CN110188994A - 一种水电机组厂内运行优先级评定方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种水电机组厂内运行优先级评定方法，对各个机组进行优先级评分，优先调用评分高的机组，所述优先级评分包括机组经济性评分和机组安全性评分，所述经济性评分包括机组能效评分和电价评分，所述机组安全性评分包括机组运行小时数、振动区间运行小时数、开停机次数，所述机组能效评分包括机组耗水率评分、水轮机效率评分、引水损失率评分、导叶漏水率评分，通过对机组的安全性和经济性进行评估，选择调用机组的优先级，保证水电厂内的各个机组能够安全稳定的运行。

Description

一种水电机组厂内运行优先级评定方法

技术领域

本发明涉及水电机组运维领域，具体是一种水电机组厂内运行优先级评定方法。

背景技术

不同型号、不同制造工艺的水轮机组之间能量特性具有一定差异，即使同一型号、同一制造工艺的水轮机组在实际运行过程中，由于磨损和空蚀使得机组流道形线和粗糙度发生了不同改变，能量特性也有所差异，具体表现在水头一定时，要达到同一出力，机组之间的耗流量不一致，或者发电流量相同时，机组之间的出力不一致，因此根据厂间分配到的发电负荷制定机组的启停计划时，应考虑机组的能效差异，而对机组的运行优先级进行评价是提高电厂经济运行效果的重要依据。

目前水电厂内各个机组是以随机调用的状态进行工作的，在接到发电任务后，任何一个可以正常运行的机组都可以被调用，只是以最小成本为目标考虑发电耗水量和启停成本，实际上机组的耗水率、水轮机效率、导叶漏水率等指标都会影响到发电的成本和机组能够保持正常运行的时间，还有机组安全运行等因素也未作为参考的因素，从长远来看，并未节省多少成本；水电厂的发电水平也与旱季和汛期存在密切的联系，对于用户而言，不同季节的用电量也存在差异，甚至会影响到电价，这些因素综合起来，影响到了水电厂发电的综合性价比。

发明内容

为解决上述问题，提供一种水电机组厂内运行优先级评定方法，对各个机组进行优先级评分，优先调用评分高的机组，所述优先级评分包括机组经济性评分和机组安全性评分，所述优先级评分通过以下公式计算：

F_I＝f_jjF_JJ+f_aqF_AQ (1)

其中F_I为第I台机组调用优先级评分；F_AQ为机组安全性评分；F_JJ为机组经济性评分；f_aq和f_jj分别为机组安全性评分和机组经济性评分的权重值，且f_aq+f_jj＝1；

所述机组经济性评分包括机组能效评分和电价评分，所述机组经济性评分通过以下公式计算：

F_JJ＝f_nxF_NX+f_djF_DJ (2)

其中，F_JJ为机组的经济性评分；F_NX为机组能效状态评分；F_DJ为机组电价评分；f_nx、f_dj分别为机组能效状态评分和机组电价评分的权重值，且f_nx+f_dj＝1；

所述机组能效评分包括机组耗水率评分、水轮机效率评分、引水损失率评分和导叶漏水率评分，所述机组能效评分通过以下公式计算：

F_NX＝f_hsF_HS+f_sxF_SX+f_ysF_YS+f_dlF_DL (3)

其中，F_HS、F_SX、F_YS、F_DL分别为机组耗水率、水轮机效率、引水损失率、导叶漏水率的评分，f_hs、f_sx、f_ys、f_dl分别为机组的耗水率、水轮机效率、引水损失率、导叶漏水率评分的权重值，且f_hs+f_sx+f_ys+f_dl＝1；

所述机组安全性评分包括机组运行小时数评分、机组振动区运行时间评分和开停机次数评分，所述机组安全性评分通过以下公式计算：

F_AQ＝f_yxF_YX+f_zdF_ZD+f_ktF_KT (4)

其中，F_AQ为机组的安全性评分；F_YX为机组运行小时数评分；F_ZD为机组振动区运行时间评分；F_KT为开停机次数评分；f_yx、f_zd、f_kt分别为机组运行小时数、机组振动区运行时间、开停机次数评分的权重值，且f_yx+f_zd+f_kt＝1；

所述机组运行小时数评分通过以下公式计算：

F_yx＝(1-S_yx/10000)×100 (5)

