采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析系統(tǒng)及其方法，涉及火電機組運行控制技術(shù)。本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是：火電機組、電廠運行監(jiān)測器，數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器，優(yōu)化運行得分計算器和數(shù)據(jù)發(fā)布依次連接。本方法是：①確定邊界條件；②確定最優(yōu)工況；③建立最優(yōu)工況數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明新的基準值是隨著運行工況的變化而變化的；在計算耗差函數(shù)的時候，選取的是跟實際運行人員操作聯(lián)系更加緊密的運行人員可控的可控因子進行計算；確立了評價指標和各個操作因子之間的關(guān)系，建立了各種工況下最優(yōu)操作，對運行人員的操作有指導(dǎo)意義；通過便捷條件的選取在一定程度上排除了外界不可控環(huán)境條件對評價體系的干擾。
【專利說明】采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火電機組運行控制技術(shù)，尤其是涉及一種采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析系統(tǒng)及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]火電廠耗差分析作為機組運行優(yōu)化的基礎(chǔ)性研究工作，是電廠優(yōu)化運行、節(jié)能降耗的基礎(chǔ)。國外在20世紀60年代已經(jīng)開始，我國則在20世紀70年代才起步并得到迅速發(fā)展。耗差分析理論的準確性取決于優(yōu)化目標值的確定是否準確。目前關(guān)于火電廠耗差分析的理論研究主要集中在:優(yōu)化目標值確定問題的研究，準確的優(yōu)化目標值是運行指導(dǎo)科學(xué)、可信的支撐。
[0003]目前，國內(nèi)耗差分析系統(tǒng)中的優(yōu)化目標值主要還采用非實時的參考值，未考慮環(huán)境參數(shù)的變化以及工況變化較大時機組性能的改變；而國外的監(jiān)測和優(yōu)化系統(tǒng)已經(jīng)能夠動態(tài)地給運行人員提供實時降低能損的控制值?？梢姡覈诨痣姍C組性能監(jiān)測和優(yōu)化運行技術(shù)方面與國外相比尚有一定的差距。通過對國內(nèi)五大發(fā)電企業(yè)調(diào)研，得到我國目前對于耗差分析優(yōu)化目標值的確定方法主要有以下幾種:
①采用制造廠提供的設(shè)計值；
②采用機組熱力試驗的結(jié)果；
③采用變工況熱力計算結(jié)果；
④采用歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值；
⑤自動尋優(yōu)確定；
⑥數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；
⑦全指標體系。
[0004]定壓運行時，對于主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度等一類參數(shù)的優(yōu)化目標值，各電廠均采用方制造廠提供的設(shè)計值來確定；當(dāng)機組滑壓運行時，一般采用熱力試驗的方法或變工況熱力計算來得到不同負荷(或主蒸汽流量)下主汽壓力的優(yōu)化目標值。其它如排煙溫度、飛灰含碳率、汽水損失、汽機真空、給水溫度、主減溫水量、廠用電率和鍋爐效率參數(shù)的確定，各采用不同的方法，在調(diào)研的電廠中，有兩家電廠采用方法①和②，方法③④和⑤各有一家電廠米用。
[0005]采用方法①，機組設(shè)備的制造設(shè)計數(shù)據(jù)是制造廠提供給電廠的關(guān)于機組特性的第一手資料，應(yīng)用其作為基準值簡便易行，但是機組設(shè)備在安裝過程中存在的設(shè)備匹配問題和運行過程中條件的改變造成的熱力特性變化容易被忽略，因此單純應(yīng)用設(shè)計值是不合實際的。
[0006]采用方法②，在系統(tǒng)運行初期效果較好，但是隨著運行時間的延長，機組的狀態(tài)發(fā)生改變，優(yōu)化目標值也應(yīng)有所變化，但是，發(fā)電廠不可能經(jīng)常進行大量的熱力試驗，使得優(yōu)化目標值和機組實際運行狀態(tài)不符合。
