(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210967098.2 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区双清路3 0号清 华大学清华园北京 100084-82信箱 (72)发明人 陈磊　徐飞　黄怡涵　闵勇　郝玲　 郭越　陈群　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 谢志超 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/24(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一次调频过程中锅炉热力参数动态特性的 求解方法及装置 (57)摘要 本发明实施例提供一种一次调频过程中锅 炉热力参数动态特性的求解方法及装置， 该方法 包括： 根据锅炉稳态模型， 计算锅炉动态模型的 预热段、 相变段及过热段各换热单元的热力状态 量初始值； 输入汽轮机高压调节阀开度值， 在一 次调频时间内， 设定当前仿真时间步长预热段的 换热单元段数及预设参数的迭代 值， 将预设参数 的计算值和迭代值比较后进行修正迭代， 迭代收 敛后得到一次调频过程中锅炉热力参数的动态 特性。 本发 明实施例能够较为准确地描述一次调 频过程中亚临界工作状态下锅炉关键热力参数 的动态响应特性， 有助于电网在 线掌握亚临界火 电机组真实的一次调频能力， 从而进行准确的频 率安全分析。 权利要求书6页 说明书17页 附图3页 CN 115296335 A 2022.11.04 CN 115296335 A 1.一种一次调频 过程中锅炉热力参数动态特性的求 解方法， 其特 征在于， 包括： 根据锅炉 稳态模型， 计算锅炉动态模型中各换热单元的热力状态量初始值； 其中， 所述 锅炉动态模型包括按照工质流动顺序划分的预热段的预热段动态模型、 相变段的相变段动 态模型及过热段的过热段动态模型， 且采用空间分段法进行建模， 所述预热段和所述相变 段均匀分为第一数量的换 热单元， 所述过 热段均匀分为第二数量的换 热单元； 读取当前仿真时间步长汽轮机高压调节阀开度输入值； 响应于累计仿真时间小于一次调频时间， 则执行如下操作： 设定当前仿真时间步长所 述预热段的换热单元段数及所述预热段、 所述相变段及所述过热段的预设参数 的迭代值， 根据所述预热段动态模型、 所述相变段动态模型和所述过热段动态模型求解各个换热单元 的热力状态量的计算值及所述预设参数的计算值， 将所述预设参数的所述计算值和所述迭 代值比较后进行修正迭代， 迭代收敛后得到所述预热段的换热单元段数及所述预热段、 所 述相变段和所述过热段的热力状态量的计算值； 将各个所述换热单元的热力状态量的计算 值作为下一仿 真时间步长的所述热力状态量初始 值， 将所述累计仿 真时间增加一个仿 真时 间步长后， 转到所述读取当前仿 真时间步长汽轮机高压调节阀开度输入值的步骤； 其中， 所 述仿真时间步长为工质流经 所述换热单元的时延； 响应于所述累计仿真时间大于或等于一 次调频时间， 根据 各个仿真时间步长的所述热 力状态量的计算 值得到锅炉热力参数的动态特性。 2.根据权利要求1所述的一次调频过程中锅炉热力参数动态特性的求解方法， 其特征 在于， 所述设定当前仿真时间步长所述预热段的换热单元段数及所述预热段、 所述相 变段 及所述过热段 的预设参数 的迭代值， 根据所述预热段动态模型、 所述相 变段动态模型和所 述过热段动态模型求解各个换热单元的热力状态 量的计算值及所述预设参数的计算值， 将 所述预设参数的所述计算值和所述迭代值比较后进行修正迭代， 迭代收敛后得到所述预热 段的换热单元段数及所述预 热段、 所述相变段和所述过 热段的热力状态量的计算 值， 包括： 设定当前仿真时间步长所述预热段的换热单元段数及所述预热段各换热单元的入口 工质温度迭代值， 根据所述预热段的所述热力状态量初始值、 所述预热段动态模型及所述 预热段各换热单元的入口工质温度迭代值求解经过仿真时间步长后所述预热段 的热力状 态量的计算 值； 设定饱和压力迭代值， 根据所述过热段的所述热力状态量初始值、 所述相变段的所述 饱和压力迭代值、 所述过热段各换热单元 的入口工质温度迭代值、 所述相变段动态模型及 所述过热段动态模型求解经过仿真时间步长后所述相 变段的热力状态量的计算值及所述 过热段的热力状态量的计算 值； 其中， 所述相变段的热力状态量包括饱和压力； 根据所述饱和压力下的工质饱和温度和所述预热段及所述相变段的换热单元的定性 温度的比较结果， 进 行所述预热段和所述相变段的换热单元段数及所述热力状态量的计算 值的修正； 其中， 所述定性温度为换 热单元入口工质温度和出口工质温度的平均值。 