其中，F_yx为机组运行小时数评分；S_yx为机组运行小时数；

所述机组振动区运行时间评分通过以下公式计算：

F_zd＝(1-S_zd/10000)×100 (6)

其中，F_zd为机组振动区运行时间评分；S_zd为机组振动区运行小时数；

所述机组开停机次数评分通过以下公式计算：

F_kt＝(1-S_kt/S_{kt max})×100 (7)

其中，F_kt为机组开停机次数评分；S_kt为机组开停机次数；S_{kt max}为机组开停机次数最大值。

进一步，所述机组耗水率得分通过以下方式进行计算：

当L_s，hs≥L_a，hs时，F_HS＝100，

当L_s，hs＜L_a，hs时，F_HS＝90+(L_s，hs-L_a，hs)/L_s，hs×100×4； (8)

其中，F_HS为机组耗水率评分；L_s，hs为机组历年平均耗水率；L_a，hs为机组当前年平均耗水率。

进一步，所述机组水轮机效率评分通过以下方式进行计算：

当L_s，sx≤L_a，sx时，F_SX＝100，

当L_s，sx＞L_a，sx时，F_SX＝120-(L_s，sx-L_a，sx)/L_s，sx×100×8； (9)

其中，F_SX为机组水轮机效率评分；L_s，sx为机组水轮机设计效率；L_a，sx为机组水轮机实际效率。

进一步，所述机组引水损失率评分通过以下方式进行计算：

当L_s，ys≥L_a，ys时，F_YS＝100，

当L_s，ys＜L_a，ys时，F_YS＝120+(L_s，ys-L_a，ys)/L_s，ys×100×5； (10)

其中，F_YS为机组引水损失率评分；L_s，ys为电站机组额定负荷下的测试引水损失率；L_a，ys为选取时段的机组引水损失率最大值，L_a，ys＝(H_m-H)/H_m，H_m为毛水头，H为工作水头。

进一步，所述机组导叶漏水率评分通过以下方式进行计算：

当L_s，dl≥L_a，dl时，F_DL＝100，

当L_s，dl＜L_a，dl时，F_DL＝100+(L_s，dl-L_a，dl)/L_s，dl×100×3； (11)

其中，F_DL为机组导叶漏水率评分；L_s，dl为当年平均导叶漏水率；L_a，dl为历年导叶漏水率的最大值；导叶漏水率L_dl＝W_dl/W_dj，W_dl为导叶漏水量，W_dj为导叶进水量。

进一步，所述电价评分通过以下方式进行计算：

当P＝P_max时，F_DJ＝100，

当P＜P_max时，F_DJ＝100×P/P_max； (12)

其中，F_DJ为电价评分，P为当前电价，P_max为最高电价。

进一步，所述机组经济性权重f_jj值不超过0.4。

进一步，当两台机组的评分相同时，优先调用安全性评分高的机组。

进一步，圆柱式导叶漏水量不大于额定流量的3‰，圆锥式导叶漏水量不大于额定流量的4‰。

进一步，所述电站机组额定负荷下的测试引水损失率L_s，ys取机组大修后的测试值。

本发明的有益效果在于，提供了一种水电机组厂内运行优先级评定方法，充分考虑到机组安全性和经济性，对机组进行评分，选择调用机组的优先级，保证水电厂内的各个机组能够安全稳定的运行，对于评分较低的机组可以选择性的在不运行时能够进行维护检修，为水电厂的日常运行提供指导性的依据。

附图说明

用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明机组厂内运行优先级评分逻辑示意框图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的发明构思做具体示例性阐述，故对以下内容的理解不应该是对本发明保护范围的限定，而是对原理理解的辅助。

实施例：如图1所示，一种水电机组厂内运行优先级评定方法，对各个机组进行优先级评分，优先调用评分高的机组，所述优先级评分包括机组经济性评分和机组安全性评分：

F_I＝f_jjF_JJ+f_aqF_AQ (1)

其中F_I为第I台机组调用优先级评分；F_AQ为机组安全性评分；F_JJ为机组经济性评分；f_aq和f_jj分别为机组安全性评分和机组经济性评分的权重值，且f_aq+f_jj＝1；

所述机组经济性评分包括机组能效评分和电价评分：

F_JJ＝f_nxF_NX+f_djF_DJ (2)

