智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王富有 方 正 門(mén) 冉

（1.南京科遠(yuǎn)智慧科技集團(tuán)股份有限公司；2.江蘇省熱工過(guò)程智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

熱電廠供熱系統(tǒng)是典型的能量平衡系統(tǒng)，需要在機(jī)組與供熱系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)供熱量和用熱量的平衡。目前，大多數(shù)熱電廠選用安全儀表系統(tǒng)（SIS）采集機(jī)組數(shù)據(jù)和熱網(wǎng)數(shù)據(jù)，為保證電廠控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行，SIS 僅單向采集分析所涉及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，不與機(jī)組控制系統(tǒng)直接整合，不向機(jī)組下達(dá)控制指令。熱網(wǎng)調(diào)度人員通過(guò)SIS 數(shù)據(jù)監(jiān)視來(lái)實(shí)現(xiàn)供熱的人工電話調(diào)度，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組供熱量和用戶用熱量的平衡［1～4］，這種方式在用熱量變化不大且機(jī)組負(fù)荷相對(duì)平穩(wěn)的情況下，可以大體滿足熱網(wǎng)正常運(yùn)行的需求。 但是當(dāng)機(jī)組變負(fù)荷以及用戶用熱量頻繁變化時(shí)，調(diào)度員工作量大，電話調(diào)度難以實(shí)現(xiàn)機(jī)組供熱量與用戶用熱量的及時(shí)平衡，且用戶用熱參數(shù)大幅波動(dòng)，還會(huì)影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行以及自動(dòng)發(fā)電控制 （Automatic Generation Control，AGC）的運(yùn)行品質(zhì)［5～8］。

當(dāng)前大多數(shù)熱電廠的供熱調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合了信息化，為此，筆者設(shè)計(jì)了集成機(jī)組運(yùn)行信息和用戶用熱信息的智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)，以提高提高整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和自動(dòng)化水平。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

如圖1 所示，智能供熱系統(tǒng)涉及的子系統(tǒng)包括向外供熱的供熱機(jī)組、供熱附屬設(shè)備（供熱分汽缸、供熱匹配器、減溫減壓裝置）、供熱管線和供熱管線上的用戶。

圖1 典型的供熱系統(tǒng)示意圖

對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)能量系統(tǒng)，即供熱機(jī)組向外的供熱量變化隨著用戶需熱量變化而平衡一致，而系統(tǒng)的關(guān)鍵功能在于能夠?qū)崟r(shí)聯(lián)通機(jī)組供熱系統(tǒng)和外部熱網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱用戶用熱量、機(jī)組供熱量和熱網(wǎng)供熱損耗的實(shí)時(shí)平衡。 即有：

其中，F(xiàn)jzn為第n臺(tái)供熱機(jī)組的供熱量，F(xiàn)yhn為第n個(gè)用戶的用熱量，F(xiàn)yhyrt為所有用戶用熱量，F(xiàn)jzgrt為所有供熱機(jī)組供熱量，F(xiàn)loss為熱網(wǎng)供熱損耗率。

綜上所述，一個(gè)完整的智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崟r(shí)采集到用戶用熱情況信息和機(jī)組實(shí)際運(yùn)行信息，也是實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度的前提。 供熱調(diào)度系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)時(shí)需要有合適的機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕⑶冶苊鈹?shù)據(jù)傳輸故障對(duì)整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)大的干擾。 供熱調(diào)度的實(shí)現(xiàn)需要基于采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出機(jī)組應(yīng)當(dāng)提供的供熱量并通過(guò)合理的機(jī)制分配給向外供熱的各臺(tái)機(jī)組，且機(jī)組供熱量的變化不對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生過(guò)大的干擾。 因此，一個(gè)完整的智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備以下功能：

a. 能夠?qū)崟r(shí)采集用戶用熱情況信息；

b. 能夠?qū)崟r(shí)采集機(jī)組實(shí)際運(yùn)行信息；

c. 系統(tǒng)具備通信安全檢測(cè)功能；

d. 可對(duì)用戶用熱量變化進(jìn)行分析；

e. 可對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀況進(jìn)行分析；

f. 可根據(jù)用戶用熱量預(yù)測(cè)機(jī)組供熱量；

g. 可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀況向機(jī)組發(fā)出供熱指令；

h. 供熱量在機(jī)組之間進(jìn)行分配和平衡。

2 智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)采集功能

智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)采集機(jī)組運(yùn)行信息和熱用戶用熱信息。 為減少供熱調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信量對(duì)供熱調(diào)度系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，需要對(duì)機(jī)組信息和用戶用熱信息進(jìn)行篩選，篩選出重要數(shù)據(jù)，剔除非關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

