(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 20221096415 6.6 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 内蒙古电力 （集团） 有限责任公司电 力调度控制分公司 地址 010020 内蒙古自治区呼和浩特市赛 罕区前达门路9号 申请人 清华大学 (72)发明人 陈磊　景志滨　郭越　齐军　郝玲　 姜希伟　徐飞　侯智剑　闵勇　 宋新尧　黄怡涵　高旭泽　 (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. G06F 30/20(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方 法及装置 (57)摘要 本发明实施例提供一种用 于一次调频分析 的锅炉蓄热系数计算方法及装置， 该方法包括： 将采集的锅炉运行数据输入锅炉稳态模型， 计算 出模型参数及各段换热单元的热力状态量的初 始值； 读取当前仿真时间步长的阀门开度阶跃信 号； 累计仿真时间小于一次调频时间， 逐段对换 热单元的热力状态量进行迭代计算， 并根据迭代 计算得到的热力状态量及设置的仿真时间步长 逐步更新换热单元的热力状态量的初始值； 累计 仿真时间大于或等于一次调频时间， 输出换热单 元的热力状态 量， 计算各段换热单元的蓄热系数 及锅炉蓄热系数。 本发明实施例能够根据实时监 测数据确定当前工况下的蓄热系数， 为运行中准 确掌握火电机组和系统的一次调频能力提供了 一种有效的手段。 权利要求书4页 说明书12页 附图5页 CN 115358058 A 2022.11.18 CN 115358058 A 1.一种用于一次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法， 其特 征在于， 包括： 将采集的锅炉运行数据输入锅炉 稳态模型， 计算出模型参数及各段换热单元的热力状 态量的初始值； 其中， 锅炉通过空间分段的方法建模为前后连接的多个换 热单元； 将所述模型参数及所述换热单元的所述热力状态量的初始值输入至所述锅炉动态模 型； 读取当前仿 真时间步长的阀门开度阶跃信号； 响应于累计仿 真时间小于一次调频时间， 逐段对所述换热单元的所述热力状态量进 行迭代计算， 并根据所述迭代计算得到的所述热 力状态量及设置的仿真时间步长逐步更新所述换热单元的所述热力状态量的初始值； 响应 于所述累计仿 真时间大于或等于所述一次调频时间， 得到所述换热单元的所述热力状态量 的输出结果； 根据所述热力状态量的输出结果计算各段换热单元的蓄热系数， 根据 所述各段换热单 元的蓄热系数 得到锅炉蓄热系数。 2.根据权利要求1所述的用于一 次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法， 其特征在于， 所 述模型参数包括传热速率和阻力系 数； 所述将采集的锅炉运行数据输入锅炉稳态模型， 计 算出模型参数及各 段换热单元的热力状态量的初始值， 包括： 将采集的锅炉运行 数据输入锅炉稳态模型； 设定所述传热速率和所述阻力系数的初值； 设置换热单元序号的初始值 为1； 判断所述换 热单元序号是否小于所述换 热单元的总数量； 响应于所述换热单元序号小于所述换热单元的总数量， 则针对所述换热单元序号对应 的所述换热单元， 根据是否满足预设收敛条件， 迭代计算所述热力状态量或转到下一所述 换热单元进行处 理； 响应于所述换热单元序号大于或等于所述换热单元的总数量， 则根据最后 一个换热单 元的预设的热力状态 参数与所述锅炉模型出口的相应所述锅炉运行数据的比较结果， 更新 所述传热速率和所述阻力系数后循环处理， 或者输出模型参数及各段换热单元的热力状态 量的初始值。 3.