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为了实现我国社会与经济的可持续发展，结合我国大型汽轮机热力系统的特点，开展机组的性能分析、评价以及优化运行研究，可以提高机组能源利用率，减少煤烟型污染物排放，具有理论意义和实际应用价值。论文以大唐某电厂600MW汽轮机热力系统为研究对象，展开热经济学结构理论建模及计算方法改进、汽轮机热力系统特性模拟与预测算法、热经济学指标的变工况响应规律分析、汽轮机热力系统主要运行参数联合优化等相关专题研究。本文研究成果可以为发电厂的经济运行提供理论依据。 本文主要的研究工作和研究成果如下: 1、提出一种改进的热力系统单位产品(炯)成本与热经济学成本的建模方法。主要的改进是两个方面，一是提出了构建虚拟组元以及确定各类虚拟组元与相关热力设备部件连接关系的原则，为规范编制生产结构图提供了依据。二是简化了采用链式微分法则推导单位产品(炯)成本与热经济学成本的建模方法，提出基于生产结构图中各组元输入与输出关系分类建模的法则，可以有效避免高维模型的推导误差。 2、提出一种改进的汽轮机热力系统热经济学指标计算方法。该方法基于生产结构图层级分布构造出一种迭代逻辑，代替传统的求解大型矩阵为系数矩阵的(炯)成本方程组。该方法可以更好的与汽轮机特性模拟与预测模型相匹配。 3、建立了一种包含汽轮机、凝汽器和加热器在内的汽轮机特性模拟与预测的算法。构造了内外三层的迭代循环逻辑，最内层嵌套了凝汽器特性模型，可以同步迭代计算排汽流量、排汽压力和排汽焓，最外层采用功率方程作为迭代结束的约束条件。该算法不仅可以模拟外部不可控因素等三类扰动下汽轮机的变工况特性响应，也为汽轮机主汽压力与排汽压力联合优化奠定了基础。算例表明，该模型具有较高的精度和较快的收敛速度。 4、针对某典型的600MW汽轮机热力系统，从以下三方面分析了热力系统内的各组元热经济学指标的分布特点。一是额定工况(100％THA)下热力系统内各组元的单位产品(炯)成本与热经济学成本分布规律;二是外部不可控因素等三类扰动下各组元单位热经济学指标的变工况响应规律，三是研究了燃料价格变化对各组元热经济学指标的影响，为火电机组的性能评价提供了新途径。 5、提出了汽轮机主汽压力与排汽压力的联合优化方法。该方法采用热经济学成本为优化目标，结合汽轮机热力系统特性模拟与预测算法，获得了主汽压力与凝汽器真空的联合优化解。某600MW凝汽式机组主汽压力和排汽真空的联合优化算例表明，该方法可以同步确定不同负荷不同环境温度条件下循环水泵的最优组合方式、最佳真空以及主汽压力的滑压优化曲线。对比结果还表明，主汽压力与排汽压力联合优化解优于主汽压力单独优化解。