蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统与相关技术
石化企业蒸汽动力系统的多周期运行优化
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第2 32) ( 06卷第1期年 l 月 28 日计葬机与盛用化母Co m p uteVo l.23.No.ls ra nd A p p lie d C h e m i s t y rJa n200 6石化企业蒸汽动力系统的多周期运行优化罗向龙摘要:,华责,张冰剑,( 华南理工大学化工与能源学院强化传热与过程节能教育部重点实验室,广东,广州,5 10、4 ) 6 0,为了满足石化企业工艺过程对蒸汽和电力不断变化的需要实现企业降低成本节能降耗的目的必须保证蒸汽动力系。
统在最优状态下运行, ,本文针对这一问题建立了综合考虑设备启停费用的蒸汽动力系统多周期最优运行的混合整数线性规。
划模型并将锅炉和汽轮机的模型进行了合理的线性化困难的问题利用通用建模工具,该模型既保证了系统运行优化求解精度又避免了非线性模型求解,,GA M S建模求解并通过实例证明了利用本文建立的模型在较短的时间内得到了最优的计。
,划调度方案并且节省了大量的运行成本关扭词: : :蒸汽动力系统 ; 启停费用 ; 多周期 ; 优化 ; 节能TA中图分类号文献标识码:Q0 2 8( 2( 6 ) 0 1礴 14 ) Xe r5文章编号1 0 0 1 4 16 0O P t imc aal mu snul t ipio doPe r ai to n al p lan nin g f ors te am Po we rsystemof Pe trochemi·l in dtr yLU O X ia(T h5g Lobongn,H UA B edHe au,na nnsd Z H A N G B i n g j ia d Enenti o,eoKe f Tyecs Lf E,ha n e et Tr a 5 10fe r a ns,心y Cno n s e av raM i n is t r yof Ed ucat i o n o f C h in a ,S o u t h C h inaU n 扮erit yh n o lo g yT hee e s s,Gu ang Zh os4 6Guua nog,C h ine)h teoAbe rr t ssc at:s tem at wspo w eu e ery s te mtan( SP S )shold berpe r t adu nde rp t im a l.s eo he m e t m d i t e o n reet tv呵ing d emnrn a d ( nofstem n a a od pon ew-加mtaspr oo te r da se o sdv aoee n ero 盯fepe伽eh m i a l eei denny ’ r tl ao nA minx e罗 Ii.n er an epr 肛 owt呱m iBygMI L Pa n)dm d l ituelu-di n ge sw it eeh in ge o sesb a tpr eo li s h e d t ep t im i z e t h e nm u l t ip e r i u eed oopt a ruioap la nin ge uf SP SaA lso he s amo d els f o e.b o il e r h t ins oewee ro b li h d t ss atiy f ths a veis ee r q ir m e be,utaa nd r d ee ah te om p t til ad if ilt yt tmeimu si g G AM S t o lvethepm bl e mi gn i f is :se antin g se re a nob t in aw it eedtn opit l ae o st·Ke ywod r,e tam pw osy o te mshi n ge o st,m u lt i p e r i od,op t i m iz a io t n,en e rgyeo n s e碑a t i osnLuoXLsHuaBa nd Z h a n g BJa n.Op t i m a lm u l ip e r i t od,op e r t io an al pl a一n n.in g f orm po wersys t e mof petr oeh e m ie a lin duy r t.Co m p utes rd A p p lie d Ch e m isy r t,200623( 1):41451引言蒸汽动力系统是石化企业的重要组成部分它,、国内外学者对蒸汽动力系统运行优化的研究一o 直都很活跃 c r,s ma nn等〔J 用混合整数线性规划。
蒸汽动力系统运营优化研究
耗 了大量 的人力 ，物力 ，还要消耗大量 的财 力 ，如果 对系统 主 汽 轮机 变１二况 分 析 理 论 ，建 立 了 适 用 于 二 次 调 节 抽 汽 的 单
