本发明涉及火电厂热工自动控制，尤其是涉及一种用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法及系统。
背景技术：
1、在火电机组中，加热器控制系统是确保整个发电过程高效、安全运行的关键环节。加热器主要用于提高进入锅炉的水或蒸汽的温度，以提高其热效率及机组的发电效率。加热器的性能直接影响到机组的热效率和运行成本。在运行过程中，加热器的性能受多种因素影响，理想的端差和水位控制对于保持其高效运行至关重要。水位的高低直接关系到加热器的传热效率和设备安全，端差是指加热器进出口水温差，它反映了加热器内部热交换的效率，即反映了加热器的换热性能。如果端差过大，说明加热器内部可能存在传热不均或污垢积累等问题，这会导致能源浪费和机组效率下降，影响机组的经济运行。传统上，这些参数的控制依赖于运行人员经验判断和手动调节，这不仅效率低下，而且在面对复杂多变工况时，难以保证控制的准确性和及时性。因此，对加热器关键参数进行智能寻优找到理想的水位值，对于及时处理加热器不合理的运行方式，以及提高火电机组热经济性具有重要意义。
2、同时，水位控制也是加热器控制系统中的一个重要参数。加热器内部的水位高低直接影响到其热交换效果和安全性。水位过高可能导致蒸汽带水，影响蒸汽品质；水位过低则可能导致加热器内部过热，甚至引发安全事故。因此，保持加热器内部水位的稳定是确保机组安全运行的重要措施。然而，在实际的加热器控制系统中，由于各种因素的影响，如负荷变化、水质变化等，理想的端差和水位值往往难以直接确定。传统的控制方法往往基于固定的参数或经验值进行调节，难以适应复杂多变的运行环境。因此，如何找到理想水位值成为了一个典型的优化问题。
3、粒子群优化算法是一种模拟鸟群觅食行为的启发式算法，它通过模拟一群粒子在搜索空间中飞行，每个粒子代表一个潜在的解，根据个体经验和群体经验来更新自己的位置，以寻找最优解。然而，简单粒子群算法可能面临早熟收敛、局部寻优能力不足和陷入局部最优的问题，这些问题会影响算法的搜索效果，有时甚至导致结果偏离实际最优值。因此，面对复杂多变的运行环境，如何高效准确地确定火电机组加热器端差与水位值，进而提高火电机组的运行效率，成为本领域需要解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的面对复杂多变的运行环境，火电机组加热器端差与水位值难以准确快速确定的缺陷而提供一种用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法及系统。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本发明的第一方面，提供一种用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，包括以下步骤：s1，获取火电机组回热系统加热器的历史运行数据；s2，基于所述历史运行数据，获取加热器的上下端差、所述上下端差引起的等效热焓降以及相对内效率变化数据；s3，基于所述上下端差与预先构建的机组相对内效率变化模型，利用混沌tent映射自适应交叉变异粒子群算法获取相对内效率变化最小时的水位值，所述机组相对内效率变化模型基于所述等效热焓降与所述相对内效率变化数据构建；s4，当加热器的换热效率最高时，将所述水位值作为最优水位值，控制火电机组回热系统加热器理想水位。
4、作为优选的技术方案，判断所述加热器的换热效率是否达到最高，通过监测热耗率并检验的过程实现。
5、作为优选的技术方案，所述热耗率表示为：
6、
7、式中，δq为热耗率变化，δhi为加热器的等效焓降，ηi为加热器i的抽汽效率，ηx为机械效率，ηj为电机效率。
8、作为优选的技术方案，利用混沌tent映射自适应交叉变异粒子群算法获取相对内效率变化最小时的水位值，具体过程包括：s31，初始化种群粒子数目、算法迭代次数、变异概率阈值、交叉概率阈值，并基于所述上下端差确定搜索空间范围；s32，利用混沌tent映射初始化粒子群，并将上下端差对应的相对内效率变化最小作为适应度函数，计算每个粒子的适应度值；s33，确定适应度值最小的粒子为当前全局最优个体，记录相应的上下端差和水位值；s34，计算并判断当前被选个体的交叉概率是否小于所述交叉概率阈值：若为是，则选择一个或多个粒子与当前被选个体进行交叉操作，否则返回s33；s35，计算并判断当前被选个体的变异概率是否小于所述变异概率阈值：若为是，则对交叉后得到的最优个体进行柯西变异操作，生成新个体，否则返回s33；s36，判断所述新个体的适应度值是否优于当前全局最优个体的适应度值：若为是，则更新全局最优个体为所述新个体，否则返回s32；s37，若当前迭代次数达到设定的算法迭代次数，则执行s38，否则返回s34继续进行迭代；s38，输出当前的全局最优个体对应的相对内效率变化值及水位值。
9、作为优选的技术方案，获取火电机组回热系统加热器的历史运行数据，具体过程包括：获取所述历史运行数据的选取模式；基于所述选取模式，提取相应的历史运行数据；基于提取的历史运行数据，建立历史数据样本集。
10、作为优选的技术方案，所述上下端差引起的等效热焓降表示为：
11、
12、式中，δhs为上端差引起的等效热焓降，δhx为下端差引起的等效热焓降，hb-hc为上端差对应的热损失，hs-hr为下端差对应的热损失，ηi-1、ηi、ηi+1分别为加热器i-1、i、i+1的抽汽效率，qi为加热器i的进放汽效率。
13、作为优选的技术方案，所述机组相对内效率变化模型表示为：
