167
Results:
A detailed mathematical model of the operating power unit has been developed, suitable for nonlinear optimization
using modern gradient methods. The identification of the parameters of this power unit was carried out and optimization studies of
the operating modes of the installation were carried out, which increase the efficiency of its operation.
Conclusions:
An integrated approach is proposed for solving the problems of estimating the state and optimizing the operating
modes of operating thermal power plants. The technique involves the use of one mathematical model of the installation understudy
for solving one cycle of optimization calculations of a complex problem consisting of identifying the parameters of the mathematical
model, estimating the state, and optimizing its operating modes.
Key words:
thermal power plant, identification of parameters, optimization of modes, state estimation, mathematical modeling,
complex methodology.
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Подробные
математические
модели
теплоэнергетических установок (ТЭУ) в сочетании с
эффективными методами оптимизации их режимов работы
позволяют без значительных капиталовложений заметно
увеличить эффективность эксплуатации ТЭУ в первую
очередь за счет уменьшения топливных издержек. Вопрос
оптимизации параметров как отдельных агрегатов, так и
тепловых электрических станций (ТЭС) в целом, особенно
актуален
в
связи
с
большой
изношенностью
установленного теплоэнергетического оборудования и
переходом энергосистем к работе в условиях рыночных
отношений.
Недостаточно широкое использование эффективных
методов математического моделирования и оптимизации
при управлении режимами работы ТЭС обусловлены
рядом трудностей, среди которых можно отметить
значительную сложность математических моделей
современных ТЭУ, необходимость настройки этих
моделей на изменяющееся в течении времени фактическое
состояние оборудования и отсутствие необходимых
программно-вычислительных
комплексов
(ПВК),
реализующих необходимые математические расчеты.
Результаты решения данных задач имеют важное
самостоятельное значение и играют существенную роль
для качественного решения проблем управления ТЭУ,
например, для более эффективного распределения
нагрузок между агрегатами ТЭС и оптимального
управления режимами работы ТЭУ и ТЭС.
II.
П
РОГРАММНО
-
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
В Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева
СО РАН (ИСЭМ СО РАН) разработан комплексный
подход для решения вышеперечисленных задач,
реализованный в виде программно-вычислительного
комплекса. Структура ПВК приведена на рис. 1.
В
прямоугольных элементах находятся вычислительные
блоки ПВК, а в цилиндрических – необходимая для
выполнения расчетов исходная информация.
Программно-вычислительный комплекс
позволяет в
одном цикле оптимизационных расчетов решить
комплексную задачу, состоящую из идентификации
параметров (настройку коэффициентов с учетом текущего
состояния) математической модели, а также оценивания
состояния и оптимизации режимов работы действующей
теплоэнергетической установки, используя при этом одну
математическую модель исследуемой ТЭУ.
Рис. 1 – Структура разработанного программно-вычислительного комплекса
III.
Р
АЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
В качестве прототипа для моделирования выбран
современный энергоблок, установленный на Харанорской
ГРЭС (п. Ясногорск, Забайкальский край). В его состав
входит паровая турбоустановка К-225-12,8-3Р мощностью
225 МВт и котельный агрегат высокого давления ЕП-630-
13,8-565 БТ (ТПЕ-216М) с промежуточным перегревом
пара паропроизводительностью 630 т/ч.
Разработка математической модели энергоблока была
реализована в программной среде «Система машинного
построения программ» (СМПП), разработанной в ИСЭМ
СО РАН [1,2]. Математическая модель энергоблока
пригодна для выполнения оптимизационных расчетов
модифицированным градиентным методом, позволяющим
решать
задачи
больших
размерностей
(тысячи
оптимизируемых параметров, ограничений-равенств и
ограничений-неравенств) с высокой точностью. Описание
этого эффективного метода ступенчатой оптимизации
приводится в работах научных сотрудников ИСЭМ СО
РАН [3,4].
Работа выполнена в рамках проекта государственного
задания (№ FWEU-2021-0005) программы фундаментальных
исследований РФ на 2021-2030 гг. с использованием ресурсов
ЦКП «Высокотемпературный контур» (Минобрнауки России,
проект № 13.ЦКП.21.0038).
