异以及对应段内的生产工况， 而如果这种差异连续数次产生且对应的生产工况始终处于稳定运行状态 时，次数已经超过了预设差异次数阈值，那么就需要后续对其进行调节。 此外，如果没有超过预设差异次数阈值，则不做任何处理。

步骤402：依据该差异确定用于补偿工况模型的输出值的调节量。

在本步骤中通过计算偏差而给出一个用于补偿工况模型的输出值的 调节量，并将该调节量叠加到设备工况模型的输出层节点上，从而补偿 设备工况模型输出，以使其与实际的设备运行工况数据相接近。

步骤403：记录所述工况模型的输入和输出，以及实际的设备运行工 况构成的样本。

在本实施例中，在发现两者之间的差异大于预定阈值时，还需要记录 下由热电联产系统设备工况模型的输入(即各种变量)和输出，以及实 际的设备运行工况构成的样本。

步骤404：判断记录的样本数是否超过预设记录样本阈值，如果是， 则进入步骤405。

同样的，在所记录的样本数达到预设记录样本阈值之时，则执行步骤 405。如果没有达到，则不作任何处理。

步骤405：利用所述记录的工况模型的输入和输出重新训练所述工况 模型。

在本步骤中利用所记录的样本重新训练设备工况模型，更新模型f() 的参数，使得模型输出结果的预测精度达到预定要求。其中，所述预定 阈值和预定数量均可以根据实际所需的预测精度来设定，于此不作限定。

因为在实际运行中，热电联产系统的设备在运行一段时间后，或是检 修、改造后常常会偏离其原有工况，调度人员有时很难察觉这种差别， 如果调度人员按照原有的调度习惯进行调度，往往造成调度的不合理。 而通过图4的流程对其进行在线校正，就可以保证设备的工况模型的准 确性，从而也能保证后续优化调度的准确性。

接着返回图2，进入步骤203：判断是否满足预先设置的调度条件， 如果是，则进入步骤204。

在本步骤中，需要判断当前的热电联产系统是否已经满足预先设置好 的调度条件，具体的，可以通过判断在预置时间段内燃煤热电厂热电联 产系统的电和热的总负荷的变化是否超过预设第一阈值，或者，判断燃 煤热电厂热电联产系统中预测的调度燃煤值和实际燃煤值的差值是否大 于预设第二阈值。其中，如果热电联产系统的电和热的总负荷的变化是 否超过预设第一阈值，则说明热电联产系统的总负荷有比较大的调整， 此时需要对热电联产系统进行调度。而如果预测的调度燃煤值和实际燃 煤值的差值也大于预设第二阈值，则说明在当前的电和热的总负荷的情 况下，还有比较大的节约空间，因此也需要对热电联产系统进行调度。

步骤204：依据所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及影 响所述工况模型输出的可控变量和辅助变量，确定当前负荷下燃煤热电 厂热电联产系统的调度策略。

本步骤中确定调度策略时，可以通过预先建立的热电联产系统整体优 化调度模型来实现，本步骤的核心思想是以热电联产系统总的生产成本 最小为目标，通过优化锅炉、汽轮发电机和减温减压器负荷、优化原煤 配比策略，在保证生产负荷要求的情况下，减少减温减压器开启次数和 流量、减少燃煤消耗量、减少购煤成本，从而能够实现节能减排，降本 增效的目标。

在具体实施时，本步骤具体可以包括：

步骤A1：将所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及从综 合数据集成平台服务器获取的影响所述工况模型输出的可控变量和辅助 变量的值，作为预先建立的优化调度模型的输入。

在本实施例中，优化调度模型包括目标函数和约束条件，其中目标函 数如公式(1)所示：

MinC＝∑C_F+∑PE_n·G_n,in  (1)

其中，C为所述热电联产系统总的生产成本，C_F为各种原煤成本，G_n,in为第n级减温减压器开启的流量，PE_n为第n级减温减压器开启后的惩罚 值。等式右边第一项确保燃煤消耗、处理成本最低，第二项确保减温减 压器的开启尽量少。整个目标函数表示优化调度的目的是为了使热电联 产系统运行时总的生产成本为最小。