要设备 的维护安排不恰 当，会导致 全厂 内的物 料流 、能量流 、 抽 、纯凝等各种 Ｔ况下汽轮机 的数 学模型 。Ｍａｖｒｏｍａｔｉｓ等
需 求 也 随 之 变 化 。
不仅解 决了系统 的非 线性优化模 型求解 困难 的问题 ，还确保
对于 由于操作条 件 、市场需求 量 、季节 等 因素 引起 需求 最 优 运 营方 案 的 准确 性 。
确定性变化 ，系统可以通过制定 合理的运行调 度方案来满 足
这些需求变化 ，以保证 系统 和工 艺过程 的安全稳定运行 。对 ３ 汽 轮机 的数 学模 型
２ 锅 炉的 数学模 型
锅 炉 的数 学 模 型 是 指 锅 炉 效 率 与 产 汽 量 之 间 的数 学 关 系式 。由于锅炉存不 同工 况下 的实 际运行状 态非常复杂 ，当 锅 炉变 工况 运行 而偏 离设 计 值 时 ，锅 炉 的 负 荷 动 态 变 化 会 对 锅 炉效率有 较大影 响。国 内外 有很 多学者 致力 于锅炉 模型
失 ，导致蒸汽 的降质使用 。虽然可 以使用 好的管 网材料和通 轮机机 组 的总输 出功 率 ，并 阐 明 了改 进 等 熵 效 率模 型。
行 的锅炉 、汽轮机负荷 来满 足工艺用 户变化 的汽电需求或 者 在 较 短 时 间 内增 开 锅 炉 、汽 轮 机 ，这 样 的 做 法 很 明 显 不 符 合 Ｔ程实际 ，因此要 保证工艺过程 和蒸 汽动力 系统安全稳定 运
归 建模 。 国 内 外 有很 多 学 者 致 力 于 汽 轮 机 模 型 的 研 究 ，张 国 喜等 用分段思想来 处理 汽轮机的非线性做 功过程 ，建立 了 系 统 的 ＭＩＬＰ模 型 ，并 把 通 用 建 模 软 件 ＧＡＭＳ应 用 于 优 化 模
蒸汽系统运行优化策略
蒸汽系统运行优化策略蒸汽系统运行优化策略蒸汽系统运行优化策略是为了提高能源利用效率、降低能源消耗和减少环境污染而采取的一系列措施。
以下是一种逐步思考的方法来优化蒸汽系统运行。
第一步：能源审查首先，进行能源审查是了解蒸汽系统运行情况的关键。
这可以通过收集和分析数据来实现，包括蒸汽使用量、燃料消耗量和系统效率等。
能源审查的目的是确定蒸汽系统的当前状态，并找出潜在的改进空间。
第二步：识别和解决能源浪费问题在能源审查的基础上，识别和解决能源浪费问题是优化蒸汽系统的关键步骤之一。
这可以通过以下方式实现：1. 检查蒸汽管道和设备的绝缘情况，确保热量不会散失。
2. 检查和修复蒸汽泄漏，以减少能源损失。
3. 优化蒸汽系统的运行参数，例如调整蒸汽压力和温度，以提高系统效率。
4. 安装节能设备，如蒸汽回收装置和热交换器，以最大程度地利用余热。
第三步：实施定期维护和保养蒸汽系统是一个复杂的系统，需要定期的维护和保养来确保其正常运行和高效运行。
这包括清洁和检查设备、更换老化的零件、校准控制系统等。
定期维护和保养可以减少系统故障和能源浪费，延长设备寿命。
第四步：培训和意识提升在优化蒸汽系统运行过程中，培训和意识提升是至关重要的。
员工需要了解蒸汽系统的优化策略和操作要点，以确保系统正确运行，并采取节能措施。
此外，员工还应该被教育和激励，以增强他们在能源浪费和环境保护方面的责任感。
第五步：监测和改进最后，监测和改进是持续优化蒸汽系统运行的关键步骤。
通过安装监测设备和使用数据分析工具，可以实时监测蒸汽系统的运行情况，并及时发现问题和改进机会。
定期评估和改进蒸汽系统的效益，以确保持续的能源节约和环境保护效果。
综上所述，蒸汽系统运行优化策略需要进行能源审查、识别和解决能源浪费问题、实施定期维护和保养、培训和意识提升，以及监测和改进。
通过逐步思考和采取相应的措施，可以有效提高蒸汽系统的能源利用效率，减少能源消耗和环境污染。
大型石化企业蒸汽动力系统运营优化
言
营费用最小为目标, 目标函数见式( 1) , 其中总费用 包括全公司所有动力产汽锅炉燃料消耗费用、 SPS 水处理费用、 全公司所有动力 产供汽设备维 护费 用、 外购电费用。 M in QB J = t T ( i Et
BUY
蒸汽动力系统( SP S) 作为过程工业的重要组 成部分, 在为企业提供保质保量的蒸汽和动力的同 时, 本身也是耗能大户, 它的安全、 稳定、 高效运行 是企业长周期、 经济 运行的基础。大型石化企业 SPS 除了具有多工艺产汽点、 多工艺用汽点、 多压 力等级外, 还具有多动力产汽点。工艺产汽点、 工 艺用汽点、 动力产汽点之间形成了错综复杂的产供 汽网络。SP S 运营优 化一直是研 究的热点, 包括 SPS 的多周期运营优化 [ 1 3] 、 集成管网模拟考虑管 线损失的运营优化[ 4] 、 优化运营软件的开发 [ 5 6] 等。 然而这些研究主要侧重于能量转换环节的优化, 很 少同传输环节集成考虑。大型石化企业一般由炼 油分厂及几个大的化工分厂组成, 各分厂之间距离 较远, 各分厂动力产汽设备的型号、 燃料、 水系统循 环类型不同, 产供汽成本有较大差异, 各厂的蒸汽互 供和互备存在很大的优化潜力。然而各厂之间的长 距离和管道的输送能力限制了各厂之间的蒸汽和动 力的互供和互备潜力的发挥。因此大型石化企业蒸 汽动力的优化应该从全局出发, 在安全稳定的前提 下, 以 SPS 的转换环节的转换经济性和传输环节的 传输损失的综合最优为目标实施运营优化, 以提高 整个 SPS 的经济性。本课题在以往 SPS 能量转换 环节优化工作的基础上, 建立 SPS 能量转换环节和 能量传输环节集成优化模型, 并进行详细案例分析。 2 SPS 优化运营模型 2. 1 目标函数 大型企业 SPS 运营优化以全公司 SP S 年总运
