基于动态规划法的燃气电厂经济运行分析

基于动态规划法的燃气电厂经济运行分析

胡苗

江西华电九江分布式能源有限公司 332005

摘要：本文从动态规划法的概念以及燃气电厂的意义出发，就动态规划法下燃气轮机的经济运行、动态规划法的模型建立、目标函数与约束条件的建立以及求解方法进行分析，旨在提升燃气电厂的经济运行效率，减小燃气电厂生产过程中的经济损耗，提升燃气电厂经济效益。

关键词：动态规划；燃气电厂；燃气电厂经济运行

引言：在现今的社会发展情况下，对于能源与经济效益相对比较看重。在燃气电厂生产工作中，如果能够将其机组运行消耗的能源控制在一个合理的范围内，就能够实现燃气电厂的经济效益最大化，动态规划法就是一种对燃气电厂的经济运行起到合理控制作用的方法，能够有效地减少燃气电话穿那个运行中的能源消耗。

1. 动态规划法的概念

动态规划法出现在20世纪50年代，是对求解决策最优化的最优解决方法。动态规划法能够将多阶段的解决过程简化为单阶段的问题，之后利用各个阶段之间的关系将所有阶段的要素整合在一起，最后进行相应的求解，能够简化最优解的求得过程。

2. 燃气电厂的意义

在当今清洁能源逐渐推广的社会环境中，天然气作为其中能源之一，以其为燃料进行燃气发电能够有效地促进发电企业的进步，减少能源污染问题。现今已经有许多的发电厂开始运用天然气作为能源进行发电。但是在我国仍然有部分发电厂在使用煤炭作为燃料进行发电，不仅发电效率低，对环境也会造成比较严重的污染。因此天然气在国内的运用具有明显的优越性，能够帮助我国实现对电力生产污染的治理。在现今电力需求暴涨，电网压力主将增大的时期，天然气发电能够有效地帮助电网实现压力的分担，天然气发电能够做到调停灵活，并且在天然气与蒸汽联合发电机组的运行中，能够实现单位时间内实现对电力的最大的限度供应，燃气电厂的转变能够为我国的电力发展提供有效的后备动力，有利于我国整体的能源发展。

3.燃气电厂基于动态规划法的经济运行分析

3.1动态规划法下燃气轮机的经济运行

在燃气电厂的运行中，燃气轮机是主要的运行设备，燃气轮机在燃气电厂的日常生产中必不可少。因此想要实现燃气电厂的经济运行，就需要利用动态规划法对燃气轮机进行经济运行的计算与规划。首先要对燃气轮机进行日常的水洗与维护。在燃气轮机的压气机工作时，会将空气中的杂质吸入到过滤网中过滤掉，但是部分杂质无法被过滤掉，就会进入到压气机的内部，并粘附在压气机的叶片上，导致压气机的叶片出现板结，影响压气机的正常工作，导致压气机在进行工作时消耗的能源增多且实现的功效减小。因此，燃气轮机中的压气机需要相关工作人员进行日常的叶片清洗，将叶片上的杂质清除干净，以保证燃气轮机在正常工作时不会产生工作效率的下降的现象^[1]。

燃气轮机的压气机口在工作时会吸入大量的空气，将压气机口的空气进行冷却能够有效地减小燃气机轮在工作时的能源消耗，提高燃气机轮的工作效率。在燃气机轮进行工作时，部分燃气电厂会采用空气制冷系统，耗电量大约占据燃气机轮的25%-30%，并且还会对压气机口到空气造成一定的损失。还有部分燃气电厂采用了蒸发冷却系统，但是蒸发冷却系统的增容效果比较有限，难以进行低温地区的有效的燃气电厂的发电效率的增加。因此在进行压气机口空气冷却时，要注意选择好相应的制冷系统与制冷方法，引进适宜的技术进行燃气电厂的改进。