其中，约束条件具体可以包括：物料平衡约束条件、电力平衡约束条 件、汽轮发电机约束条件、锅炉约束条件、减温减压器约束条件和配煤 约束条件。

其中，热电调度系统涉及到的物料有原煤和蒸汽，因此物料平衡约束 如公式(2)、(3)和(4)所示：

∑F_R＝∑F_B+∑F_L  (2)

∑S_B＝∑D_in+∑G_n,in+∑S_L  (3)

∑V_n,T+∑V_n,R＝∑V_n,U+∑V_n,L  (4)

在公式(2)～(4)中，F_R表示原煤的消耗量；F_B表示锅炉燃煤消耗量； F_L为原煤在输送过程中的损耗。S_B表示锅炉产汽量；D_in表示汽轮发电机 进汽量，G_n,in表示第n级减温减压器进汽量；S_L表示蒸汽在输送过程中的 损耗。V_n,T表示汽轮发电机第n级抽汽(外供)量；V_n,R表示第n级减温 减压器输出蒸汽量；V_n,U表示用户第n级蒸汽需求量；V_n,L表示第n级蒸 汽在输送过程中的损耗。

其中，汽轮发电机的发电量要满足下游用户的需求，因此电力平衡 约束如公式(5)所示：

∑E＝∑E_U+∑E_L  (5)

在公式(5)中，E表示汽轮发电机发电量，E_U表示用户用电需求量， E_L表示输电过程中的电力损耗。

其中，汽轮发电机要满足汽轮发电机设备工况模型结构和生产限制 的要求，因此设备(汽轮发电机)约束条件如公式(6)、(7)、(8)和(9) 所示：

D_in＝f(E,D_n,out,P_in,P_n,out,T_in,T_n,out,X^*)  (6)

$D_{\mathrm{in}}^{\min }·y_T\le D_{\mathrm{in}}·y_T\le D_{\mathrm{in}}^{\max }·y_T---\left(7\right)$

E^min·y_T≤E·y_T≤E^max·y_T  (8)

$D_{n,\mathrm{out}}^{\min }·y_T\le D_{n,\mathrm{out}}·y_T\le D_{n,\mathrm{out}}^{\max }·y_T---\left(9\right)$

在公式(6)～(9)中，D_in为汽轮发电机进汽量，E为汽轮发电机的发电 量，D_n，out为汽轮发电机第n级的抽汽(外供)量，P_in为汽轮发电机进汽 压力，P_n，out为第n级抽汽(外供)压力，T_in为汽轮发电机进汽温度，T_n，out为第n级抽汽(外供)温度，X^*为其他辅助变量。分别为汽 轮发电机进汽量的下限和上限值；E^min、E^max分别为汽轮发电机发电量的 下限和上限值；分别为汽轮发电机第n级抽汽的的下限和上限 值；y_T为0-1变量，是作为各台汽轮发电机的开关机控制变量，如果汽轮 发电机开机，y_T取值为1，关机则y_T为0。

其中，锅炉要满足锅炉设备工况模型结构和生产限制的要求，因此 设备(锅炉)约束条件如公式(10)和(11)所示：

F_B＝f(S_B,P,T,P₀,T₀,W_B,Pw,Tw,η,Q,X^*)  (10)

$S_B^{\min }·y_B\le S_B·y_B\le S_B^{\max }·y_B---\left(11\right)$

在公式(10)和(11)中，F_B为锅炉燃煤消耗量，S_B为锅炉的蒸发 量，P为锅炉产汽压力，T为锅炉产汽温度，P₀为锅炉给水压力，T₀为锅 炉给水温度，W_B为锅炉排污水流量，Pw为锅炉排污水压力，Tw为锅炉 排污水温度，η为锅炉效率，Q为燃料的低位发热量，X^*为其他辅助变量。 分别为锅炉产汽量的下限和上限值。y_B为0-1变量，是作为各 锅炉的开关机控制变量，如果锅炉开机，y_B取值为1，关机则y_B为0。

其中，减温减压器要满足减温加压器设备工况模型结构和生产限制 的要求，因此减温减压器约束条件如公式(12)和(13)所示：

G_n,out＝f(G_n,in,P_n,in,P_n,out,T_n,in,T_n,out,Pw_n,Tw_n,X^*)  (12)