機(jī)組數(shù)據(jù)的選取應(yīng)當(dāng)能夠準(zhǔn)確且相對(duì)全面地反映機(jī)組的運(yùn)行情況，包括機(jī)組實(shí)際帶負(fù)荷情況、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）投入狀態(tài)、供熱調(diào)度投入允許情況、機(jī)組實(shí)際供熱量以及機(jī)組供熱設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（自動(dòng)、手動(dòng)）、供熱量上限、供熱量下限、供熱壓力上限、供熱壓力下限、供熱溫度上限及供熱溫度下限等。

用戶用熱信息的選取應(yīng)當(dāng)能夠準(zhǔn)確且相對(duì)全面反映熱網(wǎng)運(yùn)行情況， 包括用戶實(shí)際用熱量、重要管線供熱參數(shù)（包括供熱溫度、供熱壓力和供熱流量）、 重要熱用戶供熱參數(shù) （包括供熱溫度、供熱壓力和供熱流量）、供熱分汽缸（匹配器）蒸汽參數(shù)及供熱分汽缸（匹配器）相關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況等。

2.2 調(diào)度系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)

供熱調(diào)度系統(tǒng)可作為獨(dú)立系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也可以設(shè)計(jì)為某機(jī)組DCS 的一個(gè)子系統(tǒng)。若供熱調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)為某機(jī)組DCS 的一個(gè)子系統(tǒng)，且系統(tǒng)為多爐多機(jī)多供熱，則對(duì)該臺(tái)機(jī)組DCS 檢修會(huì)影響供熱調(diào)度系統(tǒng)的可用性。 因此，在條件允許的情況下，盡量將供熱調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)為獨(dú)立于所有機(jī)組的系統(tǒng)，供熱調(diào)度系統(tǒng)與供熱機(jī)組通過(guò)安全的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。

現(xiàn)主要以供熱調(diào)度系統(tǒng)作為獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。

目前，供熱系統(tǒng)大、供熱用戶多、熱網(wǎng)數(shù)據(jù)多、 供熱儀表與供熱電廠距離較遠(yuǎn)的供熱系統(tǒng)，一般通過(guò)GPRS 將供熱儀表數(shù)據(jù)通過(guò)專網(wǎng)通信傳輸至熱網(wǎng)服務(wù)器（圖2）。 供熱調(diào)度系統(tǒng)是安全的通信協(xié)議，通過(guò)數(shù)據(jù)隔離將熱網(wǎng)服務(wù)器的熱網(wǎng)數(shù)據(jù)通信傳輸至供熱調(diào)度系統(tǒng)。 采用這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時(shí)，如果新增或減少外部熱用戶，可以通過(guò)在供熱調(diào)度系統(tǒng)和熱網(wǎng)服務(wù)器內(nèi)新增或減少通信點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)維護(hù)較為靈活方便。 熱網(wǎng)數(shù)據(jù)從熱網(wǎng)服務(wù)器傳遞至供熱調(diào)度系統(tǒng)，需要合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)隔離功能，使整個(gè)供熱調(diào)度系統(tǒng)能夠滿足網(wǎng)絡(luò)安全的要求。

圖2 基于GPRS 傳輸數(shù)據(jù)的供熱調(diào)度網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

對(duì)于供熱系統(tǒng)不大、供熱用戶不多、熱網(wǎng)數(shù)據(jù)量不多、供熱儀表與供熱電廠距離較近的供熱系統(tǒng)，可以采用敷設(shè)光纜的方式將熱網(wǎng)數(shù)據(jù)直接傳遞至供熱調(diào)度系統(tǒng)機(jī)柜（圖3）。 采用這種熱網(wǎng)數(shù)據(jù)采集方式，供熱調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)相互獨(dú)立，雖然網(wǎng)絡(luò)安全性高，但敷設(shè)光纜會(huì)增加項(xiàng)目實(shí)施成本。 而且熱網(wǎng)系統(tǒng)新增熱用戶時(shí)，需要通過(guò)敷設(shè)新的光纜來(lái)實(shí)現(xiàn)新增熱用戶數(shù)據(jù)的采集，系統(tǒng)維護(hù)工作量較大。 因此，對(duì)于熱用戶頻繁增減的熱網(wǎng)系統(tǒng)， 不宜采用此網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行供熱調(diào)度。

