电热锅炉与蓄热器优化运行设计.pdf

第18卷第4期
庆业帛等专科学校学报
2003年12月
Vol 18 No 4
Journal of Chongqing Polytechnic College
电热锅炉与蓄热器优化运行设计
姜延灿张新铭
軍庆大学动力1に程学院,庆400044)
摘要:应用改进单纯形法并结合经济理论对蓄热式电加热系统提出了一种分析方案和算法,
对该系统进行最优化的运行控制及经济效果评价。
关键词:蓄热式电加热系统;优化;改进単纯形法:经济分柄
中图分类号:"TK123
文献标识码:A文章编号:1009-3494(2003)04-0011-(03
0前
作如下简化假定:
随若社会进步、市场经济的发展以及环境保护
)仪比较不同滞分作差异分析,暂只考虑电
要求的提高,如“火气污染防治法”等一系列法规对锅炉和蓄热器,鉴」它们效率都接近于1,不妨锊取
锅炉?气排放有严格的限制标准,人们开始提侣使为1(实际运行中可取半均效率为e,e2),也锅炉最
州电力、燃气等清洁能源。在高寒地区电采援实用大功率为P,蓄热器最人热容量为C,为使」应付
技术研讨会上与会专家达成共识:推)ノ比采暖技术紧急情况,应保证仪靠电钢炉运行也能满足负荷需
有利于该区加快全社会电气化普及化科度,同时也要
是改善城市环境,实现可持续发展的有效途径;蓄热
2)设备参数包括代号,型号TY,热容量或功
式电锅炉技术上成熟可靠,应作为电采暖的主力率CO,效率FF,使用寿命IF,初始价值KP,残余价
年。调查城示,在大型商场、办公楼、筒住楼、宾馆饭偵KI;运行参数包括第i时段电价(假设分段给
店、娱乐场所、体育场馆、医院、学校等场所采用蓄热H),时间い,负荷d,i=1,2.
式电加热系统,效粜品著。
3)设蓄热器在第i时段初蓄热品为x1、木为
文献[1.2]指出灵活电价体系是电力公可激励x,则0≤x≤C;设该段内接受电锅的功耗为4
川户参与负荷管理的一种经济手段,主要有分时比则0≤a≤Pat;对用户供成み,其中负荷可为典型
价、实时电价、分季电价、分级电价等。对蓄热式电的设计曲线给定,或经验统计资料科学预测
加热系统,为利用这种电价政策,凵前一般偏重」技1.2离散状态方程
术上研制,何经济上也仪分峰平谷三段进行定性总
在所选定的某期间如一天),设用川各个时段
结分析,如文献[3,4],这也是与当前也价政策刚改
)负荷给定d(也可以通过
革相适应的。仕随着电价市场深入发展利收革,供
求关系对电价影响必将得到全面而真实的反映
d4= C,Ctdt积分算待,或者通过各种方法预测,
与一般技术及经济分析不同,作为尝试,本文兼。如文献15」,其中C为水的质量比热,G为用心流
顾未来电价发展趋势,力图通过程序设计就该系统
量,7为水温差,t→も为时问段),在该时问段内
作史具体的量化分析以进行最优化的运行控制利经
蓄热器状态从i1至x,电锅炉功率与时问积为
济评价。
。由忽略很少的能量损失可建立离散状态方程
1优化模型
x;=x1-1+u-d
1.1基本假设及变量定义
共中xo=0,x.=0,0≤x≤C,0≤ル≤P2
对」也热锅炉利用蓄热器的设备初投资及运行
=1,2
进行经济分析,以年费用最小为指标。蓄热器的热
容量及电锅炉功率必将最百接地影响上述费用,故
求最z,使∑Pa取得最小值。
收稿日期:2003-04-04
作者简介:姜延灿,中庆大学动力工程学院硕士研究生
姜延灿张新铭:电热锅炉与斧热器优化运行设训
2算法设计
A=/「B,I,I
按照最优化理论,如果用动态规划方法则随着对y,c,,h可形式分割
阶段数的增多而使得运算量巨幅增加,枚将其化成
YB
线性规划问题
r=y,c=c,l=
可以通过引入松地变量等化成标准形式
YH
y)S.T.Ay=b,y=0:c,y为N维列向量,b式(2)化为Byw+ムyn+Hy=b,则有
为维列向量,A为M×N矩。
n=B(b-lyi-i1
对于该线性规划问题可用内点法及单纯形法1标值为x=cB-1b+cy+coym
等。采川内点法中的仿射变换法时,发现因矩阵A其中c=cI-cke_",c=cF-c-
太特殊而使向量y很难收敛史新,而采用变量有上令x=ab"b+cL+chm
下界的改进单纯形法效果较理想,见文献16.7
66=B-I6-L4I-HH), p=CAB
2.1问题规范化
y=yI=4,z=x分別为现行基本解及目标值
y1=l,y2=2,y=l
YI
ys+1=V,y、-2=X2,,y2s-1=x、-1
假设可行并让作基变量变化ッ≥0):Ja,J,Jn
1=0,l2=0,“l2-=0
分別为基变量、取下界非基变量和取上界的作基变
量ド标集合,变化方向为
=4→(+)i∈Jム:=ん→(んー,∈Jn(8)
是原问题化为
将变化后的值代入式(5)中得
min(cy)S.T.Av=b,1≤y≤h
2)x=x+c×?-2c×
A为MxN矩阵.MI=s,N=2s
共中c为式(6)计算的非基变量y的相对用
为N维列向量,b为M维列向量?对」矩阼A,其各系数、当其都满足
元素为:
cc=0(j∈J),cG≤0(∈Jmn)
11=C22=
则有z为日标函数的最小值最优解).即上.式为最
U2(s+1)三U3(s+2)
?=02、-1)=1;
优性判别条件。若式0不成立,则当前解非最优解.
Cれ1(+1)=C2(+2)ニ?ニC(s-1)(2-1)
ば余各元素为0;
ca=mar{cl,ce≤0∈),c≥0=Jn号
对于b有b=d,b2=da,…b、=d.
对」c有C=Pa,=P,“C、=P,其余儿素为0。
山定其它‖某变量伉,令yx伉增(j∈J)减(j∈
在给定向量y中,N-M)个分量的值为其下界Jn)(>0,由式(4)(7)定y%,其由变为
值或上界位,其余的M个分量值山式(2)唯·确定
bbーB
(k∈
则得剣的y为ー基本解,其巾给定分量的值为下界nパa=Ba
值或上:界值的称为‖变量,其余为某变量:而满足其中a为A的第k列
式(2)的基本解为基木可行解。
为在保持可行性情况ド尽可能减小目标函数
理论表明,对于线性规划问题若有最优解,则在值,关鍵在于确定な,具体方法见文献[6
有限集的基本可行解中也有最优解,而单纯形法便
?于原问题然有白明的初始基.即
为沿凸多面体有限的相邻顶点而搜索至最优点的方J=l.2,“MH,J={M+1,M+2.…AN},=
法
B1=E,为竿集,E为M阶单位阵
原理简述
总之,关键问题在于给定初始基变量以及确定
记A中基矩阵为B,余下的ベ_M)列中取下以史新基変量及一系列随之而来的B,b,P
界值和上:界的‖基变量对应系数列向量构成矩阡2
分别记为,,则A可形式记为
2.3程戶实现