$G_{n,\mathrm{in}}^{\min }·y_{G,n}\le G_{n,\mathrm{in}}·y_{G,n}\le G_{n,\mathrm{in}}^{\max }·y_{G,n}---\left(13\right)$

在公式(12)和(13)中，G_n,out为第n级减温减压器出口蒸汽量， G_n,in为第n级减温减压器进口蒸汽量，P_n,in为第n级减温减压器进口蒸汽 压力，P_n,out为第n级减温减压器出口蒸汽压力，T_n,in为第n级减温减压器 进口蒸汽温度，T_n,out为第n级减温减压器出口蒸汽温度，Pw为第n级减 温减压器的减温水压力，Tw为第n级减温减压器的减温水温度，X^*为其 他辅助变量。分别为第n级减温减压器进口蒸汽的下限和上限 值。y_G,n为0-1变量，是作为第n级减温减压器的开关机控制变量，如果 第n级减温减压器开机，y_G,n取值为1，关机则y_G,n为0。

其中，由于安全生产和工艺条件的要求，锅炉对使用的燃煤的理化 指标(如低位发热量、水分、灰分等)有一定限制，因此配煤的约束条 件如公式(14)、(15)和(16)所示：

Zm_i＝∑f_i(Z_i)  (14)

${\mathrm{Zm}}_i^{\min }\le {\mathrm{Zm}}_i\le {\mathrm{Zm}}_i^{\max }---\left(15\right)$

C_F＝f(F_R,Z,L,X^*)  (16)

在公式(14)～(16)中，Zm_i表示经原煤配比后的锅炉燃煤的第i项理化 指标，Z_i为原煤的第i项理化指标，∑f_i()为不同原煤配比所得燃煤的第 i项理化指标的模型结构，分别为燃煤第i项理化指标的下限 和上限值。C_F为原煤采购、处理成本；F_R为各种原煤的消耗量；Z为原 煤的理化分析数据；L为原煤的单价；X^*为其他影响原煤采购、处理成本 的辅助变量；f()为得到原煤采购、处理成本所选的模型结构。

可以理解的是，在公式(1)～(16)中，有很多常数，包括环境温度、惩 罚值、物料损耗、电力损耗、各种上下限值、原煤的单价、原煤的理化 分析数据等，均需要根据各应用企业的实际情况来人工确定，通过人工 输入的方式由用户通过客户端输入，并存入调度系统综合数据集成平台 服务器以供调度应用服务器调用。

可以理解的是，在式(1)～(16)中，除上述常数和热电联产系统设备工 况模型的输出之外，其他参数的数据可以从DCS、实时数据库中获取， 或从第三方系统，如MES、LIMS中的数据库服务器获取，并存入调度系 统综合数据集成平台服务器以供调度应用服务器调用。

在步骤A1之后，接着执行步骤A2：采用混合整数线性规划算法计 算在当前电和热的负荷下所述优化调度模型的结果，以得到所述燃煤热 电厂热电联产系统在当前电和热的负荷下的调度策略。

需要说明的是，由目标函数式(1)和约束条件式(2)～(16)构成热电联产 系统整体优化调度最基本的调度模型，调度模型由于存在0-1变量，需要 采用混合整数线性规划方法进行求解，混合整数线性规划算法是比较常 见的，于此不再赘述。特别地，由于不同的燃煤热电厂对热电联产系统 的调度有不同的要求，所以该优化调度模型的建立并不局限于公式 (1)～(16)，本整体优化调度系统可根据各个热电厂的具体情况对模型进行 扩展，以适应不同场景的需求。

可见，本申请实施例采用多层架构的方式，将主要核心模型和算法 以组件的方式部署在中间层的调度应用服务器中(执行主体为调度应用 服务器)，从而提供了一种通用的，可扩展可移植的，能够满足不同燃煤 热电厂热电联产系统整体优化调度的要求。与现有技术相比，本申请基 于设备工况模型建立热电联产系统整体优化调度模型，以满足电、热(蒸 汽)总负荷为前提，热电联产系统总的生产成本最低为目标，自动给出 优化的调度方案，实现了将配煤、锅炉、汽轮发电机、减温减压器整合 在一起做出“全局优化”的调度方案，从而提高了热电联产系统调度的 经济性，实现节能减排、降本增效的目标，并在一定程度上避免了调度 人员人为的主观性和因经验不足带来的问题。