14、
15、式中，δs为上端差引起的相对内效率变化，δx为下端差引起的相对内效率变化，，p为额定功率，gl为主蒸汽流量，ηx、ηf分别为机械效率、发电机效率。
16、作为优选的技术方案，当相对内效率降低时，上下端差引起的相对内效率变化为正，提升为负；将相对内效率和最小时的加热器换热效果作为最佳换热效果。
17、作为优选的技术方案，所述历史运行数据包括抽汽温度、抽汽压力、主蒸汽流量、主蒸汽温度、主蒸汽压力、出口给水流量、出口给水压力、出口给水温度、入口给水温度、入口给水压力、疏水温度和加热器水位。
18、根据本发明的第二方面，提供一种用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优系统，所述系统用于实现所述的方法，所述系统包括：数据获取模块，用于获取火电机组回热系统加热器的历史运行数据；等效热焓降与相对内效率获取模块，基于所述历史运行数据，获取加热器的上下端差、所述上下端差引起的等效热焓降以及相对内效率变化数据；水位值优化模块，基于所述上下端差与预先构建的机组相对内效率变化模型，利用混沌tent映射自适应交叉变异粒子群算法获取相对内效率变化最小时的水位值，所述机组相对内效率变化模型基于所述等效热焓降与所述相对内效率变化数据构建；以及最优水位值检验模块，当加热器的换热效率最高时，将所述水位值作为最优水位值，控制火电机组回热系统加热器理想水位。
19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20、1、本发明利用等效热焓降与相对内效率变化数据构建机组相对内效率变化模型，根据构建的机组相对内效率变化模型和上下端差，利用混沌tent映射自适应交叉变异粒子群算法获取相对内效率变化最小时的水位值，进而确定最优水位值，一方面，量化了加热器将输入能量转换为有用热能的能力，将相对内效率的提升作为目标，通过在给定条件下实现最高的相对内效率，即通过优化操作和设计来降低上下端差带来相对内效率的变化，从而获得最佳的换热效果，另一方面，混沌tent映射自适应交叉变异粒子群算法引入混沌tent映射、自适应交叉变异和柯西变异操作，能够提高最优水位值确定的准确性和搜索效率，综合起来，提供的方法能够高效准确地确定火电机组加热器端差与水位值，进而提高火电机组的运行效率；
21、2、本发明提供的混沌tent映射自适应交叉变异粒子群算法，在粒子群算法的基础上，一方面引入混沌tent映射方法，该映射是一种基于混沌理论的优化算法，通过将解空间映射到混沌空间中，利用混沌运动的遍历性和随机性，在解空间中生成一系列不同的候选解，通过评估这些候选解的适应度值，逐步迭代优化，最终找到理想的端差，进而确定理想的水位值，这种方法不仅提高了优化过程的随机性和遍历性，还增强了算法的全局搜索能力，有助于找到更接近全局最优解的解；另一方面，引入自适应交叉变异和柯西变异因子，自适应交叉变异能够根据解的适应度动态调整交叉和变异的概率，保持种群的多样性并加速收敛，而柯西变异因子则通过引入柯西分布，生成大范围的变异值，帮助算法跳出局部最优解，探索更广阔的搜索空间，共同提升了进化算法在优化加热器参数时的搜索效率和全局搜索能力；
22、3、本发明通过监测热耗率，可以在确保运行安全的基础上，对加热器水位进行优化，目标是达到一个最佳水位状态，此时加热器的换热效率最高，从而实现热经济性的最大化。
1.一种用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，判断所述加热器的换热效率是否达到最高，通过监测热耗率并检验的过程实现。
3.根据权利要求2所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，所述热耗率表示为：
4.根据权利要求1所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，利用混沌tent映射自适应交叉变异粒子群算法获取相对内效率变化最小时的水位值，具体过程包括：
5.根据权利要求1所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，获取火电机组回热系统加热器的历史运行数据，具体过程包括：
6.根据权利要求1所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，所述上下端差引起的等效热焓降表示为：
7.根据权利要求6所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，所述机组相对内效率变化模型表示为：
8.根据权利要求1所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，当相对内效率降低时，上下端差引起的相对内效率变化为正，提升为负；将相对内效率和最小时的加热器换热效果作为最佳换热效果。
9.根据权利要求1所述的用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优方法，其特征在于，所述历史运行数据包括抽汽温度、抽汽压力、主蒸汽流量、主蒸汽温度、主蒸汽压力、出口给水流量、出口给水压力、出口给水温度、入口给水温度、入口给水压力、疏水温度和加热器水位。
10.一种用于火电机组回热系统加热器控制理想水位的寻优系统，其特征在于，所述系统用于实现如权利要求1-9中任一所述的方法，所述系统包括：