圖3 基于光纜傳輸數(shù)據(jù)的供熱調(diào)度網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為保證系統(tǒng)的可用性和安全性，無(wú)論采用何種控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，智能供熱調(diào)度系統(tǒng)都應(yīng)設(shè)計(jì)為A/B 雙網(wǎng)冗余運(yùn)行，控制器、操作員站、交換機(jī)和雙向隔離網(wǎng)絡(luò)均采用冗余配置，冗余運(yùn)行。

2.3 通信安全功能

為保證整個(gè)供熱調(diào)度系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)供熱調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。在數(shù)據(jù)通信發(fā)生異常時(shí)，調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠及時(shí)向調(diào)度系統(tǒng)操作員和機(jī)組操作員發(fā)出通知，及時(shí)切除相應(yīng)的機(jī)組或供熱設(shè)備調(diào)度功能。

為準(zhǔn)確檢測(cè)通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和通信質(zhì)量，需要在機(jī)組DCS 和供熱調(diào)度系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)通信檢測(cè)信號(hào)，在機(jī)組DCS 和供熱調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行雙向通信判斷。機(jī)組DCS 和供熱調(diào)度系統(tǒng)任意一側(cè)出現(xiàn)通信故障，則應(yīng)當(dāng)切斷對(duì)相應(yīng)機(jī)組的供熱調(diào)度功能，并向操作員發(fā)出相應(yīng)的通信故障通知。

供熱機(jī)組側(cè)通信檢測(cè)信號(hào)形式為矩形高低電平信號(hào)，高電平2 s、低電平2 s，高、低電平交替發(fā)出。 供熱機(jī)組側(cè)至供熱調(diào)度通信檢測(cè)信號(hào)圖形如圖4 所示。 若調(diào)度系統(tǒng)檢測(cè)到供熱機(jī)組傳遞過(guò)來(lái)的通信信號(hào)在超出信號(hào)周期以及通信延時(shí)的時(shí)間內(nèi)保持不變，則供熱調(diào)度側(cè)判斷供熱機(jī)組至調(diào)度系統(tǒng)出現(xiàn)了通信故障。 同時(shí)，供熱調(diào)度系統(tǒng)向供熱機(jī)組DCS 發(fā)出形式相同的通信檢測(cè)信號(hào)。若供熱機(jī)組DCS 檢測(cè)到供熱調(diào)度傳遞過(guò)來(lái)的通信檢測(cè)在超出信號(hào)周期以及通信延時(shí)的時(shí)間內(nèi)保持不變，則供熱機(jī)組側(cè)判斷調(diào)度系統(tǒng)至供熱機(jī)組出現(xiàn)了通信故障。

圖4 供熱機(jī)組至供熱調(diào)度系統(tǒng)通信檢測(cè)信號(hào)

由于熱網(wǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)安全可靠的通信協(xié)議經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)隔離從熱網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器采集，因此熱網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集也應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)合理的通信檢測(cè)功能和熱網(wǎng)數(shù)據(jù)異常判斷功能。 當(dāng)熱網(wǎng)數(shù)據(jù)通信或熱網(wǎng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)切除整個(gè)供熱調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度功能。 熱網(wǎng)數(shù)據(jù)通信檢測(cè)功能通過(guò)服務(wù)器向調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送通信檢測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)通信檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷得出。熱網(wǎng)服務(wù)器發(fā)出2～3 個(gè)0～100 的隨機(jī)數(shù)作為通信檢測(cè)數(shù)據(jù)。 在考慮通信延時(shí)的時(shí)間內(nèi)，若通信檢測(cè)數(shù)據(jù)均保持不變，則供熱調(diào)度系統(tǒng)判斷熱網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器至供熱調(diào)度系統(tǒng)通信異常，并及時(shí)通知操作員。

為保證供熱調(diào)度系統(tǒng)安全運(yùn)行，需要及時(shí)對(duì)熱網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常判斷。 可選擇變化頻繁且重要性高的熱網(wǎng)數(shù)據(jù)，或者選擇多個(gè)熱用戶用熱流量之和作為熱網(wǎng)數(shù)據(jù)異常判斷的參考數(shù)據(jù)。 若參考數(shù)據(jù)在考慮數(shù)據(jù)采樣周期和通信延時(shí)的時(shí)間內(nèi)保持不變或者數(shù)據(jù)發(fā)生突變（數(shù)據(jù)變化量超出工程量限值），則判斷熱網(wǎng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常，應(yīng)及時(shí)告知操作員。

