本发明涉及供热机组安全运行规划，尤其是一种耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法。
背景技术：
1、电力清洁能源的消纳以及弃风弃光问题迫切需要解决，执行调峰任务的火电机组必须提高运行与调度的灵活性才能满足电网的需求。热电联产机组的供热安全域体现了其电热特性，由供热安全域可以得到机组满足某一供热流量需求时可调电负荷的上下限，对机组安全灵活运行及参与调峰辅助服务有着重要意义。
2、耦合熔盐储热系统是当前大力发展推进储能技术，煤电机组耦合熔盐储热系统是将燃煤发电过程中产生的多余热能储存于高温熔盐中，以提高能源利用率并实现调峰供电。其原理在于：在电力需求低谷时，燃煤电厂的部分热能不直接发电，而是用于加热熔盐使其融化并储存热量；当电力需求高峰时，熔盐释放储存的热量进行二次发电或提供热力服务，提高供热机组灵活性的，能够实现一定程度上的热电解耦，更进一步释放供热机组深度调峰潜力。
3、然而针对耦合可对外供热熔盐储热系统的供热机组，利用电加热器将多余的发电电能储存在熔盐中，从除氧器出口抽取部分水进入预热蒸发器再对外供热，与传统储热罐与非蓄热式电锅炉的安全边界计算方法不同，且并未有针对该对象特征较为具体的边界计算方法研究，进而缺乏有效地耦合系统运行策略优化方案。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供一种耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，目的是基于机组电热特性分析计算更加合理的安全运行边界，并在此基础上对运行方式进行合理规划，从而有利熔盐蓄热系统充分发挥在调峰供热时的解耦能力。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、一种耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，包括以下步骤：
4、s1、获得机组在全负荷范围内的运行参数数据，及设备的设计参数数据；
5、s2、基于所述运行参数数据，采用循环函数法进行主蒸汽流量动力特性建模，获得主蒸汽流量特性方程：
6、d0＝dkpe+aπkdπ+kdedde
7、式中：d0为主蒸汽流量，t/h，dk为主凝汽循环的汽耗率，kg/kwh，aπk为再热抽汽进汽多耗系数，dπ为再热抽汽流量，t/h，dde为除氧器出口分流给水流量，t/h，kde为除氧器出口分流给水影响系数，pe为汽轮机实发功率，mw；
8、s3、基于所述主蒸汽流量特性方程，确定机组的供热安全运行边界，包括：
9、基于所述设计参数数据，计算考虑供热压力限制下的未耦合熔盐蓄热系统的供热机组的基础运行边界，其横、纵坐标分别为机组供热流量、发电功率，所述基础运行边界包括锅炉最大蒸发量负荷线an，供热压力负荷下限线mn，锅炉最低稳燃负荷线em；
10、在所述基础运行边界的基础上计算耦合熔盐蓄热系统后的扩展边界，获得供热安全运行边界，其横、纵坐标分别为所述机组供热流量加熔盐蓄热系统额外提供的供热最大流量、发电功率；
11、s4、基于所述供热安全运行边界，计算电负荷上、下限点和对应的再热抽汽供热流量、熔盐放热供热流量，为电热负荷分配问题确定电热定值约束；基于所述供热安全运行边界及电热定值约束，针对机组在深度调峰同时对外供热的情况，以总煤耗最低为目标，提出机组运行策略；
12、在所述基础运行边界的基础上计算耦合熔盐蓄热系统后的扩展边界，获得供热安全运行边界，包括：
13、所述熔盐蓄热系统放热时，基于所述锅炉最大蒸发量负荷线an计算对应的扩展边界线a*n*，计算模型如下：
14、
15、其中，g,p*分别为线an、a*n*上的点，dπ,max(g),pe(g)分别为g点的横、纵坐标，d(π+de),max(g),pe(p*)分别为p*点的横、纵坐标；dπ,max,dde,max,pe分别为再热抽汽流量最大值、熔盐供热流量最大值、发电负荷，dπ,max(g)、dde,max(g)、pe(g)即分别为g点对应的再热抽汽流量最大值、熔盐供热流量最大值、发电负荷；kde(g),dk(g)分别为g点对应的除氧器出口分流给水影响系数、主凝汽循环的汽耗率；
