摘要：随着经济不断地进步，城市中的火力发电厂越来越多，如何平衡火电厂机组间的使用、负荷优化分配是电厂节能和运行优化的重要研究内容。因此，本文首先提出了几种优化方法，例如优先次序法、遗传算法、混沌算法等，然后通过某火电厂的实例，对该火电厂4台机组之间的负荷优化调度进行了深入研究。
关键词：火电厂；多台机组；负荷；优化调度
一、引言
当前，国内电厂从设计到运营和管理都专注于发电和安全，而对机组的经济运行和性能指标却没有给予足够的重视，这些指标是当前的电力系统改革，电网招标，减少人力和效率。改造用于火力发电厂的优化控制和管理软件均以成本会计和经济管理为核心，量化所有以前无法控制或不清楚的能源损失，分析和发现缺陷，优化节能和减少能耗建议，并加强运营和管理劳动人员的经济管理意识以促进观念转变。
二、火电厂多台机组间优化调度方法
（一）传统方法
（1）优先次序法
优先级排序方法是一种用于解决单元配置和负载分配的初始算法，它根据特定的经济特征指标对系统的可调度单元进行预排序，然后根据系统负载大小按此顺序打开和关闭这些单元。优先级方法是较早提出的，仍在研究和应用中,优先级方法计算速度更快，内存更少。有时它被广泛使用，因为即使您找不到最佳的解决方案，它也可以满足您的一般应用程序要求。优先方法可以单独使用，也可以与动态编程等方法结合使用。
（2）等微增法
等价增量法利用数学极值理论来实现设备之间的最优负荷分配，具有简单，直观，易于掌握，计算量少等优点，是目前许多国家经济调度的中流砥柱。但是，应用等效增量率准则，在负载分配间隔内分布的所有单位，消耗等效增量率随负载单调增加，消耗曲线必须满足凹面特性。如果在负荷分配间隔内单位消耗量的变化和其他轻微增长速率单调减少，即如果消耗量曲线呈现凸形特征，则基于相同的轻微增长速率计算的单位负荷分配计划中的总煤炭消耗量不是最低要求。由于这些苛刻的要求，实际使用中的增长速度大大降低。
（3）动态规划法
动态规划是一种解决多步骤决策过程优化的数学方法，它是1950年代提出的，由美国数学家Bellman等提出。根据Bellman的最佳原则，无论决策如何，从上一个策略形成的状态开始，相应的剩余决策顺序便构成了最佳子策略。优点：对目标数量和约束没有特殊要求，并且通过对电厂机组负载平衡数学模型进行单独的逐步分析，可以快速获取优化数据。缺点：大量的单位使计算更加麻烦并且更容易发生“尺寸灾难”，从而使得难以考虑与时间相关的约束和限制，例如单位斜坡速度。
（二）智能化算法
（1）遗传算法
遗传算法（GA）是一种基于自然选择和遗传算法的优化方法。基本原理是模拟生物体的进化机制，处理生活环境所追求的问题，并处理从生活环境到个人的解决方案。通过生存竞争机制获得了最佳个体，并获得了最佳解决方案。遗传算法的优点是对目标函数的形状没有特殊要求，并且在理论上可以找到全局最优解。有几种选择。该方法更加灵活，可让您考虑多个约束。适用于并行处理。缺点是初始计划是随机生成的，并且计算过程与初始计划无关。在解决方案空间内执行完整搜索需要大量计算，并且关于收敛标准的研究尚未成熟。
（2）人工神经网络
人工神经网络可以模拟人脑的物理结构，计算机模拟方法可以模拟人脑的物理结构，从而使系统具有一定的人脑智能。人工神经网络可以完全近似任何复杂的非线性关系。所有相关的定量或定性信息都作为方程式存储在网络的每个神经单元中，因此，此方法可以快速执行大量计算。
（3）混沌算法
混沌是非线性动力学系统中运动的一种独特形式，并且是确定性系统中出现的一种独特的随机性。混沌可以根据其自身的定律经过一定范围内的所有状态，并且不再重复。这一独特的功能受到了国内外学者的广泛关注和研究。混沌优化方法具有出色的全局搜索能力，并且由于完全根据混沌运动本身的规律和特征执行搜索过程，因此更有可能获得最优解，并且结构简单易实现，是一种理想的未来优化方法。但是，混沌优化方法也有其自身的缺点，如果搜索空间较小，则效果好；如果搜索空间较大，则效果不理想。
三、优化调度方法在火电厂的应用
这是一家装机容量为510MW的热电厂，配备有125 MW双抽气装置（设备1），135MW单抽气装置（设备2）和125MW纯冷凝装置（设备3），135MW纯冷凝设备（设备4）。工业提取蒸汽的压力通常为8-12个大气压，加热的提取蒸汽的压力通常为1.2-2.5个大气压。峰值加热网络加热器由双抽气单元的废气供应。为了达到各种热负荷削峰目的，系统中安装了两个减压阀，整个工厂可以同时提供三个热负荷参数。由于热负荷和电负荷以及具有不同参数的热负荷之间存在相互限制，因此如何合理地在热负荷和电负荷之间分配具有不同参数的热负荷是每个电厂的当务之急。
（1）当负载在120兆瓦与200兆瓦之间时，设备4优于设备3，设备3优于设备1，设备1优于设备2。但是，如果负载为200-300MW，则1号、3号和4号设备的煤炭消耗量正在逼近，并且现在可以将1、3和4设备视为一个整体，并且将负荷分配为2号设备。另外，可以在并行工作单元之间采用最佳的负载平衡策略，并且可以实现最大的节能效果。
(2)以能耗特性为调度基础，编制程序进行计算，输出负荷为P分配给四台机组(4号设备+3号设备+1号设备+2号设备)，所得部分结果见图1，优化调度曲线见图2。
图1 设备负荷最优分配及煤耗减少值
图2 设备负荷最优调度曲线
四、结束语
本文利用二次规划对电厂机组进行负荷优化分配则具有简单实用、方便快捷等优点，尤其是当机组台数较多时，其优化效果更为显著，这一方法大大减少了机组负荷分配建模及优化的工作量，对提高电厂的发电效率，减少能源消耗，增加经济效益有重要的意义。
参考文献
[1]刘建华.多变煤质条件下火电厂负荷优化分配方法研究[D].华北电力大学,2011.
[2]葛晓霞,缪国钧,徐治皋.基于发电成本的电厂间负荷优化配置[J].汽轮机技术,2012(05):389-392.