其中，F_JJ为机组的经济性评分；F_NX为机组能效状态评分；F_DJ为机组电价评分；f_nx、f_dj分别为机组能效状态评分和机组电价评分的权重值，且f_nx+f_dj＝1；

现有水电站厂内运行优先级主要是根据当前电站负荷，确定厂内工作机组的最优台数、组合及启停次序，实现机组间负荷的最优分配，但是各机组因为运行时长，是否发生过大的故障等情况，导致各机组的运行安全性和经济性都存在差别，本发明综合考虑机组经济性和安全性，以安全生产为原则，同时又能保证电厂的经济效益。

厂内的运行调用主要以安全性为主，在保证设备等在安全状态创造能大的经济效益，故机组安全性评分的权重值是大于机组经济性评分的权重值的，对于使用年限5年以内的机组来说，安全性评分权重值取0.6，经济性评分的权重值取0.4；对于使用年限5年以上的机组来说，安全性评分权重值取0.7，经济性评分的权重值取0.3，相对来说，运行年限长的机组，其稳定性更低，维修周期更短。

通过评分的方式来反应调用的优先级，能够直观的了解各个机组的当前状况，并且可以定期的进行评分，保留机组的状态数据，有利于电厂对各个机组的后期管理。

所述机组能效评分包括机组耗水率评分、水轮机效率评分、引水损失率评分和导叶漏水率评分：

F_NX＝f_hsF_HS+f_sxF_SX+f_ysF_YS+f_dlF_DL (3)

其中，F_HS、F_SX、F_YS、F_DL分别为机组耗水率、水轮机效率、引水损失率、导叶漏水率的评分，f_hs、f_sx、f_ys、f_dl分别为机组的耗水率、水轮机效率、引水损失率、导叶漏水率评分的权重值，且f_hs+f_sx+f_ys+f_dl＝1；

因为使用年限、大修的次数以及关键部件的更换等原因，导致水电厂内各个机组之间存在发电能效差异，同等发电量下的耗水量等也存在差异，通过机组耗水率、水轮机效率、引水损失率和导叶漏水率来体现机组的能效状态，充分考虑到了各机组在耗水、能量转化、原始能量损失对机组能效状态的影响。

所述机组安全性评分包括机组运行小时数评分、机组振动区运行时间评分和开停机次数评分：

F_AQ＝f_yxF_YX+f_zdF_ZD+f_ktF_KT (4)

其中，F_AQ为机组的安全性评分；F_YX为机组运行小时数评分；F_ZD为机组振动区运行时间评分；F_KT为开停机次数评分；f_yx、f_zd、f_kt分别为机组运行小时数、机组振动区运行时间、开停机次数评分的权重值，且f_yx+f_zd+f_kt＝1；

F_yx＝(1-S_yx/10000)×100 (5)

其中，F_yx为机组运行小时数评分；S_yx为机组运行小时数；

F_zd＝(1-S_zd/10000)×100 (6)

其中，F_zd为机组振动区运行时间评分；S_zd为机组振动区运行小时数；

F_kt＝(1-S_kt/S_{kt max})×100 (7)

其中，F_kt为机组开停机次数评分；S_kt为机组开停机次数；S_{kt max}为机组开停机次数最大值。

考虑机组运行时间，以及在非维修情况下的时长，通过运行时间来反应机组稳定运行的状态，假设一台机组整年都在运行，那么其运行时间为8760小时，以10000为分母，来反应机组的运行时间比例，可以保证各个机组在进行比较时在同一基础内进行比较，避免因为前期的任务分配等造成运行时间比例不准确；同样的，机组振动区运行时间也通过这样的方式进行反应。

作为优选的，所述机组耗水率得分计算式为：

当L_s，hs≥L_a，hs，F_HS＝100；

当L_s，hs＜L_a，hs，F_HS＝90+(L_s，hs-L_a，hs)/L_s，hs×100×4； (8)

其中，F_HS为机组耗水率评分；L_s，hs为机组历年平均耗水率；L_a，hs为机组当前年平均耗水率。

作为优选的，所述机组水轮机效率评分计算式为：

当L_s，sx≤L_a，sx时，F_SX＝100，

当L_s，sx＞L_a，sx时，F_SX＝120-(L_s，sx-L_a，sx)/L_s，sx×100×8； (9)