蒸汽动力系统运行优化软件的工业应用
立模 块方 程组 表示 蒸 汽 动 力 系统 中各 个 设 备 间 的
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ９ — １ ０ ；修 改 稿 收 到 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ １ — ２ ０ 。
作者简介 ： 刘忠， 高 级工程 师， Ｃ Ｃ ＡＡ 注 册 高 级 审 核 员 。现 从
事 安全 环保 管理 工 作 ， 发 表 论 文 多篇 。
１ Ｐ Ｒ Ｏ Ｓ Ｓ软 件
ＰＲ Ｏ Ｓ Ｓ（ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｒｅ ａ ｌ Ｔｉ ｍｅ Ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ
图 １ 优 化 路 径 示 意
Ｓ ｔ ｅ ａ ｍ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 蒸 汽 动 力 系 统 运 行 优 化 软 件 是 北
（ 中 国 石 化 广 州 分 公 司 ，广 州 ５ ］ ０ ７ ２ ６ ）
摘
要： 蒸汽动力系统是石化 、 钢铁 、 热 电等 企 业 动 力 车 间 的 核 心 生 产 过 程 ， 在该 系统运 行过程 中 ， 操 作 调
优 可 以带 来 可 观 的 经济 效 益 ， 同时 达 到 节 能 减 排 和环 境 保 护 的 目的 。中 国石 化 广 州分 公 司 与北 京研 智杰 能科 技 有 限公 司合 作 ， 应 用 蒸 汽 动 力 系统 运 行 优 化 软件 Ｐ Ｒ ＯＳ Ｓ ， 模拟 、 分 析动力车间工况 ， 优化 炉机运行 、 燃料结构 、 机 组 操 作 参 数 和蒸 汽 平衡 等 ， 为 优 化 生 产 方 案 提 供 技 术 支 持 。工 业应 用 结 果 表 明 ， Ｐ Ｒ Ｏ Ｓ Ｓ软 件 能 够 帮 助 企 业 优 化 蒸 汽 动力 系 统 操 作 ， 降低 运 行 成 本 。
径见 图 １ 。
蒸汽动力系统优化解决方案
蒸汽动力系统优化解决方案一、方案综述蒸汽动力系统（Steam power system）是石油化工过程公用工程系统的重要组成部分，将一次能源（燃料等）转化成二次能源（电、蒸汽、热水等），为过程工业提供所需要的工艺蒸汽、热能和动力。
蒸汽动力系统通常由工业锅炉产生蒸汽，蒸汽经过高、中、低等多个压力等级的蒸汽管网向各级设备送汽，各级管网之间通过蒸汽透平产生过程所需的动力或电力，亏盈量可由电网购入或输出，它所提供的功率占全厂动力消耗的绝大部分，而产生蒸汽的相当一部分热能来源于化工生产装置错综复杂的能量回收系统。
因此，蒸汽动力系统的安全、稳定运行是企业安全、稳定、长周期运行的基础，同时它作为企业的耗能大户，其转换效率影响着企业的经济性，同时它也是产生污染物的主要来源。
因此，为了提高炼油厂蒸汽动力系统能量利用水平，蒸汽动力系统的优化运行与改造势在必行。
本方案是通过建立全厂蒸汽动力系统模型，定量模拟蒸汽动力系统操作状态，分析判断操作瓶颈，结合能源市场与生产实际，设计出全厂蒸汽动力系统优化操作运行方案，同时结合企业长远发展规划，指导进行蒸汽动力系统的设计改造，协助企业实现节能降耗、降本增效。
二、方案价值该项技术适合于具有蒸汽动力系统的生产企业，包括石油化工、煤化工等生产领域。
该方案可以实现：1)在当前能源价格市场环境下，以系统的实际运行成本最小化作为目标，优化系统的能源结构配置，降低燃料成本；2)调整锅炉和汽机的操作状态，提高系统效率，降低设备能耗；3)核算系统各设备操作性能指标，从全系统的角度，计算蒸汽和电力的实际成本，寻找最优的能量流经系统方式；4)结合能源市场状况，考虑外购电力的经济性，提出合理的外购/供电优化操作方式；5)对设备本体和辅机系统进行优化，提高机组效率，减少能源消耗；6)结合企业长远发展规划，指导企业蒸汽动力系统进行节能改造，7)对涉及蒸汽产用的装置进行用能优化和设备改造，与全厂蒸汽动力系统优化相结合，可以获得更好的节能效果。
蒸汽动力循环系统的优化设计
蒸汽动力循环系统的优化设计在现代工业领域，蒸汽动力循环系统作为一种重要的能源转换方式，广泛应用于发电、化工、冶金等众多行业。
然而，随着能源需求的不断增长和环保要求的日益严格，对蒸汽动力循环系统进行优化设计已成为提高能源利用效率、降低环境污染的关键。
蒸汽动力循环系统的基本原理是利用燃料燃烧产生的热能将水加热成蒸汽，蒸汽在膨胀过程中推动汽轮机做功，从而将热能转化为机械能。
这个过程看似简单，但其中涉及到众多复杂的物理和化学过程，需要综合考虑多个因素来实现系统的优化。
首先，在蒸汽动力循环系统的优化设计中，工质的选择至关重要。
