鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化

高金彤，倪團(tuán)結(jié)，張琦

（東北大學(xué)國(guó)家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng) 110819）

鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化

高金彤，倪團(tuán)結(jié)，張琦

（東北大學(xué)國(guó)家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng) 110819）

隨著能源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題日益緊迫，鋼鐵企業(yè)所面臨的節(jié)能減排壓力也越來(lái)越大，合理的生產(chǎn)方案對(duì)降低企業(yè)運(yùn)行成本、減少污染物排放起著重要的作用。本文針對(duì)鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)，采用鍋爐效率非線性擬合公式和汽輪機(jī)分解模型，考慮能源設(shè)備、生產(chǎn)操作以及分時(shí)電價(jià)等因素，建立了混合整數(shù)非線性規(guī)劃（MINLP）模型，其中，非線性鍋爐效率擬合公式的引入使得模型更加符合實(shí)際生產(chǎn)狀況。模型以蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行成本為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)優(yōu)化求解得到各時(shí)段燃料和設(shè)備負(fù)荷的分配方案，與優(yōu)化前相比，系統(tǒng)總的運(yùn)行費(fèi)用減少了4.26%。同時(shí)，本文還分析了煤價(jià)變化對(duì)優(yōu)化方案的影響以及燃料結(jié)構(gòu)對(duì)污染物排放的影響，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行成本及節(jié)能減排提供理論依據(jù)。

蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)；分時(shí)電價(jià)；環(huán)境；優(yōu)化；系統(tǒng)工程

鋼鐵企業(yè)屬于能源密集型產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是高能耗高污染行業(yè)。隨著能源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題日益緊迫，鋼鐵企業(yè)所面臨的節(jié)能減排壓力也越來(lái)越大[1-2]。對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，片面地追求經(jīng)濟(jì)效益，必然導(dǎo)致環(huán)境污染加劇，而減少污染物的排放則可能會(huì)增加企業(yè)的運(yùn)行成本，因此要尋求解決這一矛盾的折中方案。鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的副產(chǎn)煤氣[3]，蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)具有消納和利用部分煤氣的能力，通過(guò)調(diào)整各時(shí)段副產(chǎn)煤氣及鍋爐負(fù)荷的分配方案來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的關(guān)鍵。

近年來(lái)，針對(duì)鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題，很多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。AKIMOTO等[4]建立鋼鐵企業(yè)燃料供需預(yù)測(cè)模型，優(yōu)化了煤氣在煤氣柜和鍋爐的合理分配。KIM等[5]在此基礎(chǔ)上考慮了鍋爐效率和煤氣柜容量，預(yù)測(cè)了煤氣的供需狀況，但僅考慮煤氣的優(yōu)化分配，忽略了蒸汽、電力的耦合關(guān)系。張琦等[6]建立了多周期煤氣、蒸汽、電力耦合優(yōu)化分配模型。陳誠(chéng)亮等[7]建立了一個(gè)兼顧蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行配置以及蒸汽系統(tǒng)與余熱回收系統(tǒng)聯(lián)合作用的混合整數(shù)非線性模型，但都未考慮分時(shí)電價(jià)的影響。孟華等[8]針對(duì)鋼鐵企業(yè)自備電站鍋爐負(fù)荷頻繁波動(dòng)的特點(diǎn)，建立了基于環(huán)境成本的鍋爐負(fù)荷多周期優(yōu)化模型，不過(guò)僅考慮鍋爐負(fù)荷，未對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電進(jìn)行優(yōu)化。曾玉嬌等[9]提出了考慮煤氣分配、燃料價(jià)格和分時(shí)電價(jià)的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化模型，但缺少污染物排放影響因素的研究。SAYYAADI等[10]提出了同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素的多目標(biāo)優(yōu)化模型，AGHA等[11]綜合熱電廠產(chǎn)品生產(chǎn)及公用工程，提出了一種能夠減少成本、降低排放的集成優(yōu)化方法。