其中，F_SX为机组水轮机效率评分；L_s，sx为机组水轮机设计效率；L_a，sx为机组水轮机实际效率。

作为优选的，所述机组引水损失率评分计算式为：

当L_s，ys≥L_a，ys时，F_YS＝100，

当L_s，ys＜L_a，ys时，F_YS＝120+(L_s，ys-L_a，ys)/L_s，ys×100×5； (10)

其中，F_YS为机组引水损失率评分；L_s，ys为电站机组额定负荷下的测试引水损失率；L_a，ys为选取时段的机组引水损失率最大值，L_a，ys＝(H_m-H)/H_m，H_m为毛水头，H为工作水头。

作为优选的，所述机组导叶漏水率评分计算式为：

当L_s，dl≥L_a，dl时，F_DL＝100，

当L_s，dl＜L_a，dl时，F_DL＝100+(L_s，dl-L_a，dl)/L_s，dl×100×3； (11)

其中，F_DL为机组导叶漏水率评分；L_s，dl为当年平均导叶漏水率；L_a，dl为历年导叶漏水率的最大值；导叶漏水率L_dl＝W_dl/W_dj，W_dl为导叶漏水量，W_dj为导叶进水量。

机组耗水率、水轮机效率、引水损失率、导叶漏水率这4个因素都是从能效转换的关系去评价机组，然而在实际运行过程中，实际测量值不会大于设计值，起误差在一定范围内时是允许的，通过表格的形式说明各项指标与评分的关系：

表1是耗水率评分示例；

表2是水轮机效率评分示例；

表3是引水损失率评分示例；

表4是导叶漏水率评分示例；

表1

表2

表3

表4

作为优选的，所述电价评分计算式为：

当P＝P_max时，F_DJ＝100，

当P＜P_max时，F_DJ＝100×P/P_max； (12)

其中，F_DJ电价评分，P为当前电价，P_max为最高电价。

电价是最为直观的反映电能的经济效益的，电价的基础价位是长期以来形成的，电价只在一个范围内波动，具体影响电价波动的原因存在多种可能性，通过将当前电价与历年最高电价进行对比，来确定当前电价的评分，可以充分的反映当前电价的水平。

作为优选的，所述机组经济性权重f_jj值不超过0.4，确保机组的调用运行以安全生产为前提。

作为优选的，当两台机组的评分相同时，优先调用安全性评分高的机组，从选择优先的情况下，以安全生产为主导。

作为优选的，圆柱式导叶漏水量不大于额定流量的3‰，圆锥式导叶漏水量不大于额定流量的4‰。

导叶漏水量超过一定值以后，实际上机组是存在不正常的运行的，那么对于非正常运行的机组来说，不计入平方考核的范围，无论其余各项的评分如何，都不会去启用这样的机组。

作为优选的，所述电站机组额定负荷下的测试引水损失率L_s，ys取机组大修后的测试值。

当机组运行一段时间后，其各方面的性能都会有所变化，引水损失率也会发生明显的升高，选取机组大修后的引水损失率，保证评分的可靠性。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“根部”、“内”、“外”、“外围”、“里侧”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，对各个机组进行优先级评分，优先调用评分高的机组，所述优先级评分包括机组经济性评分和机组安全性评分，所述优先级评分通过以下公式计算：

F_I＝f_jjF_JJ+f_aqF_AQ (1)

其中F_I为第I台机组调用优先级评分；F_AQ为机组安全性评分；F_JJ为机组经济性评分；f_aq和f_jj分别为机组安全性评分和机组经济性评分的权重值，且f_aq+f_jj＝1；

所述机组经济性评分包括机组能效评分和电价评分，所述机组经济性评分通过以下公式计算：

F_JJ＝f_nxF_NX+f_djF_DJ (2)

其中，F_JJ为机组的经济性评分；F_NX为机组能效状态评分；F_DJ为机组电价评分；f_nx、f_dj分别为机组能效状态评分和机组电价评分的权重值，且f_nx+f_dj＝1；

所述机组能效评分包括机组耗水率评分、水轮机效率评分、引水损失率评分和导叶漏水率评分，所述机组能效评分通过以下公式计算：

F_NX＝f_hsF_HS+f_sxF_SX+f_ysF_YS+f_dlF_DL (3)