2.4 機(jī)組運(yùn)行情況分析

機(jī)組向外供熱的能力受多個(gè)因素限制，供熱量變化還會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生擾動(dòng)。 為保證機(jī)組供熱量及時(shí)響應(yīng)外界熱負(fù)荷變化的同時(shí)，減少供熱量變化對(duì)機(jī)組的擾動(dòng)，需要對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行分析。 在對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況分析的基礎(chǔ)上，評(píng)估判斷機(jī)組的供熱能力和響應(yīng)速度。機(jī)組可供熱量Fm判斷如下：

其中，LIMi1為機(jī)組供熱量上限，LIMi2為機(jī)組供熱量下限，LIMi3為機(jī)組主蒸汽流量，LIMin為根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況確定的其他限制條件（如機(jī)組再熱蒸汽壓力、煤粉倉(cāng)料位及機(jī)組負(fù)荷等）。

由于機(jī)組運(yùn)行工況對(duì)其供熱量的影響是多方面的，機(jī)組在有供熱余量的情況下未必能及時(shí)承擔(dān)供熱量增減的調(diào)度要求，需要對(duì)機(jī)組供熱量變化的限制情況進(jìn)行分析， 包括限制增加判斷FDISI和限制減少判斷FDISD：

其中，LIMj1為機(jī)組供熱量上限余量，LIMj2為機(jī)組主蒸汽余量，LIMk1為機(jī)組供熱量下限余量，LIMk2為供熱差壓余量，LIMk3為機(jī)組再熱蒸汽壓力，LIMkn為根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況確定的其他限制條件（如機(jī)組負(fù)荷偏差、機(jī)組主蒸汽壓力偏差等）。

2.5 供熱量實(shí)時(shí)計(jì)算

機(jī)組供熱量實(shí)時(shí)調(diào)度的重點(diǎn)在于供熱總量的預(yù)測(cè)與計(jì)算。 由于熱網(wǎng)系統(tǒng)向熱用戶供熱過(guò)程中存在供熱損耗實(shí)際機(jī)組向外供熱總量大于熱網(wǎng)用戶用熱量之和，且供熱損耗與供熱時(shí)間和熱用戶總用熱量有關(guān)。 因此，需要根據(jù)大量供熱數(shù)據(jù)和熱網(wǎng)數(shù)據(jù)在已知用戶用熱量的情況下，對(duì)供熱機(jī)組向外提供的供熱總量進(jìn)行預(yù)測(cè)與計(jì)算。 基于此，需要建立用戶用熱量之和Fyhyrt與供熱損耗率Floss的模型， 用戶用熱量之和Fyhyrt與機(jī)組供熱量之和Fjzgrt的模型：

其中，F(xiàn)losst為T(mén) 時(shí)刻通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)建模得出在用戶用熱量為Fyhyrt時(shí)的供熱損耗率；F1為在T 時(shí)刻下對(duì)應(yīng)的供熱損耗率為Floss與用戶用熱量之和Fyhyrt時(shí)，機(jī)組的供熱總量初值。

由于通過(guò)大數(shù)據(jù)分析用戶用熱量之和Fyhyrt與供熱損耗率Floss的模型會(huì)存在精度問(wèn)題， 依靠Fyhyrt和Floss計(jì)算出的供熱總量初值F1與機(jī)組應(yīng)當(dāng)外供總供熱量之間會(huì)存在一定偏差，需要對(duì)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正，以提高機(jī)組供熱總量目標(biāo)值的準(zhǔn)確性。 在實(shí)際熱網(wǎng)運(yùn)行中，重要熱用戶和末端熱用戶對(duì)供熱壓力有明確要求，且熱電廠供熱收益與供熱參數(shù)有關(guān)，機(jī)組供熱總量目標(biāo)值的修正可通過(guò)重要熱用戶和末端熱用戶實(shí)際用熱參數(shù)進(jìn)行。 對(duì)于一些重要的供熱支線，若供熱支線有支線總表，可通過(guò)支線流量平衡進(jìn)行修正，即：

