第2节 “调度控制”的使用方法

（一）规划调度系统

还是以佳华瓦斯电站为例，来介绍 “调度控制” 应用的使用方法。首先，需要对调度系统进行规划，也就是要明确调度需求是什么。

（1）明确调度场景和需求

佳华瓦斯电站是以从煤矿矿井直接抽采的瓦斯为燃气的电站，前面应用讲解的案例中反复介绍过，直接抽采的瓦斯气体的压力、浓度都非常不稳定。

下面这张图，就是佳华瓦斯电站的整体示意图。

从这个图可以看到，从煤矿矿井直接抽采的瓦斯燃气，有时候多，有时候少。燃气充足的时候，不仅可以让整个电站的5台发电机组全开，而且可以把每台机组的发电功率开得大；而燃气不足的时候，不仅无法满足发电机组全开的燃气需求，而且机组的发电功率也不能很高。

燃气的供应和分配，也可以用一张图来表示：

对电站而言，最需要解决的问题，就是如何根据瓦斯燃气的工况条件，来决定机组开还是不开，以及如果开，能开多大（额定功率范围）。这就是我们的调度需求。

这其实就是非常典型的 “动态配载” 的调度案例，也就是说，根据 “动态” 的变化，提出最优的 “配载” 方案。

（2）确定统计量

确定了调度的需求，接下来就要确定调度的依据。前面介绍过，这是一个非常典型的 “动态配载” 调度案例。那么就需要找到什么是 “动态”，要 “配载” 什么，依据什么去配载。这些都是需要确定的内容。

“调度控制” 应用需要确定的这些内容就是调度的依据。这些东西，就是统计量。一定要记住，“调度控制” 这个应用最大的特点、最大的需求、最重要的地方，就是统计。

瓦斯燃气工况条件的衡量，可以用 “燃气当量” 这个指标。这在 “统计计算” 应用中讲解过，这是泵站干管的供气情况，可以准确的反映当前瓦斯燃气的条件。

之前在 “统计计算” 中，有过 2个统计项目，一个是电站每小时燃气当量的统计项目，另一个是各机组每小时发电量统计。

这两个统计非常有指标性意义，它说明了两个事情：一个是每小时的燃气当量是多少；另一个是在这个燃气（当量）条件下，每台机组每小时的发电量是多少。

需要注意的是，这个燃气当量是整个电站的，那怎么来量化每台机组燃气消耗量在其中所占的比例呢？这也需要用到当量的方法。

机组的燃气当量统计，我们并没有在 “统计计算” 应用里面找到，也就是说在“统计计算”应用里面，之前只有电站的燃气当量统计项目，而没有机组的燃气当量的统计和计算。所以，这些就只能在项目内来计算。

看一下机组对象的变量（FV）：

机组的燃气当量可以这样来计算：

QM=(主燃气阀开度+辅燃气阀开度)×一体阀开度×Sqrt（燃气压力+增压压力）×燃气浓度给定值，

也就是：

那么，在某个 [T] 时段里面，每台机组燃气总当量为：

用 R1、R2、…、R5来表示每台机组的燃气当量比例，那么：

那我们就可以大概知道，每台机组大概占用的燃气（当量）比例是多少，这也是非常重要的一个调度依据。

（3）是否使用已有统计量

有了需要的统计量，剩下的就是调度规划了。虽然我们已经有整个电站的燃气当量统计，但这个统计是每小时统计一次。如果调度项目的计算周期不是一个小时，而是 [T] 周期，那就还需要 [T] 时段整个电站燃气当量。

当然，我们可以用统计量的比例来粗略计算，比如 T=10 分钟，那么，当期这个计算周期的燃气当量可以用上一个统计周期的（1小时）的统计结果除以6，这个结果是近似当前最近 10分钟的燃气当量。

除了这个方式，最精确的方法就是重新计算，可以参考 “统计计算” 应用里面的计算公式：

那么，T 时段电站燃气当量（QE）就是 qE T时段的数值积分：

也就是说，在使用 “调度控制” 的时候，如果调度计算的周期是确定的，最好的方式就是预先在 “统计计算” 应用中，把调度计算需要的统计量项目预先创建好。如果不确定调度计算的周期，也可以在调度项目中进行所需要统计量的计算。