在石化企業(yè)蒸汽系統(tǒng)方面，李暉等[12]提出了考慮燃料價(jià)格、電力價(jià)格以及汽電需求不確定性變化的蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化模型。羅向龍等[13-15]建立了考慮環(huán)境成本的單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化模型。張鵬飛等[16]針對(duì)石化企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)建立了蒸汽系統(tǒng)多目標(biāo)混合整數(shù)線性規(guī)劃（MOMILP）模型，對(duì)運(yùn)行成本和環(huán)境成本兩個(gè)目標(biāo)統(tǒng)籌優(yōu)化。由于石化企業(yè)鍋爐燃料為石油和天然氣，而鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)則以煤炭為主要燃料，摻燒部分副產(chǎn)煤氣或者以副產(chǎn)煤氣為主要燃料，因此要考慮副產(chǎn)煤氣的供應(yīng)量的不確定性及鍋爐燃料最低熱值問(wèn)題，鍋爐及汽機(jī)效率隨負(fù)荷變化波動(dòng)大，有必要引入效率隨負(fù)荷變化的設(shè)備模型，同時(shí)鋼鐵企業(yè)還存在干熄焦（CDQ）等余熱回收利用問(wèn)題，因此這些研究成果并不能完全適用于鋼鐵企業(yè)，需要針對(duì)鋼鐵企業(yè)蒸汽系統(tǒng)在設(shè)備負(fù)荷、燃料結(jié)構(gòu)以及污染物排放方面的研究。

本文在鍋爐效率方面，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)鍋爐效率進(jìn)行了擬合，得到了非線性的擬合公式，在汽輪機(jī)模型方面，采用分解策略來(lái)處理多級(jí)抽汽式汽輪機(jī)[17-18]，針對(duì)鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃（MINLP）模型，并對(duì)鋼鐵企業(yè)污染物排放的影響因素進(jìn)行了分析，為企業(yè)合理安排生產(chǎn)、節(jié)能減排提供一定的指導(dǎo)。

1 蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)模型

鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)在滿足企業(yè)蒸汽電力需求和副產(chǎn)煤氣有效利用上起著重要作用，如圖1所示，系統(tǒng)設(shè)備一般由動(dòng)力鍋爐、余熱鍋爐及汽輪機(jī)組成。根據(jù)品質(zhì)不同，鋼鐵企業(yè)的蒸汽一般可分為中壓蒸汽和低壓蒸汽：中壓蒸汽簡(jiǎn)稱S1，主要是動(dòng)力鍋爐產(chǎn)生蒸汽以及CDQ余熱鍋爐產(chǎn)汽；低壓蒸汽有兩種，簡(jiǎn)稱為S2和S3，主要是汽輪機(jī)抽汽或背壓式汽輪機(jī)的排汽、焦化等生產(chǎn)工序中回收的余熱蒸汽以及減溫減壓后的中壓蒸汽。在副產(chǎn)煤氣利用方面，主要是以企業(yè)副產(chǎn)煤氣為燃料的燃?xì)忮仩t和摻燒煤氣的燃煤鍋爐的消耗為主，下面分別描述鍋爐和汽輪機(jī)模型。

圖1 鋼鐵企業(yè)能量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 鍋爐模型

在蒸汽系統(tǒng)中，鍋爐以煤為主要燃料，摻燒一些副產(chǎn)煤氣。按照實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可得到鍋爐效率和負(fù)荷的擬合公式，如式(1)所示。式中，ηb為鍋爐效率；Mb為鍋爐蒸發(fā)量，t/h；為鍋爐負(fù)荷上下限，其他符號(hào)見(jiàn)符號(hào)說(shuō)明，全文同。

1.2 汽輪機(jī)模型

蒸汽系統(tǒng)中汽輪機(jī)主要有背壓式、凝汽式、抽汽背壓式和抽汽凝汽式。對(duì)于多級(jí)抽汽式汽輪機(jī)，本文采用分解成多個(gè)單級(jí)子汽輪機(jī)的處理方式，分解后汽輪機(jī)的總輸出功等于多個(gè)子汽輪機(jī)輸出功的疊加，而各級(jí)子汽輪機(jī)的輸出功等于進(jìn)出口蒸汽內(nèi)能減少量乘以等熵效率，分別表示為式(2)和式(3)。Δhn為等熵條件下各級(jí)子汽輪機(jī)進(jìn)出口蒸汽比焓降，kJ/kg；Dn,t為t時(shí)段各級(jí)子汽輪機(jī)的蒸汽流量，t/h。

對(duì)于汽輪機(jī)等熵效率，則按文獻(xiàn)[14-15]中公式計(jì)算。D為汽輪機(jī)進(jìn)汽量；Dmax為最大進(jìn)汽量流量，t/h；a0、a1、a2、a3分別為回歸參數(shù)。

1.3 目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)為運(yùn)行成本，如式(5)所示，第一部分表示系統(tǒng)使用副產(chǎn)煤氣費(fèi)用、外購(gòu)煤費(fèi)用和外購(gòu)電費(fèi)用，第二部分表示產(chǎn)汽設(shè)備與發(fā)電設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，第三部分表示外送電收益。