传统的工质是水，但随着技术的发展，一些新型工质也逐渐受到关注。
例如，有机工质具有较低的沸点和较高的汽化潜热，能够在较低的温度下产生蒸汽，从而提高能源利用效率。
然而，新型工质也存在一些问题，如成本较高、安全性有待提高等。
因此，在选择工质时，需要综合考虑其热力学性能、成本、安全性和环保性等因素。
其次，蒸汽参数的优化是提高蒸汽动力循环系统效率的重要手段。
蒸汽的压力和温度越高，系统的效率就越高。
但同时，过高的蒸汽参数也会给设备的制造和运行带来巨大的挑战。
例如，高温高压会导致设备的材料强度要求提高，增加制造成本；同时，也会增加设备的运行维护难度和成本。
因此，需要在设备制造和运行成本与系统效率之间找到一个最佳的平衡点。
此外，热力循环方式的选择也对蒸汽动力循环系统的性能有着重要影响。
常见的热力循环方式有朗肯循环、回热循环、再热循环等。
朗肯循环是最简单的蒸汽动力循环方式，但效率相对较低。
回热循环通过回收部分蒸汽的热量来加热给水，从而提高系统的效率。
再热循环则是在蒸汽膨胀过程中再次加热蒸汽，提高蒸汽的做功能力。
在实际应用中，需要根据具体的工况和需求选择合适的热力循环方式，或者将多种循环方式组合使用，以达到最佳的效果。
除了上述几个方面，设备的优化设计也是蒸汽动力循环系统优化的重要内容。
汽轮机作为蒸汽动力循环系统的核心设备，其性能直接影响着系统的效率。
钢铁企业蒸汽动力系统优化
2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4301·化 工 进展钢铁企业蒸汽动力系统优化高金彤，倪团结，张琦（东北大学国家环境保护生态工业重点实验室，辽宁 沈阳 110819）摘要：随着能源短缺与环境污染问题日益紧迫，钢铁企业所面临的节能减排压力也越来越大，合理的生产方案对降低企业运行成本、减少污染物排放起着重要的作用。
本文针对钢铁企业蒸汽动力系统，采用锅炉效率非线性拟合公式和汽轮机分解模型，考虑能源设备、生产操作以及分时电价等因素，建立了混合整数非线性规划（MINLP ）模型，其中，非线性锅炉效率拟合公式的引入使得模型更加符合实际生产状况。
模型以蒸汽动力系统运行成本为目标函数，通过优化求解得到各时段燃料和设备负荷的分配方案，与优化前相比，系统总的运行费用减少了4.26%。
同时，本文还分析了煤价变化对优化方案的影响以及燃料结构对污染物排放的影响，为企业提高生产效率、降低运行成本及节能减排提供理论依据。
关键词：蒸汽动力系统；分时电价；环境；优化；系统工程中图分类号：TK01+8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4301–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0237Optimization for steam power system in iron and steel worksGAO Jintong ，NI Tuanjie ，ZHANG Qi（State Environmental Protection Key Laboratory of Eco-Industry ，Northeastern University ，Shenyang 110819，Liaoning ，China ）Abstract ：With the issue of energy shortage and environmental pollution becoming more and moreurgent ，the iron and steel works face increasingly higher pressure of energy saving and emission reduction. A reasonable production plan plays an important role in cost saving and emission reduction. Aiming at the steam power system in iron and steel works ，this paper has established a mixed-integer nonlinear programming （MINLP ）model that uses fitting formulas of boilers and decomposed model of turbines ，considering energy equipments ，process operation and time-of-use power price. The application of the nonlinear boiler fitting formulas makes the model more consistent with the actual situation. With the minimization of operating cost ，the optimal dispatch scheme of fuels and load at each period