在不同的实施例中，在步骤204之后，还可以包括：

步骤205：将所述燃煤热电厂热电联产系统的调度策略进行存储。

在得到调度策略之后，还可以将该调度策略存储在综合数据集成平台 服务器中。

步骤206：响应于用户请求，将存储的所述调度策略展示给用户，以 便用户依据所述调度策略触发所述燃煤热电厂热电联产系统的优化调 度。

如果接收到用户通过客户端触发的请求，则可以从综合数据集成平台 服务器中调取出调度策略并在客户端上展示给用户，而用户则可以依据 其看到的调度策略触发燃煤热电厂热电联产系统的优化调度。

对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的 动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作 顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进 行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属 于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

与上述本申请一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法实施例相对 应，参见图5，本申请还提供了一种燃煤热电厂热电联产系统的调度应用 服务器实施例，在本实施例中，该服务器可以包括：

获取初始数据单元501，用于从综合数据集成平台服务器获取建立热 电联产系统中各台设备的工况模型所需的初始数据，所述初始数据包括： 汽轮发电机进汽量、发电量和抽汽量，锅炉的产汽量，减温减压器进出 口蒸汽量的实时数据和历史数据，蒸汽温度的实时数据和历史数据，蒸 汽压力的实时数据和历史数据，原煤理化分析数据，以及，原煤的价格。

建立工况模型单元502，用于依据所述初始数据建立所述热电联产系 统中各台设备的工况模型。

其中，所述装置还可以对建立的工况模型进行在线校正，则参考图6 所示，该装置还可以包括：

判断单元601，用于判断所述工况模型的输出值与实际值的差异大于 预设第三阈值的次数是否超过预设差异次数阈值。

确定调节量单元602，用于在所述第二判断单元的结果为是的情况 下，依据该差异确定用于补偿工况模型的输出值的调节量。

记录单元603，用于记录所述工况模型的输入和输出，，以及实际的 设备运行工况构成的样本。

第三判断单元604，用于判断记录的样本数是否超过预设记录样本阈 值。

训练单元605，用于在所述第三判断单元的结果为是的情况下，利用 所述记录的工况模型的输入和输出重新训练所述工况模型。

第一判断单元503，用于判断是否满足预先设置的调度条件。

其中，所述第一判断单元具体可以包括：第一判断模块，用于判断在 预置时间段内所述燃煤热电厂热电联产系统的电和热的总负荷的变化是 否超过预设第一阈值；第二判断模块，用于判断所述燃煤热电厂热电联 产系统中预测的调度燃煤值和实际燃煤值的差值是否大于预设第二阈 值。

确定调度策略单元504，用于在所述判断单元的结果为是的情况下， 依据所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及影响所述工况模 型输出的可控变量和辅助变量，确定当前负荷下燃煤热电厂热电联产系 统的调度策略。

其中，所述确定调度策略单元504具体可以包括：

确定输入模块，用于将所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据， 以及从综合数据集成平台服务器获取的影响所述工况模型输出的可控变 量和辅助变量的值，作为预先建立的优化调度模型的输入；所述优化调 度模型包括目标函数和约束条件，所述目标函数可以为：

MinC＝∑C_F+∑PE_n·G_n,in，

其中，C为所述热电联产系统总的生产成本，C_F为各种原煤成本，G_n,in为第n级减温减压器开启的流量，PE_n为第n级减温减压器开启后的惩罚 值；所述约束条件包括：物料平衡约束条件、电力平衡约束条件、汽轮 发电机约束条件、锅炉约束条件、减温减压器约束条件和配煤约束条件； 计算模块，用于采用混合整数线性规划算法计算在当前电和热的负荷下 所述优化调度模型的结果，以得到所述燃煤热电厂热电联产系统在当前 电和热的负荷下的调度策略。