[0007]采用方法③，一方面計算結(jié)果受到變工況熱力計算模型的影響，另一方面，計算得到的優(yōu)化目標值是理論值，在實際運行中較難實現(xiàn)，影響了對運行的指導(dǎo)作用。
[0008]采用方法④，一方面，統(tǒng)計數(shù)據(jù)繁瑣費時，另一方面，原始數(shù)據(jù)需經(jīng)過驗證，才具有可信性，因此，統(tǒng)計要經(jīng)過典型數(shù)據(jù)選擇，數(shù)據(jù)驗證，邊界條件分析，最終得出優(yōu)化目標值，由于這一過程繁瑣，采用這種方法的系統(tǒng)一般也不對優(yōu)化目標值進行經(jīng)常性的更新，使得優(yōu)化目標值和機組狀態(tài)不符合。
[0009]采用方法⑤由于邊界條件眾多，導(dǎo)致優(yōu)化目標值的曲線在較短的時間內(nèi)難以統(tǒng)計完成。因此，確定運行指標的優(yōu)化目標值應(yīng)考慮它的準確性、實時性及可行性。如果得出的優(yōu)化目標值在運行中不符合設(shè)備的實際狀態(tài)或在實際運行中不能達到，就不能對運行起到很好的指導(dǎo)作用。
[0010]采用方法⑦，提出建立火電廠耗差分析全指標體系。以全面、客觀地反映火電廠能耗情況為根本原則，在定性與定量綜合分析的基礎(chǔ)上，遵循建立指標體系的科學(xué)性和可操作性原則，避免指標間的重疊，考慮數(shù)據(jù)易取性，建立了耗差分析全指標體系，但此方法中的指標排并未排除外界不可控環(huán)境條件對評價體系的干擾，且各指標的權(quán)重系數(shù)沒有綜合考慮單位耗差和變化范圍的影響，計算的結(jié)果較為粗糙。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，提供一種采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析系統(tǒng)及其方法。
[0012]新的耗差函數(shù)計算方式選取跟實際運行人員操作聯(lián)系更加緊密的運行人員可控的可控因子進行計算，而不是以往所選的三級考核小指標；動態(tài)基準值是隨著運行工況的變化而變化的，而不再是確定的唯一值。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
一、采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))
本系統(tǒng)以DCS、SIS系統(tǒng)進行電廠運行數(shù)據(jù)采集，通過MINITAB軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化運行得分計算，進而發(fā)布數(shù)據(jù)，對運行人員進行考核評價和運行管理，實現(xiàn)對運行人員的操作行為的真實評價，最終實現(xiàn)火電廠運行優(yōu)化的持續(xù)進步。
[0014]系統(tǒng)的前置包括數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計和分析，采集部分由DCS、SIS系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集后通過MINITANB軟件在后臺進行統(tǒng)計與分析。
[0015]在數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計和分析完成后，優(yōu)化運行得分計算通過在后臺的優(yōu)化運行得分計算系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，并發(fā)布數(shù)據(jù)。
[0016]具體地說，本系統(tǒng)包括工作對象——火電機組；設(shè)置有電廠運行數(shù)據(jù)監(jiān)測器、數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器、評價指標計算器和數(shù)據(jù)發(fā)布器；
其連接關(guān)系是:火電機組、電廠運行監(jiān)測器，數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器，評價指標計算器和數(shù)據(jù)發(fā)布依次連接。
[0017]二、采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析的方法(簡稱方法)
本方法包括下列步驟:
①確定邊界條件
采用新的可控因子，又確定關(guān)鍵可控因子的變化范圍，再確定各種邊界條件下利用Minitab軟件對各個關(guān)鍵可控因子對優(yōu)化評價的回歸方程求解出來，即建立各個邊界條件下的表達式:Y=f (xl,x2,x3,......)