were obtained. The total cost has reduced by 4.26 percent compared to the non-optimum one. Two case studies were presented to demonstrate the feasibility of the proposed model. The influence of coal price and fuels was analyzed and the result has proved that this paper is constructive on efficiency improvement ，energy conservation and emission reduction. Key words ：steam power system ；time-of-use power price ；environment ；optimization ；systems engineering钢铁企业属于能源密集型产业，同时也是高能耗高污染行业。
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图片简介:本技术涉及一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统。
该方法包括获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以运行操作参数为决策变量，以设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据目标函数确定最优运行操作参数；根据最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。
本技术所提供一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统，能够减少能源的浪费和降低成本。
技术要求1.一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，包括：获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度，汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，、蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据所述目标函数确定最优运行操作参数；根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，所述根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型，具体包括：根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的水力模型；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的传热模型；根据所述水力模型和所述传热模型构建所述蒸汽动力系统数学模型。
3.根据权利要求1所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，具体包括：利用牛顿—拉夫森算法对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数。
4.根据权利要求1所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，之前还包括：对所述蒸汽动力系统数学模型进行验证，得到验证结果；根据所述验证结果对所述蒸汽动力系统数学模型进行优化。
5.一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度、汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；运行操作参数模型构建模块，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；运行操作参数确定模块，用于对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；目标函数建立模块，用于以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；最优运行操作参数确定模块，用于根据所述目标函数确定最优运行操作参数；运行操作模块，用于根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。
6.根据权利要求5所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，所述运行操作参数模型构建模块具体包括：水力模型确定单元，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的水力模型；传热模型确定单元，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的传热模型；蒸汽动力系统数学模型确定单元，用于根据所述水力模型和所述传热模型构建所述蒸汽动力系统数学模型。