（4）调度依据

任何调度控制项目，都需要明确调度依据。所谓调度依据，就是调度的规则或者原则。

这个瓦斯电站调度项目的原则很清晰，就是依据上一个[T]时段整个电站的燃气当量来决定下一个 [T] 时段电站设备运行的调度规则，也就是：停几台？开几台？开的几台功率分别是多少？

假设，我们有一个这样的规则，这个规则暂且可以认为是电站工作人员的经验总结：

上面这个表（规则），虽然可以作为规则，但这是一个范围。

我们之所以这样来设计这个案例，就是因为这是最普遍、最可能发生的情况。很多调度规则，都是一个范围，这就需要在调度的时候，灵活掌握这个其间的尺度。

我们可以利用 “调度控制” 应用的特点，也就是把调度规则（调度依据）以调度系统的常数参数和可调控参数的方式体现，这在后面在创建调度系统（项目）的时候会有详细的讲解。

（5）构造调度对象

有了前面的准备，就可以来构造调度对象了。把需要的这些FV变量，凑成一个对象，这个对象就是我们的调度对象。构造调度对象，是 “调度控制”应用的非常关键的一步。

这里需要了解 “调度控制” 的使用规则：每个调度项目（调度系统）只能包括一个调度对象。通常，调度对象都需要重新构建。

要构造调度对象，就要看一下一共涉及到哪些参数：

从前面计算燃气当量的计算公式可以知道，我们需要每台机组的 S01（一体阀开度）、S02（主燃气阀开度）、S03（辅燃气阀开度）、S23（燃气浓度给定值）、S25（燃气压力）和 S28（增压压力），还有机组的 S24（J功率预设）和 S29（有功功率）。

除此以外，我们还需要整个电站的变量，FP（干管前端压力）、EP（干管后端压力）和 GD（燃气甲烷含量）。

有了这些，就很清楚哪些参数是需要用来计算的，哪些是用来控制的。

为了与机组对象和电站对象的区别，也为了容易编写调度程序，我们需要把这些变量的命名调整一下：

机组的用 X1#、X2#、X3#、X4# 和 X5#，分别代表 1#、2#、3#、4# 和 5# 机组的变量；

电站的用 Y1、Y2 和 Y3 来创建这个调度对象的映射表：

需要注意的是，上面的 “双斜杠” 只是为了更加容易理解映射表脚本而特别写出来的注释行。但在 “对象管理” 应用中实际创建映射表的时候，这是不能出现的，否则会报错。

现在回到 “对象管理” 去创建调度对象的映射表：

保存后，可以在 “对象管理” 映射表视图列表看到这个映射表。

有了映射表，就需要来创建调度对象：

保存后，可以在对象的视图列表上看到这个对象：

（二）创建调度系统

有了前面的各项准备，就可以创建调度系统了。我们按顺序一步一步进行调度系统的创建：

（1）基本属性：

跟其他 MixIOT 应用项目一样，调度项目的基本属性包括项目名称、别名，还有调度对象。

前面的章节中介绍过，每个调度项目（系统）只能有一个对象。在这个项目中，就是我们专门创建的 “佳华调度对象”。

（2）D&C 面板

调度项目通常是需要有人盯着看的，我们可以为调度系统设计一个显示板，来显示调度系统的调度对象当前是什么状态。
可以这样来设计这个调度系统的显示板：

这个显示板用非常直观的方法，让整个调度系统（调度对象）的状态一览无余，不仅有总体，还有细节。
我们在“显示板管理”创建这个显示板：

这样就可以在D&C面板中选择这个显示板：

（3）常数参数

调度项目中，可以设定一些常数参数。

一般来说，常数参数都是跟调度有关的而且需要独立出来的数据。常数参数配置后，在项目启动后，是不能修改的。如果要修改，需要停止调度系统运行，再通过项目编辑方式修改。

我们要设置为常数参数的是：

为了简化常数参数，可以用列表方式：

这些都是经验值，也许过一段时间，煤矿瓦斯工况条件改变的话，就可能需要改变，但并不会经常改变。

（4）可调控参数

常数参数是在调度项目运行过程中，不能改变的参数。如果需要改变参数，需要停止调度项目的运行去修改，然后再启动调度项目。

在调度项目中，有些参数可能需要经常根据实际情况来调整，而且这些调整都是在调度项目运行过程中随时可能发生的。那么，就可以把这些参数配置为可调控参数。

规划好、选择好和使用好可调控参数，在调度系统中非常重要。选择可调控参数的方式有很多，不同的调度系统和调度需求的选择也都不尽相同，选择的依据自然就是调度系统的需求。