Y:動態(tài)基準值，xl, x2, x3,……:各種不同類型的可控因子；
②確定最優(yōu)工況
通過Minitab軟件分析最優(yōu)工況點，確定最優(yōu)工況點下的關(guān)鍵可控因子定值，就是要找到一種各個可控因子的組合，以使得Y最??；
③建立最優(yōu)工況數(shù)據(jù)庫
在各個邊界條件下得到最優(yōu)可控因子組合{xl，x2，X3，……h(huán)ptiM，作為各種邊界條件下的基準參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
[0018]本發(fā)明具有如下優(yōu)點和積極效果:
①新的基準值是隨著運行工況的變化而變化的，不像以往的計算方法中在不同的運行工況下都是同一個確定的值，不太科學(xué)；
②在計算耗差函數(shù)的時候，以往選取的是三級考核小指標，這里選取的是跟實際運行人員操作聯(lián)系更加緊密的運行人員可控的可控因子進行計算；
③確立了評價指標和各個操作因子之間的關(guān)系，建立了各種工況下最優(yōu)操作，對運行人員的操作有指導(dǎo)意義；
④通過便捷條件的選取在一定程度上排除了外界不可控環(huán)境條件對評價體系的干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖，圖中:
100—火電機組；101—電廠運行數(shù)據(jù)監(jiān)測器；102—數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器 103—評價指標計算器，104—數(shù)據(jù)發(fā)布器；
圖2是本方法選取計算耗差函數(shù)可控因子的子流程圖；
圖3是本方法尋找動態(tài)基準參數(shù)的子流程圖。
[0020]英譯漢:
1、DCS!Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng);
2、SIS!Supervisory Informat1n System in Plant Level,火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明。
[0022]一、系統(tǒng) 1、總體
如圖1，本發(fā)明包括工作對象一火電機組100 ;設(shè)置有電廠運行數(shù)據(jù)監(jiān)測器101、數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器102、評價指標計算器103和數(shù)據(jù)發(fā)布器104 ；
其連接關(guān)系是:火電機組100、電廠運行監(jiān)測器101，數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器102，優(yōu)化運行得分計算器103和數(shù)據(jù)發(fā)布104依次連接。
[0023]2、功能部件
下述功能部件均為通用設(shè)備。
[0024]0)火電機組100 火電機組100指火力發(fā)電機組。
[0025]I)電廠運行監(jiān)測器101
電廠運行監(jiān)測器101是一種對火電廠各項運行數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和采集的設(shè)備，其中包含有通用的工作軟件DCS和SIS。
[0026]2)數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器102
數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器102是一種對采集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和處理的設(shè)備，其中包含有通用的工作軟件MINITANB (市場有售)。
[0027]3)評價指標計算器103
評價指標計算器103是指通用的計算器，計算運行人員的指標得分；
其軟件是自行設(shè)計的，涉及方法步驟及其子流程。
[0028]4)數(shù)據(jù)發(fā)布器104
數(shù)據(jù)發(fā)布器104對系統(tǒng)目前各項參數(shù)值和指標得分值進行數(shù)據(jù)發(fā)布。
[0029]本系統(tǒng)的工作機理:
針對火電機組100，通過電廠運行監(jiān)測器101采集電廠運行數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器102對數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并由評價指標計算器103來計算評價指標，最終通過數(shù)據(jù)發(fā)布器104發(fā)布數(shù)據(jù)，實現(xiàn)優(yōu)化運行評價。
[0030]二、方法
1、選取計算耗差函數(shù)可控因子的子流程
如圖2，選取計算耗差函數(shù)可控因子的子流程如下:
A、定義邊界建立索引201
確定機組的工況邊界，即確定哪些外界因素包括如煤種、負荷率、環(huán)境溫度和機組狀況會對最終優(yōu)化運行的評價結(jié)果產(chǎn)生影響；同時對各邊界之間進行試驗組合，形成科學(xué)目錄，制定最優(yōu)控制策略，從而排除外界因素對評價的干擾；
B、定義關(guān)鍵可控因子202
可控因子即為運行人員可以控制的調(diào)節(jié)行為，通過實驗確定這些因子由哪些調(diào)整參數(shù)或設(shè)備決定，再判斷確定的調(diào)整參數(shù)或設(shè)備狀態(tài)運行人員的控制是否一致，從而建立一套選擇關(guān)鍵可控因子的原則；