其中，xt為離散變量，表示在t時(shí)段是否存在外送電情況，如式(6)所示；ΔPt等于系統(tǒng)在t時(shí)段的自產(chǎn)電與電力需求之差。

1.4 約束條件

1.4.1 物料平衡

設(shè)備i在t時(shí)段內(nèi)的物料流入量之和等于流出量之和，如式(7)所示。式中Fi,in,t表示t時(shí)段內(nèi)流入設(shè)備i的物料流量，t/h；Fi,out,t表示流出的物料流量，t/h。

1.4.2 能量平衡

設(shè)備i在t時(shí)段內(nèi)供給能量之和等于輸出能量之和加上對(duì)外做功，如式(8)所示。hi,in,t表示輸入物料比焓，kJ/kg；hi,out,t表示輸出物料比焓，kJ/kg；wi,t為設(shè)備i的輸出功函數(shù)。

1.4.3 供需約束

（1）各時(shí)段內(nèi)副產(chǎn)煤氣使用量應(yīng)小于等于供應(yīng)量，見(jiàn)式(9)。

（2）各時(shí)段內(nèi)各等級(jí)蒸汽產(chǎn)量應(yīng)等于其需求量，見(jiàn)式(10)。

（3）各時(shí)段內(nèi)自產(chǎn)電量與外購(gòu)電量的和應(yīng)大于等于電力需求，見(jiàn)式(11)。

1.4.4 設(shè)備能力約束

在t時(shí)段內(nèi)，設(shè)備i的負(fù)荷應(yīng)在正常范圍內(nèi)，如式(12)。其中，Mi,t為設(shè)備負(fù)荷；分別表示設(shè)備負(fù)荷的上下限。

1.4.5 非負(fù)約束

模型中各變量都應(yīng)大于等于0。

2 案例分析

圖2為某鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，每臺(tái)設(shè)備都有兩臺(tái)。通過(guò)對(duì)該鋼鐵企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得到的各設(shè)備參數(shù)如表1和表2所示，燃料參數(shù)如表3所示，表中BFG為高爐煤氣，COG為焦?fàn)t煤氣。系統(tǒng)產(chǎn)S1、S2、S3蒸汽的焓值分別為3330kJ/kg、2920kJ/kg和2796kJ/kg，外購(gòu)水價(jià)格7元/t，分時(shí)電價(jià)和外送電價(jià)格如表4所示，設(shè)備的維護(hù)成本分別為6元/t和0.06元/(kW·h)。各時(shí)段副產(chǎn)煤氣供應(yīng)量、蒸汽和電力需求見(jiàn)表5。模型運(yùn)行周期為1天，分12時(shí)段，每時(shí)段2h。圍繞該企業(yè)實(shí)際情況，將蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化模型運(yùn)用到該案例企業(yè)。

2.1 優(yōu)化結(jié)果

目標(biāo)函數(shù)為運(yùn)行成本，優(yōu)化變量有設(shè)備負(fù)荷、燃料消耗、外購(gòu)電量和外送電量等，使用GAMS軟件建模求解，計(jì)算環(huán)境為2.40 GHz Intel(R) Core(TM)i7-3630QM，模型求解時(shí)間小于0.5s。經(jīng)優(yōu)化計(jì)算，各時(shí)段燃料消耗見(jiàn)表6，蒸汽、電力負(fù)荷優(yōu)化分配結(jié)果見(jiàn)表7（Power列結(jié)果與表5有出入，為舍入誤差），優(yōu)化前后各項(xiàng)費(fèi)用對(duì)比見(jiàn)表8。

表1 鍋爐參數(shù)

圖2 蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

表2 汽輪機(jī)參數(shù)

表3 燃料參數(shù)

表4 分時(shí)電價(jià)

從表8中數(shù)據(jù)可以得出，優(yōu)化后總的運(yùn)行費(fèi)用比優(yōu)化前減少了166326元，減少量占優(yōu)化前總費(fèi)用的4.26%。在各項(xiàng)費(fèi)用中，外購(gòu)煤費(fèi)用相對(duì)優(yōu)化前減少了254196元，副產(chǎn)煤氣使用費(fèi)用增加了110896元，通過(guò)比較表5和表6的數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)B1、B2和B3鍋爐的煤氣使用量?jī)?yōu)先利用副產(chǎn)煤氣，不足的熱量再由燃料煤來(lái)補(bǔ)充，減少燃料煤的消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。同時(shí)，外購(gòu)電費(fèi)用減少了18268元，而外送電收益增加了30203元，從表4和表7中數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)主要在谷電期存在外購(gòu)電，而在峰電期自發(fā)電會(huì)增加，在滿足產(chǎn)電需求的同時(shí)還有一部分電外送，能夠根據(jù)分時(shí)電價(jià)調(diào)節(jié)各時(shí)段產(chǎn)電量，制定合理的電網(wǎng)交易計(jì)劃，減少運(yùn)行費(fèi)用。