在不同的实施例中，该调度应用服务器还可以包括：

数据预处理单元500，用于对所述工况模型所需的初始数据进行预处 理，所述预处理方法包括但不限于：局外点检测算法、线性平滑算法或 标准化算法。

在不同的实施例中，该调度应用服务器还可以包括：

存储单元505，用于将所述燃煤热电厂热电联产系统的调度策略进行 存储。以及，

展示调度策略单元506，用于响应于用户请求，将存储的所述调度策 略展示给用户，以便用户依据所述调度策略触发所述燃煤热电厂热电联 产系统的优化调度。

本申请基于设备工况模型建立热电联产系统整体优化调度模型，以 满足电、热(蒸汽)总负荷为前提，热电联产系统总的生产成本最低为 目标，自动给出优化的调度方案，实现了将配煤、锅炉、汽轮发电机、 减温减压器整合在一起做出“全局优化”的调度方案，从而提高了热电 联产系统调度的经济性，实现节能减排、降本增效的目标，并在一定程 度上避免了调度人员人为的主观性和因经验不足带来的问题。

本申请实施例还提供了一种调度系统，该调度系统具体可以包括调度 应用服务器和综合数据集成平台服务器，其中，所述调度应用服务器包 括：

获取初始数据单元，用于从综合数据集成平台服务器获取建立热电联 产系统中各台设备的工况模型所需的初始数据，所述初始数据包括：汽 轮发电机进汽量、发电量和抽汽量，锅炉的产汽量，减温减压器进出口 蒸汽量的实时数据和历史数据，蒸汽温度的实时数据和历史数据，蒸汽 压力的实时数据和历史数据，原煤理化分析数据，以及，原煤的价格；

建立工况模型单元，用于依据所述初始数据建立所述热电联产系统中 各台设备的工况模型；

第一判断单元，用于判断是否满足预先设置的调度条件；

确定调度策略单元，用于在所述判断单元的结果为是的情况下，依据 所述工况模型输出的电和热的实时负荷数据，以及影响所述工况模型输 出的可控变量和辅助变量，确定当前负荷下燃煤热电厂热电联产系统的 调度策略。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间 相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法 实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部 分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系 术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不 一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺 序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅 包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为 这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况 下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的 过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

但上面描述的仅仅是例子。在不脱离本申请精神的情况下可以有许 多不同变化。例如，尽管本实施例中仅以网络性能测量为目的，许多大 规模网络系统也能从本申请的精神中得到益处，这包括但不限于，网络 监控系统、网络通信协同工作系统；这些系统能从本申请中的将消耗资 源的某类程序移到集中的高性能服务器上运行的思想中得到有益启示。

尽管本申请的优选实施例中仅用数值计算方法来进行结果数据拟 合，但是对于在具体实施例中，结果数据的拟合可使用多种变种方法和 模型来达到预期效果，这些变种算法是要求保护的本申请的一部分。

尽管本申请的实施例中，调度应用服务器使用了一个主控进程，但 在具体实施例中该主控进程不是本申请实施的必须部分，在不脱离本申 请精神的前提下，对该主控进程进行修改、去除的技术变种是要求保护 的本申请的一部分。

尽管本申请的实施例中，各部件之间可以使用UDP(User Datagram  Protoco)进行通信，显然对于本领域熟练的技术人员来说，在不脱离本 申请精神的情况下可将对该通信协议进行替换或修改。

尽管本申请的优选实施例中，简单网络乒乓协议被用在调度应用服 务器和网络探针之间进行通信。显然对于本领域熟练的技术人员来说， 在不脱离本申请精神的情况下可将对该通信协议进行替换或修改。

尽管本申请中描述的各个部件均为计算机程序，本申请中的任何部 分均可以在软件、固件、硬件或者其结合中实现。

尽管这里详细描述了优选的实施例，但是对于本领域熟练的技术人 员来说，很显然在不脱离本申请精神的情况下可以作出不同的改变、增 加、替换或者类似操作，并且这些均被认为是在权力要求中所定义的本 申请的保护范围之内。

以上对本申请所提供的一种燃煤热电厂热电联产系统的调度方法、 服务器及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理 及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的 方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的 思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说 明书内容不应理解为对本申请的限制。