7.根据权利要求5所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，所述运行操作参数确定模块具体包括：运行操作参数确定单元，用于利用牛顿—拉夫森算法对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数。
8.根据权利要求5所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，还包括：验证结果确定模块，用于对所述蒸汽动力系统数学模型进行验证，得到验证结果；优化模块，用于根据所述验证结果对所述蒸汽动力系统数学模型进行优化。
技术说明书一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统技术领域本技术涉及工业企业蒸汽动力领域，特别是涉及一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统。
背景技术炼油、石化、化工、煤化工、钢铁、冶金、电力、热电等工业企业都是高能耗企业，其中蒸汽动力系统是工业企业的重要组成部分，其任务是向各工业企业生产厂提供所需要的动力、电力、热能等公用工程。
大型工业企业中，蒸汽动力系统是最重要的公用工程系统，庞大、复杂且能耗巨大。
蒸汽和电的消耗占企业能源消耗的60％以上，每年的蒸汽成本高达几亿到几十亿元。
蒸汽动力系统的运行诊断与节能优化对化工企业的节能降耗起到非常关键的作用。
工业企业蒸汽动力系统从管网结构到设备配置均存在待优化的空间；尤其是管网系统，形成了多环、多级的复杂局面。
在蒸汽系统的管理上主要依靠人工经验和有限的实时数据，由于在蒸汽管网内部或低压力等级的蒸汽系统中缺少测量仪表，造成了对蒸汽系统操作方案选择和管网调整上的盲目性，甚至蒸汽流向、流量不明，蒸汽减温减压等降质使用，放空现象得不到遏止，浪费了宝贵的能源，提高了成本。
技术内容本技术的目的是提供一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统，能够减少能源的浪费和降低成本。
为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，包括：获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度，汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据所述目标函数确定最优运行操作参数；根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。
可选的，所述根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型，具体包括：根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的水力模型；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的传热模型；根据所述水力模型和所述传热模型构建所述蒸汽动力系统数学模型。
可选的，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，具体包括：利用牛顿—拉夫森算法对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数。
可选的，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，之前还包括：对所述蒸汽动力系统数学模型进行验证，得到验证结果；根据所述验证结果对所述蒸汽动力系统数学模型进行优化。
一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，包括：数据获取模块，用于获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度，汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；运行操作参数模型构建模块，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；运行操作参数确定模块，用于对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；目标函数建立模块，用于以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；最优运行操作参数确定模块，用于根据所述目标函数确定最优运行操作参数；运行操作模块，用于根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。