表5 各時(shí)段副產(chǎn)煤氣供應(yīng)量和蒸汽、電力需求

表6 鍋爐燃料消耗

表7 蒸汽、電力負(fù)荷優(yōu)化分配結(jié)果

表8 優(yōu)化前后各項(xiàng)費(fèi)用對(duì)比 單位：元

2.2 煤價(jià)變化對(duì)優(yōu)化方案的影響

在對(duì)運(yùn)行成本進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，燃料煤價(jià)格同分時(shí)電價(jià)一樣也會(huì)對(duì)優(yōu)化結(jié)果產(chǎn)生影響。將煤價(jià)從300元/t到1000元/t的區(qū)間等分成35份，依次進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，用得到的35組數(shù)據(jù)繪制成如圖3所示的散點(diǎn)圖。選取煤價(jià)為400元/t、600元/t、800元/t和1000元/t時(shí)的外購(gòu)電與外送電量進(jìn)行比較，如圖4所示，正數(shù)表示外購(gòu)電量，負(fù)數(shù)表示外送電量，圖3中時(shí)段1為前一天23:00至第二天1:00，時(shí)段2為1:00至3:00，依此類(lèi)推，每個(gè)時(shí)段2h。

隨著煤價(jià)升高，發(fā)電成本提高，優(yōu)化后的運(yùn)行成本也逐漸增加。通過(guò)分析圖4可以得出，模型能夠根據(jù)分時(shí)電價(jià)調(diào)節(jié)發(fā)電量，在谷電期購(gòu)電，在峰電期外送，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。其次，隨著煤價(jià)升高系統(tǒng)外購(gòu)電量增加，自發(fā)電量減少，但仍保持谷電期外購(gòu)、峰電期外送的總體趨勢(shì)。這說(shuō)明模型能夠獲得不同煤價(jià)下最合理的電網(wǎng)交易計(jì)劃，體現(xiàn)了模型的實(shí)用性。

圖3 煤價(jià)-運(yùn)行成本散點(diǎn)圖

圖4 不同煤價(jià)下電網(wǎng)交易

2.3 燃料結(jié)構(gòu)對(duì)污染物排放的影響

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的污染物有CO2、SO2和NOx，利用式(13)計(jì)算可得各時(shí)段污染物排放量，式中Gt,p表示污染物排放量；為各時(shí)段燃料消耗量，表示每單位燃料燃燒后的污染物排放量；下角標(biāo)p表示污染物種類(lèi)。

根據(jù)表3燃料參數(shù)及表6燃料分配方案，由式(13)計(jì)算可得優(yōu)化方案的污染物排放量，在整個(gè)周期內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生了15407.70t CO2、7.52t SO2以及137.92t NOx。其中SO2全部來(lái)自燃料煤，CO2有49.62%來(lái)自BFG，NOx中則有89.63%來(lái)自BFG。此時(shí)BFG和COG的利用率都為100%，而系統(tǒng)提供BFG和COG的數(shù)量比為13.7∶1，BFG具有數(shù)量多、熱值低、燃燒后CO2和NOx產(chǎn)生量大的特點(diǎn)，因此針對(duì)BFG使用量對(duì)污染物排放的影響進(jìn)行分析，利用所建模型在BFG利用率從30%到100%之間每隔10個(gè)百分點(diǎn)進(jìn)行一次優(yōu)化計(jì)算，每次優(yōu)化所得污染物排放量變化如圖5所示，相應(yīng)的COG利用率及煤耗如圖6所示。

圖5 不同BFG利用率下的污染物排放量

圖6 不同BFG利用率下COG利用率及煤耗

在限制BFG使用量的情況下對(duì)運(yùn)行成本進(jìn)行優(yōu)化，此時(shí)COG利用率仍為100%不變，系統(tǒng)通過(guò)增加煤耗來(lái)彌補(bǔ)燃料的不足，運(yùn)行費(fèi)用會(huì)有所提高。而在污染物排放量方面，BFG利用率從100%減少到30%后，CO2排放量從15407.70t減少到13990.69 t，NOx從137.92t減少到59.13t，SO2從7.52t增加到11.65t。在鋼鐵企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)污染物排放限額制定合理的燃料分配方案，在滿足污染物排放要求的前提下，盡可能充分利用副產(chǎn)煤氣，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)。

