ОПТИМИЗИРОВАННОЕ ИНТЕГРИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, РАБОТАЮЩЕЙ НА СЖИГАНИИ КИСЛОРОДНОГО ТОПЛИВА

1. Система управления для оптимизации электростанции, работающей на кислородном топливе, содержащая:
оптимизатор, взаимодействующий с электростанцией, работающей на кислородном топливе; при этом электростанция, работающая на кислородном топливе, выполнена с возможностью возвращать углекислый газ из потока отработанного газа в котел;
платформу управления, выполненную с возможностью управления электростанцией, работающей на кислородном топливе; и
моделирующее устройство выполненное с возможностью моделирования работы электростанции, работающей на кислородном топливе.
2. Система управления по п.1, в которой оптимизатор дополнительно оптимизирует алгоритм расчета доходов; причем алгоритм расчета доходов обеспечивает входные данные о доходах оптимизатору на основании множества входных параметров электростанции, работающей на кислородном топливе; и алгоритм расчета затрат, который обеспечивает входные данные о затратах оптимизатору на основании множества выходных параметров электростанции, работающей на кислородном топливе, при этом оптимизатор определяет оптимизированное решение рабочих параметров на основании по меньшей мере одних входных данных о доходах и одних входных данных о расходах и передает оптимизированное решение рабочих параметров на электростанцию, работающую на кислородном топливе.
3. Система управления по п.2, в которой множество входных параметров содержит по меньшей мере один из: расхода топлива, расхода сорбента, расхода воздуха, расхода воды, расхода известняка и скорости циркуляции твердых веществ, и множество выходных параметров содержит по меньшей мере один из: скорости вырабатывания электричества, утилизации углекислого газа, улавливания углекислого газа, хранения углекислого газа, расхода отработанного газа, температур сгорания, масс на выходе оксидов азота, диоксидов серы и углекислого газа.
4. Система управления по п.2, в которой алгоритм расчета доходов обеспечивает оптимизатору входные данные о доходе, дополнительно основанные на по меньшей мере одном из: кредита за снижение выбросов и кредита за продление срока службы.
5. Система управления по п.2, в которой алгоритм расчета затрат обеспечивает оптимизатору входные данные по затратам, дополнительно основанные на по меньшей мере одном из: затраты на дополнительную энергию, затраты на известняк и затраты на топливо.
6. Система управления по п.1, в которой оптимизатор представляет собой многопараметрический оптимизатор, осуществляющий экономическую оптимизацию электростанции, работающей на кислородном топливе.
7. Система управления по п.1, в которой платформа управления содержит множество контроллеров и в которой моделирующее устройство содержит множество моделирующих устройств.
8. Система управления по п.7, в которой по меньшей мере один контроллер из множества контроллеров представляет собой контроллер, прогнозирующий модель.
9. Система управления по п.8, в которой контроллер, прогнозирующий модель, представляет собой контроллер, прогнозирующий нелинейную модель.
10. Система управления по п.9, в которой контроллер, прогнозирующий нелинейную модель, содержит часть модели; часть моделирующего устройства, соединенную с частью модели, и часть оптимизатора, оперативно соединенную с частью модели.
11. Система управления по п.9, в которой контроллер, прогнозирующий нелинейную модель, содержит устройство оценки состояния, такое как расширенный фильтр Калмана или ненасыщенный фильтр Калмана.
12. Система управления по п.10, в которой часть модели содержит по меньшей мере одну из: модели стационарного режима, динамической модели, адаптивной модели, нечеткой модели и нейронно-сетевой модели, часть моделирующего устройства содержит моделирующее устройство пониженного порядка моделирования, при этом часть оптимизатора содержит по меньшей мере один из: многопараметрического оптимизатора, оптимизатора на основе градиента или стохастическего оптимизатора, такого как оптимизатор генетического алгоритма или оптимизатор вложенного разбиения.
13. Система управления по п.2, в которой оптимизатор определяет оптимизированное решение о параметрах работы на основании по меньшей мере одного из входных данных о доходах и входных данных о затратах и подает оптимизированное решение  рабочих параметров на платформу управления электростанцией, работающей на кислородном топливе.
14. Система управления по п.1, в которой оптимизатор рассчитывает целевые значения и подает эти целевые значения на платформу управления для исполнения в реальном времени.
15. Система управления по п.1, в которой оптимизатор станции получает данные в режиме реального времени с платформы управления и обрабатывает их для использования при прогнозировании в модели процесса.