其中，pm為多條管線末端用戶壓力優(yōu)選值，由對(duì)各條管線末端用戶實(shí)際壓力值進(jìn)行優(yōu)選得出， 優(yōu)選原則為取小值以及按照熱用戶重要程度；pmi為第i個(gè)末端熱用戶實(shí)際供熱壓力；pz為多條管線重要用戶壓力優(yōu)選值，由對(duì)各條管線重要用戶實(shí)際壓力值進(jìn)行優(yōu)選得出，優(yōu)選原則為取小值以及按照熱用戶重要程度；pzi為第i個(gè)重要熱用戶實(shí)際供熱壓力；pmsp為優(yōu)選后末端用戶壓力目標(biāo)值，EQUBm為優(yōu)選后末端用戶壓力允許偏差范圍；Fm為優(yōu)選后末端用戶流量修正值；pmspz為優(yōu)選后重要用戶壓力目標(biāo)值；EQUBz為優(yōu)選后重要末端用戶壓力允許偏差范圍；Fz為優(yōu)選后重要用戶流量修正值。

由于熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行有時(shí)間特點(diǎn)， 在早高峰時(shí)，大量工廠開(kāi)始正常工作，供熱量會(huì)大幅快速增加。 為避免用熱量快速增加過(guò)程中末端熱用戶或重要熱用戶用熱參數(shù)超低限，設(shè)計(jì)智能壓力補(bǔ)償功能，用快速提高分汽缸壓力的方式保證供熱量快速增加時(shí)供熱參數(shù)能夠保證末端熱用戶和重要熱用戶的用熱品質(zhì)要求，有：

其中，pfsp為通過(guò)數(shù)據(jù)分析和建模計(jì)算得出在當(dāng)前時(shí)間T且Fyhyrt時(shí)， 同一壓力等級(jí)的分汽缸組（蒸汽匹配器組） 壓力目標(biāo)值；pf為同一壓力等級(jí)的分汽缸組（蒸汽匹配器組）壓力優(yōu)選值；Fi為外界用熱量大幅快速增加時(shí)對(duì)機(jī)組總供熱量的修正值。

為進(jìn)一步提高機(jī)組供熱總量計(jì)算的準(zhǔn)確性，對(duì)于供熱支線有支線總表，可以找出用戶數(shù)量多且供熱量最大的支線，還可以通過(guò)支線流量平衡來(lái)修正機(jī)組供熱量目標(biāo)值，具體可采用微增流量法對(duì)機(jī)組供熱量目標(biāo)值Fj進(jìn)行小范圍多步修正：

其中，F(xiàn)zb為支線總表流量，F(xiàn)zj為該支線用戶總量，Δ代表考慮了該支線熱損耗率的流量死區(qū)。

將以上機(jī)組供熱流量計(jì)算與修正綜合考慮，機(jī)組總供熱量目標(biāo)值Fjzgrt的計(jì)算式如下：

2.6 供熱分配與平衡功能

在實(shí)際熱網(wǎng)運(yùn)行中， 機(jī)組額定蒸發(fā)量不同，機(jī)組電負(fù)荷不同，供熱的能力不同。 在計(jì)算出機(jī)組總供熱量目標(biāo)值后，需要合理地在各臺(tái)供熱機(jī)組之間進(jìn)行供熱分配及平衡。 供熱量在多臺(tái)機(jī)組之間的分配需按以下原則進(jìn)行：

a. 應(yīng)當(dāng)盡可能減少供熱量變化對(duì)機(jī)組的干擾， 以及總供熱量受到供熱量上限和下限的限制；

b. 單臺(tái)機(jī)組供熱量達(dá)到上限或下限時(shí)，其原本應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的供熱變化量可自動(dòng)由其他不受限的機(jī)組承擔(dān)；

c. 當(dāng)所有參與自動(dòng)供熱調(diào)度的機(jī)組供熱量均達(dá)到上限或閉鎖增加時(shí)，實(shí)際給出的供熱調(diào)度目標(biāo)值應(yīng)當(dāng)閉鎖增加；