3 結(jié)論

本文針對(duì)鋼鐵企業(yè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)，綜合原料費(fèi)用、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、外購(gòu)電費(fèi)用以及外送電收益，采用鍋爐效率非線性擬合公式和汽輪機(jī)分解模型，建立了完善的優(yōu)化調(diào)度模型，并通過(guò)GAMS軟件進(jìn)行建模求解。從得到的燃料消耗和負(fù)荷分配方案可以看出，優(yōu)化后系統(tǒng)副產(chǎn)煤氣利用率提高，煤耗降低，同時(shí)電網(wǎng)交易方案更為合理，運(yùn)行成本降低，從而增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，本文分析了煤價(jià)變化對(duì)運(yùn)行費(fèi)用和自發(fā)電的影響，在不同煤價(jià)下模型都能夠根據(jù)分時(shí)電價(jià)合理安排發(fā)電機(jī)組出力，在谷電期外購(gòu)，峰電期外送，體現(xiàn)了模型的實(shí)用性。由于BFG數(shù)量多、熱值低、燃燒后CO2和NOx產(chǎn)生量大，因此分析BFG利用率對(duì)污染物排放量的影響，在實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)污染物排放限額調(diào)節(jié)副產(chǎn)煤氣和燃料煤的使用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

符號(hào)說(shuō)明

a0，a1，a2，a3——回歸參數(shù)，量綱為1

C——運(yùn)行成本，元

C1——擬合公式系數(shù)，h2/t2

C2——擬合公式系數(shù)，h/t

C3——擬合公式系數(shù)，量綱為1

Cb——外購(gòu)電價(jià)格，元/(kW·h)

Ccoal——燃料煤價(jià)格，元/t

Cg——煤氣使用費(fèi)用，元/m3

Cm——設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，元/m3或元/(kW·h)

Cs——外送電價(jià)格，元/(kW·h)

D——汽輪機(jī)進(jìn)汽量，t/h

Dmax——汽輪機(jī)最大進(jìn)汽量，t/h

Fcoal——燃料煤消耗量，t/h

Fg——煤氣消耗量，m3/h

——鍋爐最大燃燒煤氣量，m3/h

Gp——污染物排放量，t

hin，hout——流入/流出設(shè)備物料的比焓，kJ/kg

Δh——蒸汽實(shí)際焓降，kJ/t

Δhis——蒸汽等熵焓降，kJ/t

i——設(shè)備

M——設(shè)備負(fù)荷，t/h

Mmin，Mmax—— 設(shè)備負(fù)荷上下限，t/h

Qin，Qout—— 流入/流出設(shè)備的物料流量，t/h

P—— 產(chǎn)電量，MW

Pb—— 外購(gòu)電量，MW

Pn—— 電力需求，MW

—— 每單位燃料燃燒后的污染物排放量，t

Tsat,in—— 進(jìn)汽壓力下的飽和溫度，℃

W—— 汽輪機(jī)輸出功，MW

w—— 功函數(shù)

x—— 外送電收益系數(shù)

ηb—— 鍋爐效率

—— 汽輪機(jī)等熵效率

下角標(biāo)

n—— 各級(jí)子汽輪機(jī)

t—— 時(shí)段

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Optimization for steam power system in iron and steel works

GAO Jintong，NI Tuanjie，ZHANG Qi
（State Environmental Protection Key Laboratory of Eco-Industry，Northeastern University，Shenyang 110819，Liaoning，China）

With the issue of energy shortage and environmental pollution becoming more and more urgent，the iron and steel works face increasingly higher pressure of energy saving and emission reduction. A reasonable production plan plays an important role in cost saving and emission reduction.Aiming at the steam power system in iron and steel works，this paper has established a mixed-integer nonlinear programming（MINLP）model that uses fitting formulas of boilers and decomposed model of turbines，considering energy equipments，process operation and time-of-use power price. The application of the nonlinear boiler fitting formulas makes the model more consistent with the actual situation. With the minimization of operating cost，the optimal dispatch scheme of fuels and load at each period were obtained. The total cost has reduced by 4.26 percent compared to the non-optimum one. Two case studies were presented to demonstrate the feasibility of the proposed model. The influence of coal price and fuels was analyzed and the result has proved that this paper is constructive on efficiency improvement，energy conservation and emission reduction.

steam power system；time-of-use power price；environment；optimization；systems engineering

TK01+8

A

1000–6613（2017）11–4301–07

10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0237

2017-02-15；修改稿日期2017-07-25。

國(guó)家重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFB0601301，2016YFB0601305）。

高金彤（1994—），男，碩士研究生。聯(lián)系人張琦，博士，副教授，研究方向?yàn)橄到y(tǒng)節(jié)能。E-mail：zhangqi@mail.neu.edu.cn。