16、基于所述供热压力负荷下限线mn计算对应的扩展边界线m*n*,计算模型包括：
17、
18、其中，r,o*分别为线mz、m*z*上的点，dπ,max(r),pe(r)分别为r点的横、纵坐标，d(π+de),max(r),pe(o*)分别为o*点的横、纵坐标，dπ,max(r)、dde,max(r)、pe(r)分别为r点对应的再热抽汽流量最大值、熔盐供热流量最大值、发电负荷；
19、
20、其中，t,u*分别为线zn、z*n*上的点，dπ,max(t),pe(t)分别为t点的横、纵坐标，d(π+de),max(t),pe(u*)分别为u*点的横、纵坐标；dπ,max(t)、dde,max(t)分别为t点对应的再热抽汽流量最大值、熔盐供热流量最大值；kde(t),aπk(t),dk(t)分别为t点对应的除氧器出口分流给水影响系数、再热抽汽进汽多耗系数、主凝汽循环的汽耗率；
21、z为线mn上靠近n点处存在一点，线zn上的点在增加除氧器出口来水流量后主蒸汽流量增加，受到最大进汽流量的限制，由z至n的方向负荷会减小，z点的负荷减少量为0，z点横纵坐标为：
22、
23、其中，aπk(z),dk(z)分别为z点对应的再热抽汽进汽多耗系数、主凝汽循环的汽耗率，d0,max代表主蒸汽流量，dπ,max(z),pe(z)分别为z点对应的再热抽汽流量最大值、发电负荷；ymn代表线mn的斜率；线m*z*、z*n*分别为与mz、zn对应的扩展后的边界线。
24、进一步技术方案为：
25、基于所述供热安全运行边界及电热定值约束，针对机组在深度调峰同时对外供热的情况，以总煤耗最低为目标，提出机组运行策略，包括：
26、采用策略一：
27、根据调度指令，确定熔盐蓄热系统运行，且熔盐蓄热系统采用储热、放热交替循环模式，控制每次储热、放热的时间使得到达调峰时长时的储存的热量为0，完成调峰任务，具体步骤包括：
28、a.熔盐蓄热系统先从初始储热量储热至储热容量上限，然后以最大功率进行一次完整放热过程；
29、b.再依次进行0个或若干个完整的储热、放热循环；
30、c、最终进行一个不完整的储热放热过程，使得熔盐蓄热系统内储存的热量为0。
31、储热过程中，发电功率pe＝pg+pc，pg,pc分别为上网功率和储热功率，放热功率qd＝0，dπ,max＝dh，dh为工业热用户总供热需求流量，除氧器来水流量dde＝0，dπ,max和pe满足供热安全运行边界约束；
32、放热过程中，满足如下约束：
33、热负荷和电负荷平衡：
34、
35、其中，dπ为再热抽汽流量；
36、满足换热器能量平衡：
37、
38、其中，hs,hde分别为过热器出口供热蒸汽焓、除氧器出口分流给水焓，qd,max为放热功率最大值，cp为熔盐平均定压比热容，tin,tout分别为熔盐蓄热系统放热时预热蒸发器进口、过热器出口的熔盐温度，dms,max为高温熔盐泵最大工作质量流量，ηs为能量利用率；
39、储热功率和再热抽汽供热流量约束：
40、
41、其中，pc,max为储热功率最大值；
42、放热过程中，dπ,max满足供热安全运行边界约束，dde,max为再热抽汽达最大时熔盐供热流量最大值，满足：
43、
44、其中，hde,b为供热安全运行边界上的除氧器出口分流给水焓。
45、步骤a中储热至容量上限所需时间为：
46、
47、其中，qst为初始储热量，qv储热容量上限；
48、进行一个完整储热或放热过程所需的时间为：
49、
50、步骤c中，至调峰时限剩余时长不足完成一个完整的储、放热循环，以系统最终储存热量为0为目标：
51、
52、其中，t1和t2分别为剩余时长中的储热时长和放热时长，pc,1和qd,1为储热过程中的储热功率和放热功率，pc,2和qd,2为放热过程中的储热功率和放热功率，δt为调峰总时长减去若干完整储放热循环时长后的剩余时长。
53、基于所述供热安全运行边界及电热定值约束，针对机组在深度调峰同时对外供热的情况，以总煤耗最低为目标，提出机组运行策略，还包括：