3.根据权利要求2所述的一次调频过程中锅炉热力参数动态特性的求解方法， 其特征 在于， 所述根据所述预热段的所述热力状态量初始值、 所述预热段动态模型及所述预热段 各换热单元 的入口工质温度迭代值求解经过仿真时间步长后所述预热段 的热力状态量的 计算值， 包括： 根据所述预热段的所述热力状态量初始值、 所述预热段的所述入口工质温度迭代值及权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115296335 A 2所述预热段动态模型求解经过仿真时间步长后预热段的热力状态量； 其中， 所述预热段 的 热力状态量包括各换热单元的入口工质温度、 入口工质质量流量、 工质密度、 工质压力 及管 壁金属温度； 计算所述预热段的入口工质温度计算值与 所述入口工质温度迭代值的最大误差； 若所 述最大误差大于第一 误差允许 范围， 则更新所述入口工质温度迭代值； 重复上述步骤， 直至所述入口工质温度计算值与 所述入口工质温度迭代值的最大误差 小于或等于所述第一误差允许范围， 得到经过仿真时间步长后预热段的热力状态量的计算 值。 4.根据权利要求3所述的一次调频过程中锅炉热力参数动态特性的求解方法， 其特征 在于， 所述设定饱和压力迭代值， 根据所述过热段的所述热力状态 量初始值、 所述相变段的 所述饱和压力迭代值、 所述过热段各换热单元 的入口工质温度迭代值、 所述相 变段动态模 型及所述过热段动态模型求解经过仿真时间步长后所述相 变段的热力状态量的计算值及 所述过热段的热力状态量的计算 值， 包括： 设定饱和压力迭代值， 根据 所述相变段的所述饱和压力迭代值及所述相变段动态模型 求解经过仿真时间步长后所述相变段的热力状态量； 其中， 所述相 变段的热力状态量包括 饱和压力下对应的工质饱和温度、 饱和水和饱和汽的比焓和密度、 管壁金属温度及相 变段 出口饱和蒸汽的质量 流量； 设定当前仿真时间步长过热段各换热单元的入口工质温度迭代值， 根据 所述过热段的 所述热力状态量初始 值、 所述过热段动态模型及所述过热段各换热单元的所述入口工质温 度迭代值求解经过仿真时间步长后所述过热段的热力状态量； 其中， 所述过热段的热力状 态量包括各换热单元的入口工质温度、 入口工质质量流量、 工质密度、 工质压力 及管壁金属 温度； 根据所述过热段第一个换热单元的所述工质压力计算得到所述相变段的所述饱和压 力； 计算饱和压力计算值与所述饱和压力迭代值间的误差； 若所述误差大于第 二误差允许 范围， 则更新所述饱和压力的迭代值； 重复上述步骤， 直至所述饱和压力计算值与所述饱和压力迭代值的误差小于或等于所 述第二误差允许范围， 得到经过仿 真时间步长后所述相变段的热力状态量的计算值及所述 过热段的热力状态量的计算 值。 5.根据权利要求4所述的一次调频过程中锅炉热力参数动态特性的求解方法， 其特征 在于， 所述根据所述过热段的所述热力状态量初始值、 所述过热段动态模型及所述过热段 各换热单元 的所述入口工质温度迭代值求解经过仿真时间步长后所述过热段 的热力状态 量， 包括： 根据所述过热段的所述热力状态量初始值、 所述过热段的所述入口工质温度迭代值及 所述过热段动态模型求 解经过仿真时间步长后所述过 热段的热力状态量； 计算所述过热段的所述入口工质温度计算值与 所述入口工质温度迭代值的最大误差； 若所述最大误差大于第三 误差允许 范围， 则更新所述入口工质温度迭代值； 重复上述步骤， 直至所述入口工质温度计算值与 所述入口工质温度迭代值的最大误差 小于或等于所述第三 误差允许 范围， 得到经 过仿真时间步长后过 热段的热力状态量。权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115296335 A 3