10月29日，唐山分公司友誼路加油站改造升級(jí)后開(kāi)業(yè)運(yùn)營(yíng)。這座新運(yùn)營(yíng)的加油站的最大亮點(diǎn)是肯德基穿梭其中，使廣大消費(fèi)者滿足進(jìn)站加油、在昆侖好客便利店購(gòu)物的同時(shí)，不用下車就可以享受到高質(zhì)快捷的肯德基美食?！按蠹罄?，今夜吃雞”，友誼路加油站為廣大有車一族提供了全新的“人·車·生活”驛站新體驗(yàn)。這是河北銷售公司在探索實(shí)踐高質(zhì)量服務(wù)中的又一成功實(shí)踐。

d. 當(dāng)所有參與自動(dòng)供熱調(diào)度的機(jī)組供熱量均達(dá)到下限或閉鎖減少時(shí)，實(shí)際給出的供熱調(diào)度目標(biāo)值應(yīng)當(dāng)閉鎖減少；

e. 供熱量變化過(guò)大或供熱調(diào)度系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)， 應(yīng)當(dāng)能夠及時(shí)切除機(jī)組供熱自動(dòng)調(diào)度功能。

對(duì)于單臺(tái)機(jī)組，在不考慮不同機(jī)組向外供熱經(jīng)濟(jì)性的前提下，可由操作員根據(jù)機(jī)組額定蒸發(fā)量大小、機(jī)組實(shí)際負(fù)荷、機(jī)組供熱上限或下限手動(dòng)給定供熱量分配系數(shù)。 當(dāng)多臺(tái)機(jī)組同時(shí)參與供熱自動(dòng)調(diào)度時(shí)，需要實(shí)時(shí)判斷供熱總量目標(biāo)值的閉鎖增和閉鎖減狀態(tài)，并及時(shí)向調(diào)度操作員發(fā)出通知。

判斷供熱總量目標(biāo)值閉鎖增FzDISI和供熱總量目標(biāo)值閉鎖減FzDISD的方法如下：

Fjzgrt經(jīng)過(guò)閉鎖增和閉鎖減限制后， 給出的實(shí)際供熱量目標(biāo)值Fac為：

其中，F(xiàn)jz1為限制前的1#機(jī)組供熱量目標(biāo)值；K1為1#機(jī)組供熱量分配系數(shù) （可由操作員手動(dòng)給定，也可以根據(jù)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算得出）；Kp為供熱量平衡修正系數(shù)，用以平衡各機(jī)組供熱量目標(biāo)值之和與Fac。

限制后1#機(jī)組供熱量目標(biāo)值Fjz1ac為：

其中，F(xiàn)DISI1為1#機(jī)組供熱量閉鎖增判斷，F(xiàn)DISD1為1#機(jī)組供熱量閉鎖減判斷。

Fjzact為參與供熱自動(dòng)調(diào)度的機(jī)組限制后機(jī)組供熱量目標(biāo)值之和，即：

其中，F(xiàn)jziac為限制后i#機(jī)組供熱量目標(biāo)值。

2.7 供熱經(jīng)濟(jì)調(diào)度功能

在實(shí)際運(yùn)行中， 為提高熱電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，對(duì)各臺(tái)供熱機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，可以參考整臺(tái)機(jī)組的綜合熱效率指標(biāo)來(lái)計(jì)算各臺(tái)機(jī)組供熱量的分配系數(shù)，實(shí)現(xiàn)供熱總量在各臺(tái)機(jī)組之間的自動(dòng)分配［9，10］，即有：

其中，F(xiàn)zhxl1為1#機(jī)組運(yùn)行綜合熱 效率，T1為1#機(jī)組供熱溫度，p1為1#機(jī)組供熱壓力，Qf1為1#機(jī)組電負(fù)荷，Qnet1為1#機(jī)組給煤低位發(fā)熱量，Qt1為1#機(jī)組給煤量。

1#機(jī)組供熱量自動(dòng)分配系數(shù)Ke1的計(jì)算式為：

其中，F(xiàn)zhxln為n#機(jī)組運(yùn)行綜合熱效率。

若采用經(jīng)濟(jì)分配，則1#機(jī)組供熱量分配系數(shù)K1=Ke1。 對(duì)于其他參與供熱自動(dòng)調(diào)度的機(jī)組，其供熱分配系數(shù)計(jì)算原理相同。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，熱電廠所在熱網(wǎng)運(yùn)行方式?jīng)Q定了供熱總量的經(jīng)濟(jì)分配是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，還需要考慮燃煤?jiǎn)蝺r(jià)、摻燒燃煤綜合價(jià)格、稅費(fèi)等因素。

