(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111624074.9 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 浙江英集动力科技有限公司 地址 310000 浙江省杭州市余杭区仓前街 道龙园路8 8号2幢208、 209-1、 209-2室 (72)发明人 刘成刚　穆佩红　时伟　谢金芳　 (74)专利代理 机构 常州市科谊专利代理事务所 32225 专利代理师 孙彬 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06N 3/12(2006.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 50/06(2012.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种多炉多机复杂生产系统的负荷调度分 配方法及平台 (57)摘要 本发明公开了一种多炉多机复杂生产系统 的负荷调度分配方法， 包括： 采用机理建模和数 据辨识方法建立多炉多机复杂生产系统的数字 孪生模型； 基于获取的热用户的用热负荷需求、 热网的蓄热及滞后参数， 对多炉多机系统的源侧 供热母管边界参数进行优化； 基于优化后的供热 母管边界参数， 依据不同炉型的成本、 收益和不 同炉型的可调负荷范围及负荷变化速率， 以及同 一炉型不同设备的能耗差异， 建立以全厂利润最 大化、 污染物 排放最小化和投运 设备总能耗最低 为目标函数， 并设置相应的多炉多机系统约束条 件， 建立多炉多机负荷调度分配模型； 采用多目 标寻优算法进行寻优获得最优负荷分配参数； 基 于寻优后的最优负荷分配参数发送锅炉指令和 汽机指令 。 权利要求书7页 说明书17页 附图2页 CN 114580265 A 2022.06.03 CN 114580265 A 1.一种多炉多机复杂生产系统的负荷调度分配方法， 其特 征在于， 它包括： 步骤S1、 采用机理建模和数据辨识方法建立多炉多机复杂生产系统的数字 孪生模型； 步骤S2、 基于获取的热用户的用热负荷需求、 热网的蓄热及滞后参数， 对所述多炉多机 系统的源侧供热母管边界参数进行优化， 减少所述多炉多机复杂生产系统的负荷频率变 化； 步骤S3、 基于优化后的供热母管边界参数， 依据不同炉型的成本、 收益和不同炉型的可 调负荷范围及负荷变化速率， 以及同一炉型不同设备的能耗差异， 建立以全厂利润最大化、 污染物排放最小化和投运设备总能耗最低为目标的目标函数， 并设置相应的多炉多机系统 约束条件， 建立多炉多机负荷调度分配模型； 步骤S4、 采用多目标寻优算法对所述多炉多机负荷调度分配模型进行寻优获得最优负 荷分配参数； 步骤S5、 基于寻优后的最优负荷分配参数发送锅炉指令和汽机指令， 调整燃料量、 风 量、 给水量和进汽量 参数， 实现所述多炉多机复杂生产系统优化 运行。 2.根据权利要求1所述的多炉多机复杂生产系统 的负荷调度分配方法， 其特征在于， 所 述步骤S1中， 采用机理建模和数据辨识方法建立多炉多机复杂生产系统的数字孪生模型， 具体包括： 构建所述多炉多机复杂生产系统的物理模型、 逻辑模型和仿真模型； 其中， 所述物理模型的建立包括如下步骤： 建立热用户、 热网、 供热母管、 多个锅炉、 多个汽轮 机、 蓄热水箱、 凝汽器、 水泵和源侧实体的物理模型， 所述锅炉包括煤粉锅炉和垃圾锅炉； 所述逻辑模型的建立包括如下步骤： 依据多炉多机复杂生产系统各个物理实体之间的 逻辑机理关系建立可控制的闭环逻辑模型， 将物理模型映射至 逻辑模型； 所述仿真模型的建立包括如下步骤： 基于采集的多炉多机复杂生产系统的运行数据、 状态数据、 物理属 性数据搭建多炉多机复杂生产系统仿真模型， 依据仿真模型输出预测值 和实际值的误差大小对仿真模型的参数进行调优； 将所述物理模型、 逻辑模型和仿真模型进行虚实融合， 构建所述多炉多机复杂生产系 统的物理实体在虚拟空间的系统级数字 孪生模型； 将所述多炉多机复杂生产系统 的多工况实时运行数据接入所述系统级数字孪生模型， 采用反向辨识方法对所述系统级 数字孪生模型的仿 真结果进 行自适应辨识 修正， 获得辨识 修正后的多炉多机复杂生产系统的数字 孪生模型。 