3.2动态规划法的模型建立

在动态规划法应用于燃气电厂中时，需要对其空间与时间进行最优化求解，对相关的机组进行最优选择，并计算出相应的最佳负荷分配。时间最优化指的是将燃气电厂的时间划分为时间段，将相应的时间段中燃气机组由于负荷变化产生的整个机组的变化对于燃气机组最优化的改变进行计算，进而合理分配各个时间段的燃气电厂机组的使用，达到燃气机组的一天之中的能源消耗达到最小。动态规划法作为一种被经常使用的方法，在进行优化时，动态规划法能够将相关的燃气机组的数量较少时进行这些数量的机组在允许进行工作时，能够发挥出的最优配置，运算效率也比较快。但是动态规划法在燃气电厂机组数量较多时就需要重新进行相应的数量录入，且运算速度下降。对于燃气电厂机组之间的差异过大时，动态规划法难以进行计算，精度方面比较低。

3.2.1目标函数建立

在进行动态规划法下的燃气电厂的经济运行时，首先要对燃气电厂的目标函数进行建立，其中涉及到各类燃气电厂的数据了解。动态规划法是对时间最优化与空间最优化的两种主要因素的求解，因此要明确时间段的范围，之后将该时间段范围内的燃气机组的总发电流量进行设定，单位为m³/s，还要对该时间段内燃气电厂机组的设备个数进行规定，单位仍然为m³/s。得出这些后，将燃气电厂内的燃气机组处理之进行设定，单位为MW。这一部分将燃气电厂机组的发电以及生产机组的个数进行探寻，接下来要对机组运行中的能源消耗数值进行规定，将整个燃气电厂范围内的相关燃气机组在调度周期内的总机组燃气消耗量进行计算，得出单位为m

³。通过对规定时间段内的总发电量以及规定时间内的调度周期以及总燃气消耗量的最小值进行计算，能够得出以上所有数值^[2]。

3.2.2约束条件建立

在动态规划法对燃气电厂经济运行进行计算时，要控制其中的部分变量，实现等式约束。燃气电厂中的燃气电厂机组在工作时产生的平均出力在第一时间段时的数值应实现平衡约束。同时催动燃气机组的天然气的运行流量要将其进行同等约束，保证数值的稳定。燃气机组的工作过程中，各项数值会随着相关的其他参数的变化而产生变化，这类数值在动态规划法中也应该进行约束，不过相对等式约束来说，要将这部分数值约束在一定范围内。比如在燃气机组的出力数值以及燃气电厂的储存库容数值就要进行不等式约束，将相关数值的最小值与最大值设置范围限制。

3.2.3求解方法

在动态规划法的求解中，由于动态规划法通常的原理是将多个阶段整合成一个阶段，再对每个阶段进行相应的计算处理，最后将各个阶段的相关数值计算出来，就能够得出最终的最优化数值。在动态规划中求解，需要顺序求出最佳函数，再逆序回代求出相应的机组负荷分配。在机组求解中，将阶段变量设为机组台数，机组的处理数值为决策变量。当机组台数为1时，由于台数数量原因，此时的状态变量与家族的处理数值相等，因此该数值即为机组处理运行负荷的最佳数值。以此可推，当机组数量达到2到6台时，相应的负荷应为台数减一号的机组的负荷与发电量，将其代回第一个机组的数值计算中，即可得出最佳方案。

结论：动态规划法是一种普遍的计算方法，在燃气电厂的经济运行中能够提供有效的数据支撑。燃气电厂作为当今电力资源供应的主要单位之一，其经济运行的效率提高能够促进整体电力发展的效率提高。因此燃气电厂要合理使用动态规划法进行计算，促进电力整体的经济运行效果。

参考文献：

[1]钱海飞,徐洪明,蒋凯.热电联产燃气电厂经济运行管理体系建设[J].企业管理,2020(S2):112-113.

[2]高建国,陈博,贺松祥,等.基于动态规划算法求解水电站厂内经济运行[J].通信电源技术,2019,36(07):215-217.