2.8 供熱溫度調(diào)度功能

供熱溫度調(diào)度是智能供熱調(diào)度的一個(gè)重要功能，供熱溫度智能調(diào)度的實(shí)現(xiàn)關(guān)系到供熱品質(zhì)以及供熱機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 供熱溫度過(guò)高，供熱減溫水流量多，減溫減壓能量損失大；供熱溫度過(guò)低，影響熱用戶的正常使用以及熱電廠供熱收入。 熱網(wǎng)越大，熱網(wǎng)慣性越大，供熱溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能將熱網(wǎng)供熱溫度控制在合理范圍內(nèi)。 由于供熱溫度調(diào)度不涉及分配與平衡，其調(diào)度功能的實(shí)現(xiàn)相較于供熱量的調(diào)度要簡(jiǎn)單一些［11］。

對(duì)熱網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行分析可知，熱網(wǎng)供熱總量越大，用戶用熱總量越大，供熱的熱損率會(huì)有所降低，供熱溫度沿管線降低得越少，也即供熱溫度與用戶用熱總量關(guān)系越密切。 事實(shí)上，在熱網(wǎng)運(yùn)行中，供熱溫度的給定需要綜合考慮用戶用熱總量、供熱管線重要用戶供熱溫度和供熱管線末端用戶的供熱溫度。 對(duì)于同一溫度等級(jí)的管線，其供熱溫度調(diào)度目標(biāo)值的計(jì)算式為：

其中，T0為用戶供熱總量為Fyhyrt時(shí)的供熱溫度調(diào)度目標(biāo)初值。

多條管線末端用戶溫度優(yōu)選值Tm， 由對(duì)各條管線末端用戶實(shí)際溫度值進(jìn)行優(yōu)選得出，優(yōu)選原則按照取小值和熱用戶重要程度，即：

其中，Tmi為第i 個(gè)末端熱用戶實(shí)際供熱溫度。

多條管線重要用戶溫度優(yōu)選值Tz， 由對(duì)各條管線重要用戶實(shí)際溫度值進(jìn)行優(yōu)選得出，優(yōu)選原則按照取小值和熱用戶重要程度，即：

其中，Tzi為第i個(gè)重要熱用戶實(shí)際供熱溫度。

限制前供熱溫度目標(biāo)值T1為：

限制后實(shí)際供熱溫度調(diào)度目標(biāo)值Tact為：

其中，TH為供熱溫度上限，TL為供熱溫度下限。

3 智能供熱實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行分析

根據(jù)以上智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，在某熱電廠設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了智能供熱調(diào)度項(xiàng)目。 在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施調(diào)試過(guò)程中，采用大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)建模計(jì)算的機(jī)組供熱量目標(biāo)初值與實(shí)際供熱量的偏差在1.5%～5.0%。 其中在機(jī)組熱負(fù)荷變化不大的情況下，機(jī)組供熱量目標(biāo)初值與實(shí)際供熱量的偏差在1.5%以內(nèi)，機(jī)組大幅變負(fù)荷情況下（供熱量變化量每分鐘±20 t/h）， 機(jī)組供熱量目標(biāo)初值與實(shí)際供熱量的偏差在5.0%以內(nèi)。數(shù)據(jù)分析建模獲得的用戶用熱量-機(jī)組供熱量模型準(zhǔn)確性可滿足工程實(shí)際應(yīng)用的要求。 在智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度投運(yùn)前，用戶用熱報(bào)警越限875 次；智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)投入運(yùn)行后，用戶用熱參數(shù)越限報(bào)警126 次， 報(bào)警越限降低了80%以上（數(shù)據(jù)取投入前、后3 天的平均值）。

在系統(tǒng)投入運(yùn)行期間，在早高峰增加熱負(fù)荷時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷在供熱機(jī)組間的自動(dòng)增減調(diào)度和自動(dòng)平衡分配；在供熱量變化不大的情況下（供熱量變化量每分鐘±10 t/h），操作員無(wú)需手動(dòng)干預(yù)，智能供熱調(diào)度系統(tǒng)可自動(dòng)將熱負(fù)荷和控制熱用戶供熱參數(shù)調(diào)節(jié)到要求的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)建模將會(huì)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 智能實(shí)時(shí)供熱調(diào)度系統(tǒng)將信息技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)建模技術(shù)和傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了深度融合，改變了傳統(tǒng)落后電話調(diào)度運(yùn)行的情況，可在一定程度上提高熱電廠熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化水平和智能化運(yùn)行水平，同時(shí)還提高了熱電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和供熱品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。