3.根据权利要求2所述的多炉多机复杂生产系统的负荷调度分配方法， 其特 征在于： 所述煤粉锅炉的能量守恒方程表示 为： ηb,iGf,iLHV＝Gb,i(hbout,i‑hbin,i)+Gr,i(hreout,i‑hrein,i)； 其中， ηb,i为第i台煤粉锅炉的效率； Gf,i为第i台煤粉锅炉的输入燃料流量； LHV为输入 燃料的低位热值； Gb,i为流经第i 台煤粉锅炉的蒸汽流量； hbin,i、 hbout,i为表示进出煤粉锅炉 的蒸汽焓； Gr,i为再热器蒸汽流 量； hrein,i、 hreout,i为进出再热器的蒸汽焓； 所述汽轮机的蒸汽容积的过程表示 为： 其中， ρ 为蒸汽室内气体密度； p为蒸汽室的压力； n为多变指数； K1、 K2为比例系数； sz为权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 114580265 A 2主汽阀门开度； 流入所述汽轮机的主 蒸汽流量Gt表示为： Gt＝kvptsz； 其中， pt为主蒸汽压力， sz为主汽阀门开度， kv为比例系数； 所述凝汽器的能量守恒方程表示 为： ηcGh(hhout‑hhin)＝Gc(hcout‑hcin)； 其中， ηc为凝汽器的换热效率； hhout为蒸汽的出口焓， hcout为冷却水的出口焓； hhin为蒸 汽的进口焓， hcin为冷却水的进口焓， Gh为蒸汽的流 量、 Gc为冷却水的流 量； 所述水泵的耗电量和扬程、 流 量的数学关系表示 为： 其中， Ppump为水泵的耗电量； ηpump为水泵的效率； g为重力加速度； Gpump为流经水泵工质 的流量； Hpump为水泵的扬程； 所述煤粉锅炉的燃烧通道热量输出与燃烧指令的关系表示 为： 其中， SG为燃烧通道输出的热量， μB为燃烧指令， τ为磨煤纯延迟时间， Tb为燃烧通道时 间常数； 所述垃圾锅炉的仿真模型包括燃烧室模型、 水循环系统模型和过 热器系统模型； 所述燃烧室模型包括垃圾的焚烧模型和换热模型， 所述燃烧室包括预热区、 燃烧区和 燃尽区； 所述预热区、 燃烧区和燃尽区通用的质量平衡方程表示 为： 其中， Min为进入该区的燃料质量流量； Mout为流出该区的燃料质量流量； Ma为进入该去 一次风质量； Mg为该区燃料燃烧反应质量； Ml为该区漏掉的燃料质量； 所述预热区、 燃烧区和燃尽区通用的能量平衡方程表示 为： 其中， Qin为进入该区 的燃料能量； Qout为离开该区的燃料能量； Q为该区域四周的热量 交 换； Ql为该区漏掉燃料所带走的热量； Qa为该区烟气带走的热量； Qg为该区一次风带入的热 量； 垃圾燃烧所需的空气量表示 为： V0＝0.0889Cy+0.265Hy+0.0333Sy‑0.333Oy； 其中， Cy、 Hy、 Sy、 Oy分别为燃料收到基碳、 硫、 氢和氧 所占百分比； 所述水循环系统模型包括汽 包数学模型、 下降管 数学模型和上升管 数学模型； 所述汽包数学模型的参数动态蒸发量 为： Gevap＝Cevap(Hw‑Hs)；权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 114580265 A 3