54、或者采用策略二：
55、根据调度指令，确定熔盐蓄热系统运行，且熔盐蓄热系统采用储热、放热同时进行且功率相等的模式，持续运行至完成调峰任务，满足如下约束：
56、热负荷和电负荷平衡；
57、熔盐蓄热系统换热器能量平衡：
58、
59、其中，dms为高温熔盐泵工作流量；
60、储热功率、再热抽汽供热流量和高温熔盐泵约束：
61、
62、其中，dπ,max满足供热安全运行边界约束；
63、以及，储热功率最低的约束。
64、所述运行参数数据包括主蒸汽、再热冷段、再热热段、锅炉给水、除氧器出口、给水泵出口及低压缸入口的压力和温度，各级低压加热器、高压加热器和除氧器的抽汽、进口水、出口水及疏水的压力和温度，以及机组负荷，排汽压力，储热功率，除氧器出口分流给水流量。
65、所述设计参数数据包括机组最大再热抽汽流量，最小冷却流量，vwo工况和最低稳燃负荷工况下的汽轮机进汽流量与发电功率，以及熔岩蓄能系统中电加热器最大总功率、高温熔盐泵的最大工作质量流量、熔盐热罐和熔盐冷罐的熔盐温度、熔盐比热容。
66、本发明的有益效果如下：
67、本发明提供的扩展边界方法通过机理计算的方法得到耦合可对外供热的熔盐蓄热系统后机组的供热安全扩展边界，为机组的安全经济稳定运行提供指导。可以准确获得储放热系统工作下机组在某供热流量时的可调负荷范围与在某负荷下的供热流量范围，有利于提高机组供热时的灵活性，提高调峰深度，为后续耦合系统运行调度优化确定电热定值约束提供理论依据。本发明提出的机组深度调峰且供热时的两种耦合系统运行策略及电负荷、供热流量工况参数确定方法可以使机组满足电负荷、热负荷需求的同时减少总煤耗量，具有节能减排的效果。
68、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
1.一种耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，基于所述供热安全运行边界及电热定值约束，针对机组在深度调峰同时对外供热的情况，以总煤耗最低为目标，提出机组运行策略，包括：
3.根据权利要求2所述的耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，储热过程中，发电功率pe＝pg+pc，pg,pc分别为上网功率和储热功率，放热功率qd＝0，dπ,max＝dh，dh为工业热用户总供热需求流量，除氧器来水流量dde＝0，dπ,max和pe满足供热安全运行边界约束；
4.根据权利要求3所述的耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，步骤a中储热至容量上限所需时间为：
5.根据权利要求4所述的耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，步骤c中，至调峰时限剩余时长不足完成一个完整的储、放热循环，以系统最终储存热量为0为目标：
6.根据权利要求3所述的耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，基于所述供热安全运行边界及电热定值约束，针对机组在深度调峰同时对外供热的情况，以总煤耗最低为目标，提出机组运行策略，还包括：
7.根据权利要求1所述的耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，所述运行参数数据包括主蒸汽、再热冷段、再热热段、锅炉给水、除氧器出口、给水泵出口及低压缸入口的压力和温度，各级低压加热器、高压加热器和除氧器的抽汽、进口水、出口水及疏水的压力和温度，以及机组负荷，排汽压力，储热功率，除氧器出口分流给水流量。
8.根据权利要求1所述的耦合熔盐蓄热的供热机组建模与运行策略优化方法，其特征在于，所述设计参数数据包括机组最大再热抽汽流量，最小冷却流量，vwo工况和最低稳燃负荷工况下的汽轮机进汽流量与发电功率，以及熔岩蓄能系统中电加热器最大总功率、高温熔盐泵的最大工作质量流量、熔盐热罐和熔盐冷罐的熔盐温度、熔盐比热容。