根据权利要求2所述的用于一 次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法， 其特征在于， 所 述迭代计算所述热力状态量或转到下一所述换 热单元进行处 理， 包括： 设定工质定性温度， 根据所述工质定性温度计算工质物性参数， 根据所述工质物性参 数及所述锅炉稳态模型计算下一段换热单元的热力状态量， 根据所述热力状态量计算所述 换热单元内的工质平均温度； 其中， 所述工质物 性参数包括定压比热容， 所述热力状态量包 括入口工质温度， 工质压力、 工质密度及金属壁温； 响应于所述平均工质温度和所述工质定性温度的差值小于或等于允许误差， 则将所述 换热单元序号加1， 转到所述判断所述换热单元序号是否小于所述换热单元 的总数量的处 理步骤； 响应于所述平均工质温度和所述工质定性温度的差值大于允许误差， 则更新所述工质 定性温度后， 转到所述 根据所述工质定性温度计算工质物性 参数的处 理步骤。 4.根据权利要求3所述的用于一 次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法， 其特征在于， 所 述根据最后一个换热单元的预设的热力状态参数与所述锅炉模型出口的相 应所述锅炉运 行数据的比较结果， 更新所述传热速率和所述阻力系 数后循环处理， 或者输出模型参数及权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115358058 A 2各段换热单元的热力状态量的初始值， 包括： 响应于所述最后一个换热单元的预设的热力状态参数与所述锅炉模型出口的相应所 述锅炉运行数据的差值大于允许误差， 则更新所述传热速率和所述阻力系 数， 转到所述设 置换热单元序号的初始值 为1的处理步骤； 响应于所述最后一个换热单元的预设的热力状态参数与所述锅炉模型出口的相应所 述锅炉运行数据的差值小于或等于允许误差， 则根据当前的所述传热速率和所述阻力系数 的取值及各段换热单元的所述热力状态量的计算结果得到模型参数及各段换热单元的热 力状态量的初始值。 5.根据权利要求4所述的用于一 次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法， 其特征在于， 所 述锅炉稳态模型表示 为： 其中， Tc,i+1表示第i+1段换热单元的入口工质温度， Tw,i表示第i段换热单元的金属壁 温， kAe表示汽水工质与管壁之间的传热系数， Gc,i表示第i段换热单元汽水工质的热容流 量， Tc,i表示第i段换热单元的入口工质温度， qh表示烟气和锅炉管壁之间的所述传热速率， Li表示第i段换热单元的长度， pc,i+1表示第i+1段换热单元的工质压力， pc,i表示第i段换热 单元的工质压力， f表示所述阻力系数， 表示第i段换热单元的工质流量； Ac表示工质通 流横截面积， ρc,i表示第i段换 热单元的工质密度， 表示第i+1段换 热单元的工质流 量。 6.根据权利要求1所述的用于一 次调频分析的锅炉蓄热系数计算方法， 其特征在于， 所 述逐段对所述换热单元的所述热力状态量进 行迭代计算， 并根据所述迭代计算得到的所述 热力状态量及设置的仿 真时间步长逐步更新所述换热单元的所述热力状态量的初始 值， 包 括： 逐段对所述换热单元进行处理； 其中， 在对当前的处理单元进行处理时， 设定工质定性 温度， 根据所述工质定性温度计算工质物性参数， 根据所述工质物性参数及所述锅炉动态 模型计算下一换热单元的热力状态量， 根据当前 处理的所述换热单元的所述热力状态量的 初始值及下一所述换热单元 的所述热力状态量计算当前处理的所述换热单元内的工质平 均温度； 其中， 所述工质物性参数包括定压比热容， 所述热力状态量包括入口工质温度， 工 质压力、 工质密度及金属壁温； 响应于所述平均工质温度和所述工质定性温度的差值小于或等于允许误差， 当前所述 换热单元处理完毕， 开始对下一所述换热单元进行处理； 响应于所述平均工质温度和所述 工质定性温度的差值大于允许误差， 更新所述定性温度， 对当前所述换热单元进行重复处 理； 直至处理完 毕各个所述换热单元后， 将所述累计仿 真时间增加一个仿 真时间步长， 根据权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115358058 A 3