C、建立關(guān)鍵可控因子圖203
首先由步驟B確定的關(guān)鍵可控因子，對可控因子的變化范圍進行統(tǒng)計，確定其變化的范圍；
通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，利用Minitab軟件計算關(guān)鍵因子變化對評價指標的應(yīng)用，建立回歸方程式;
建立關(guān)鍵可控因子清冊；
由步驟A建立的索引目錄，設(shè)計試驗工況，組織特定工況試驗；
記錄、統(tǒng)計、分析各試驗工況下關(guān)鍵可控因子數(shù)據(jù)，通過Minitab軟件分析最優(yōu)工況點，確定最優(yōu)工況點下，關(guān)鍵可控因子定值。
[0031]2、尋找動態(tài)基準參數(shù)的子流程
如圖3，尋找動態(tài)基準參數(shù)的子流程如下: a、篩選中間變量301 依據(jù)圖2中步驟A建立的索引目錄，設(shè)計試驗，組織特定工況試驗；
記錄、統(tǒng)計、分析各試驗工況下關(guān)鍵可控因子數(shù)據(jù)，通過Minitab軟件分析最優(yōu)工況點，確定最優(yōu)工況點下的關(guān)鍵可控因子定值；
篩選索引目錄下的關(guān)鍵可控因子，確定入選可控因子；
補充完善關(guān)鍵可控因子清冊，建立最優(yōu)工況數(shù)據(jù)庫。
[0032]b、建立可控因子X與中間變量y關(guān)系圖302
這過程中可能會遇到以下的問題:在測試某一個變量xn對Y的影響時，可能該變量在其整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對Y的影響很小，例如使δΥη，而由于環(huán)境不可避免的噪聲和測量誤差的影響，測量誤差本身的誤差就有SYm，如果δΥπι和δ Yn的量級比較接近，那么根據(jù)實際試驗就難以準確確定這個變量對結(jié)果Y的影響；不直接建立變量因子X和Y之間的關(guān)系；舉例如下:
首先，找到一個中間變量y，先確定y和X的關(guān)系y=fl (χ)，所選取的中間變量為變化范圍大，影響大性能計算點；
其次，再確定Y和y的關(guān)系Y=f2 (y),這樣間接找到χ和Y的關(guān)系；
這里選取的中間變量就是以往考核的三級考核指標中人為可控的一些考核指標，這些考核指標和χ之間的關(guān)系可以通過實驗統(tǒng)計分析的方法得到，而其與評價指標的關(guān)系已經(jīng)能夠確定；
C、尋找最佳工況確立因子基準值303
根據(jù)S Y的最小值確定最經(jīng)濟工況，從而確立最佳工況因子基準值。
【權(quán)利要求】
1.一種采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析系統(tǒng)，包括火電機組(100)； 其特征在于: 設(shè)置有電廠運行數(shù)據(jù)監(jiān)測器(101 )、數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器(102)、評價指標計算器(103)和數(shù)據(jù)發(fā)布器(104); 其連接關(guān)系是:火電機組(100)、電廠運行監(jiān)測器(101)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理器(102)，優(yōu)化運行得分計算器(103)和數(shù)據(jù)發(fā)布(104)依次連接。
2.按權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析方法，其特征在于包括下列步驟: ①確定邊界條件 采用新的可控因子，又確定關(guān)鍵可控因子的變化范圍，再確定各種邊界條件下利用Minitab軟件對各個關(guān)鍵可控因子對優(yōu)化評價的回歸方程求解出來，即建立各個邊界條件下的表達式:Y=f (xl,x2,x3,......) Y:動態(tài)基準值，xl, x2, x3,……:各種不同類型的可控因子； ②確定最優(yōu)工況 通過Minitab軟件分析最優(yōu)工況點，確定最優(yōu)工況點下的關(guān)鍵可控因子定值，就是要找到一種各個可控因子的組合，以使得Y最??； ③建立最優(yōu)工況數(shù)據(jù)庫 在各個邊界條件下得到最優(yōu)可控因子組合{xl，x2，X3，……h(huán)ptiM，作為各種邊界條件下的基準參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
3.按權(quán)利要求2所述的采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析方法，其特征在于選取計算耗差函數(shù)可控因子的子流程如下: A、定義邊界建立索引(201)； B、定義關(guān)鍵可控因子(202); C、建立關(guān)鍵可控因子圖(203)。
4.按權(quán)利要求2所述的采用動態(tài)基準值的火電廠耗差分析方法，其特征在于尋找動態(tài)基準參數(shù)的子流程如下: a、篩選中間變量(301)； b、建立可控因子X與中間變量y關(guān)系圖(302); C、尋找最佳工況確立因子基準值(303)。
【文檔編號】G06Q10/06GK104504509SQ201410776788
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】羅家林, 袁俊, 王加林, 王志軍, 姚登鋒, 黎俊飛, 李鋒平 申請人:華潤電力湖北有限公司