其中，F_HS、F_SX、F_YS、F_DL分别为机组耗水率、水轮机效率、引水损失率、导叶漏水率的评分，f_hs、f_sx、f_ys、f_dl分别为机组的耗水率、水轮机效率、引水损失率、导叶漏水率评分的权重值，且f_hs+f_sx+f_ys+f_dl＝1；

所述机组安全性评分包括机组运行小时数评分、机组振动区运行时间评分和开停机次数评分，所述机组安全性评分通过以下公式计算：

F_AQ＝f_yxF_YX+f_zdF_ZD+f_ktF_KT (4)

其中，F_AQ为机组的安全性评分；F_YX为机组运行小时数评分；F_ZD为机组振动区运行时间评分；F_KT为开停机次数评分；f_yx、f_zd、f_kt分别为机组运行小时数、机组振动区运行时间、开停机次数评分的权重值，且f_yx+f_zd+f_kt＝1；

所述机组运行小时数评分通过以下公式计算：

F_yx＝(1-S_yx/10000)×100 (5)

其中，F_yx为机组运行小时数评分；S_yx为机组运行小时数；

所述机组振动区运行时间评分通过以下公式计算：

F_zd＝(1-S_zd/10000)×100 (6)

其中，F_zd为机组振动区运行时间评分；S_zd为机组振动区运行小时数；

所述机组开停机次数评分通过以下公式计算：

F_kt＝(1-S_kt/S_ktmax)×100 (7)

其中，F_kt为机组开停机次数评分；S_kt为机组开停机次数；S_ktmax为机组开停机次数最大值。

2.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，所述机组耗水率得分通过以下方式进行计算：

当L_s，hs≥L_a，hs时，F_HS＝100，

当L_s，hs＜L_a，hs时，F_HS＝90+(L_s，hs-L_a，hs)/L_s，hs×100×4； (8)

其中，F_HS为机组耗水率评分；L_s，hs为机组历年平均耗水率；L_a，hs为机组当前年平均耗水率。

3.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，所述机组水轮机效率评分通过以下方式进行计算：

当L_s，sx≤L_a，sx时，F_SX＝100，

当L_s，sx＞L_a，sx时，F_SX＝120-(L_s，sx-L_a，sx)/L_s，sx×100×8； (9)

其中，F_SX为机组水轮机效率评分；L_s，sx为机组水轮机设计效率；L_a，sx为机组水轮机实际效率。

4.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，所述机组引水损失率评分通过以下方式进行计算：

当L_s，ys≥L_a，ys时，F_YS＝100，

当L_s，ys＜L_a，ys时，F_YS＝120+(L_s，ys-L_a，ys)/L_s，ys×100×5； (10)

其中，F_YS为机组引水损失率评分；L_s，ys为电站机组额定负荷下的测试引水损失率；L_a，ys为选取时段的机组引水损失率最大值，L_a，ys＝(H_m-H)/H_m，H_m为毛水头，H为工作水头。

5.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，所述机组导叶漏水率评分通过以下方式进行计算：

当L_s，dl≥L_a，dl时，F_DL＝100，

当L_s，dl＜L_a，dl时，F_DL＝100+(L_s，dl-L_a，dl)/L_s，dl×100×3； (11)

其中，F_DL为机组导叶漏水率评分；L_s，dl为当年平均导叶漏水率；L_a，dl为历年导叶漏水率的最大值；导叶漏水率L_dl＝W_dl/W_dj，W_dl为导叶漏水量，W_dj为导叶进水量。

6.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，所述电价评分通过以下方式进行计算：

当P＝P_max时，F_DJ＝100，

当P＜P_max时，F_DJ＝100×P/P_max； (12)

其中，F_DJ为电价评分，P为当前电价，P_max为最高电价。

7.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，所述机组经济性权重f_jj值不超过0.4。

8.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，当两台机组的评分相同时，优先调用安全性评分高的机组。

9.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，圆柱式导叶漏水量不大于额定流量的3‰，圆锥式导叶漏水量不大于额定流量的4‰。

10.根据权利要求1所述的一种水电机组厂内运行优先级评定方法，其特征在于，所述电站机组额定负荷下的测试引水损失率L_s，ys取机组大修后的测试值。