16. Система управления по п.1, в которой оптимизатор выполняет функцию оптимизации задачи оптимизации, выражаемой Уравнением (1)
<mrow><mi>J</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><msub><mi>N</mi><mi>p</mi></msub><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>y</mi><mo>⌢</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>y</mi><mrow><mi>s</mi><mo>'</mo><mi>k</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>T</mi></msup><mi>Q</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>y</mi><mo>⌢</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>y</mi><mrow><mi>s</mi><mo>'</mo><mi>k</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mi>c</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msubsup><mi>u</mi><mi>k</mi><mi>T</mi></msubsup><mi>R</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>+</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><msup><mrow /><mi>T</mi></msup><mi>S</mi><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo stretchy="false">]</mo></mrow></mstyle></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
(1)
при соблюдении ряда математических условий, представленных Уравнениями (2), (3) и (4)
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>≤</mo><msub><mi>u</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
,
(2)
<mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>u</mi><mrow><mi>k</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>≤</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow>
,(3)
<mrow><msub><mi>y</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><msub><mi>y</mi><mi>k</mi></msub><mo>≤</mo><msub><mi>y</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow>
, (4)
<mover accent="true"><mi>y</mi><mo>⌢</mo></mover>
s
где
представляет собой прогнозируемый выходной вектор, y представляет собой выходной вектор стационарного состояния, u является входным вектором, Δu является вектором управления перемещением, Np и Nc (при этом Nc<Np) представляют собой прогнозируемый и контрольный горизонты соответственно и Q(>0), R(≥0) и S(≥0) являются симметричными весовыми матрицами, J является целевой функцией затрат для оптимизации.
17. Система управления по п.1, в которой оптимизатор содержит множество оптимизаторов.
18. Система управления по п.1, в которой оптимизатор содержит первый оптимизатор для осушителя отработанного газа, второй оптимизатор для электростатического осадителя и третий оптимизатор для конденсатора отработанного газа.
19. Система управления по п.1, в которой платформа управления содержит множество контроллеров.
20. Система управления по п.1, в которой платформа управления управляет воздухоразделительным блоком, котлом, осушителем отработанного газа, электростатическим осадителем и конденсатором отработанного газа, и турбогенератором.
21. Система управления по п.1, в которой моделирующее устройство содержит моделирующее устройство для воздухоразделительного блока и моделирующее устройство для котла.
22. Система управления по п.1, в которой оптимизатор определяет оптимизированное решение рабочих параметрах на основании по меньшей мере одних из входных данных о доходах и входных данных о расходах и передает оптимизированное решение рабочих параметров на платформу управления электростанции, работающей на кислородном топливе.
23. Система управления по п.1, в которой оптимизатор вычисляет целевые значения и подает целевые значения на платформу управления для исполнения в реальном времени.
24. Система управления по п.1, в которой оптимизатор станции получает данные с платформы управления в режиме реального времени и обрабатывает их для использования при прогнозировании в модели процесса.
25. Система управления по п.2, в которой оптимизатор выполнен для оптимизации целевой функции затрат при помощи линейных уравнений или формы, отличной от квадратичной формы уравнения.
26. Способ, содержащий этапы, на которых:
моделируют работу воздухоразделительного блока, котла, осушителя отработанного газа, электростатического осадителя и/или конденсатора отработанного газа на электростанции, работающей на кислородном топливе;
формируют модель работы воздухоразделительного блока, котла, осушителя отработанного газа, электростатического осадителя и/или конденсатора отработанного газа на основании смоделированной работы;
измеряют выходные данные воздухоразделительного блока, котла, осушителя отработанного газа, электростатического осадителя и/или конденсатора отработанного газа; и
оптимизируют работу воздухоразделительного блока, котла, осушителя отработанного газа, электростатического осадителя и/или конденсатора отработанного газа и турбогенератора, посредством сравнения моделированной работы с фактической работой.
27. Способ по п.26, при котором оптимизация содержит вычисление оптимальных целевых значений и подачу этих оптимальных целевых значений на платформу управления для исполнения в режиме реального времени.
28. Способ по п.26, при котором оптимизация содержит определение оптимизированного решения рабочих параметров на основании по меньшей мере одних из входных данных о доходах и входных данных о затратах.
29. Способ по п.26, в котором оптимизация содержит оптимизацию целевой функции затрат в соответствии с Уравнением (1)
<mrow><mi>J</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><msub><mi>N</mi><mi>p</mi></msub><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>y</mi><mo>⌢</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>y</mi><mrow><mi>s</mi><mo>'</mo><mi>k</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>T</mi></msup><mi>Q</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>y</mi><mo>⌢</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>y</mi><mrow><mi>s</mi><mo>'</mo><mi>k</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mi>c</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msubsup><mi>u</mi><mi>k</mi><mi>T</mi></msubsup><mi>R</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>+</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><msup><mrow /><mi>T</mi></msup><mi>S</mi><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo stretchy="false">]</mo></mrow></mstyle></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
(1)
при соблюдении ряда математических условий, представленных Уравнениями (2), (3) и (4)
<mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>≤</mo><msub><mi>u</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
,
(2)
<mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>u</mi><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>u</mi><mrow><mi>k</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>≤</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>u</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
,
(3)
<mrow><msub><mi>y</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><msub><mi>y</mi><mi>k</mi></msub><mo>≤</mo><msub><mi>y</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
,
(4)
<mover accent="true"><mi>y</mi><mo>⌢</mo></mover>
s
где
представляет собой прогнозируемый выходной вектор, y представляет собой выходной вектор стационарного состояния, u является входным вектором, Δu является вектором управления перемещением, Np и Nc (при этом Nc<Np) представляют собой прогнозируемый и контрольный горизонты соответственно и Q(>0), R(≥0) и S(≥0) являются симметричными весовыми матрицами, J является целевой функцией затрат для оптимизации.
30. Способ по п.29, при котором оптимизация содержит оптимизацию целевой функции затрат при помощи линейных уравнений или форм, отличных от квадратичной формы уравнения.