在瓦斯电站调度系统中，我们选择两个参数作为可调控参数，即 Level 的 “范围中间度”，一个是开机台数（范围）的中间度，另一个是 J 功率设置（范围）的中间度。

“范围中间度” 有时候也称为 “范围左右度”，用 MR（Middle Rate）表示，这是一类最常见最常用的调度系统调控参数，其含义很简单，即我们的选择在这个可选择范围中的居中程度。

首先，要看一下我们可以选择的范围，这个范围就是“常数参数”列的那些。

为了简化，不管哪一个 Level，开机机组数量我们使用同一个 “范围中间度”，记为 MMR，而机组 J功率设定范围也使用同一个范围中间度，记为 JMR。

范围中间度一般取值范围是 “-1～+1” 之间的数字，MR=0 的时候，决策值为 $\frac{(min+max)}{2}$ ，也就是可选范围的居中值。

如果可选值范围为 $\left[ {V}{min},{V}{max} \right]$ ，中间度为 MR，依据中间度计算的值叫 “决策值”，记为 V ，它的计算公式为：

这是初中几何都能推导出来的结果：

通过中间度MR来计算决策值V的时候，我们经常会遇到这样的问题，就是这个V是一个 “刻度值”，也就是说 $V_{min}$ ～ $V_{max}$ 之间，可以最终选择的并不是一个任意连续的值，而是一个等分刻度。

那么，计算出来的V，最终就是离自己最近的刻度值。

在 “调度控制” 应用中，中间度可以有两个不同类型，一个是单值，就是给定一个数字，也可以是一个列表。在这个例子里面，两个可调控参数，MMR 和 JMR 都是单值。

对决策值只能是整数（MMR），或者 10 倍数（JMR）的情况，我们通过 MMR 或 JMR 计算决策值 V 的时候，就是看看算出来 V 接近可选范围的哪一个，就用哪一个。如果是绝对居中，就按 “左规则” 来选择，就是 $V_{min}$ 。

看一下这个结果，如果确定了 MMR 和 JMR，那么这个调度，实际上就是根据 GAS 落在哪一个 Level，根据 MMR 去选择开机多少台，根据 JMR 去计算J功率要设定到多少。

这个调度逻辑大致就是这样，我们也可以很直观地通过这个表知道。

（5）调度程序

每个调度控制系统（项目）的调度逻辑和调度过程，都是需要通过这个调度项目的调度程序来实现的。

在 “调度控制” 应用中，每个调度控制项目至少要有一个调度程序，如果需要也可以有多个调度程序。

调度程序是 MixIOT Lua，有一个专门的使用手册来介绍，可以供使用者参考。

MixIOT Lua 是标准 Lua 语言的一个扩展，MixIOT 有一个 MixIOT Lua 内置了 MixIOT 体系的很多东西，可以在 Lua程序中，直接访问（使用）MixIOT应用的项目结果，也可以通过控制码功能对所有对象进行反向控制。

在 “调度控制” 应用中，MixIOT Lua 也可以读取本调度项目的常数参数和可调控参数，这些都有规范的使用方法。

除了对 MixIOT 体系中不同应用数据的读取访问外， MixIOT Lua 还可以使用 MixIOT Lua 的数学计算函数。随着调度模型的不断丰富，MixIOT 可以直接调用 MixIOT 的调度模型，只需要把相关的参数传导进去，就可以直接使用调度模型返回的计算结果。虽然目前的调度程序只能选择 Lua，但未来可以使用更多的脚本语言，不排除可能是 Python、Julia 等等。

每个调度程序，都需要有一个唯一的程序名。如果同一个调度项目中使用了多个调度程序，就可以实现不同调度程序之间的相互访问，这样就实现了多个调度程序的协同工作。

在这个项目中，只需要一个调度程序。这个调度程序的范例后面会写出来供大家参考。

在这里清晰梳理一下这个调度逻辑：

读取项目参数，比如调度对象编号、调度对象参数、调度周期，还有常数参数、可调控参数；
根据调度周期，去循环计算，输出结果。调度周期的意思，就是根据上一个周期的数据，计算出结果，当做下一个周期的控制值；也就是说，在“调度控制”应用中，调度周期一般不会作为调度项目的属性，我们可以把调度周期作为一个可调控参数来处理。
计算整个电站燃气当量：