CN110442921A - 一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，包括：获取供电成本使用的计算数据对应时间段的电厂固定成本值，生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本，燃料价格数据以及电厂SIS点表数据；建立供电煤耗模型，通过电厂SIS点表数据代入供电煤耗模型计算得到供电煤耗值；建立燃料成本计算模型，通过燃料价格数据和供电煤耗值代入模型计算得到燃料成本值；将燃料成本值，以及生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本进行相加求和，得到变动成本值；将变动成本值和电厂固定成本值进行求和得到总成本值，通过最小二乘法计算得到不同温度簇类的总供电成本曲线，并将总供电成本曲线进行求导得到边际成本曲线。

Description

一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法
技术领域
本发明涉及成本测算技术领域，尤其涉及一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法。
背景技术
各电厂通过发电产能为社会提供能源使用，而现阶段我国发电能源大部分是通过火力进行发电，因此，燃煤电厂每天燃烧的煤量用以发电的数量非常大。而国内对于燃煤电厂的发电成本计算方法仅仅是通过记账的方式，计算支出的数据来得到发电成本的总价，但是部分支出的账目可能是用于运营或其他方面，或者有部分支出的账目通过物质兑换进行抵消而无法记账，导致目前国内燃煤厂计算发电成本的数据存在着不可忽视的误差。
发明内容
本发明提供了一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，通过燃料价格数据和电厂SIS点表数据计算得到燃料成本值，再结合生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本计算得到变动成本值，最后结合电厂固定成本值计算得到总供电成本，以解决现有技术中燃煤厂计算总供电成本的方法结构单一，无法准确计算发电成本的技术问题，从而全面准确地计算供电成本，实现消除成本数据计算误差。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，包括：
获取供电成本使用的计算数据对应时间段的电厂固定成本值，生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本，燃料价格数据以及电厂SIS点表数据；
建立供电煤耗模型，通过所述电厂SIS点表数据代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值；
建立燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述供电煤耗值代入所述燃料成本计算模型计算得到燃料成本值；
将所述燃料成本值，以及所述生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本进行相加求和，得到变动成本值；
将所述变动成本值和所述电厂固定成本值进行相加求和，得到总成本值，将所述总成本值通过最小二乘法计算得到不同温度簇类的总供电成本曲线，并将所述总供电成本曲线进行求导得到边际成本曲线。
作为优选方案，所述电厂SIS点表数据包括机组名称、环境温度、机组出力、发电热耗、锅炉反平衡效率、厂用电率、保温效率和标煤热值。
作为优选方案，所述供电煤耗模型为：
其中：bg：供电煤耗值；Hg：机组发电热耗；R：标煤热值；η：锅炉反平衡效率；η0：管道保温效率；ξ：厂用电率。
作为优选方案，所述建立供电煤耗模型，通过所述电厂SIS点表数据代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值，包括：
建立供电煤耗模型，以温度为特征对所述电厂SIS点表数据进行聚类后，代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值；
建立供电度电煤耗模型，以温度为特征对所述电厂SIS点表数据进行聚类后，与所述供电煤耗值代入所述供电度电煤耗模型计算得到供电度电煤耗值；
以所述供电煤耗值和所述供电度电煤耗值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算分别拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的供电煤耗曲线和供电度电煤耗曲线。
作为优选方案，所述供电度电煤耗模型为：
其中：供电度电煤耗值；bg：供电煤耗值；O：机组出力。
作为优选方案，所述燃料价格数据包括混煤比例、入厂煤实验热值、煤价、运费和燃料入厂价。
作为优选方案，所述燃料成本计算模型为：
其中：Pu：燃料成本值；bg：供电煤耗值；R：标煤热值；Q1：第一种煤入厂的实验热值；Q2：第二种煤入厂的实验热值；α1：第一种煤混合的比例；α2：第二种煤混合的比例；p1：第一种煤的入厂价；p2：第二种煤的入厂价。
作为优选方案，在所述建立燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述供电煤耗值代入所述燃料成本计算模型计算得到燃料成本值之后，还包括：
建立度电燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述燃料成本值代入所述度电燃料成本计算模型计算得到度电燃料成本值；
以所述燃料成本值和所述度电燃料成本值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算分别拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的燃料成本曲线和度电燃料成本曲线。
作为优选方案，所述度电燃料成本计算模型为：
其中：度电燃料成本值；供电度电煤耗值；R：标煤热值；Q1：第一种煤入厂的实验热值；Q2：第二种煤入厂的实验热值；α1：第一种煤混合的比例；α2：第二种煤混合的比例；p1：第一种煤的入厂价；p2：第二种煤的入厂愉。
作为优选方案，在所述将所述燃料成本值，以及所述生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本进行相加求和，得到变动成本值之后，还包括：以所述动成本值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的变动成本曲线。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明通过燃料价格数据和电厂SIS点表数据计算得到燃料成本值，再结合生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本计算得到变动成本值，最后结合电厂固定成本值计算得到总供电成本，以解决现有技术中燃煤厂计算总供电成本的方法结构单一，无法准确计算发电成本的技术问题，从而全面准确地计算供电成本，实现消除成本数据计算误差。
附图说明
图1：为本发明实施例中的燃煤电厂发电成本测算方法结构示意图；
图2：为本发明实施例中的燃煤电厂发电成本测算方法原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本发明实施例提供了一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，包括：
S1，获取供电成本使用的计算数据对应时间段的电厂固定成本值，生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本，燃料价格数据以及电厂SIS点表数据；在本实施例中，所述电厂SIS点表数据包括机组名称、环境温度、机组出力、发电热耗、锅炉反平衡效率、厂用电率、保温效率和标煤热值。在本实施例中，所述燃料价格数据包括混煤比例、入厂煤实验热值、煤价、运费和燃料入厂价。
S2，建立供电煤耗模型，通过所述电厂SIS点表数据代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值；在本实施例中，所述步骤S2包括：S21，建立供电煤耗模型，以温度为特征对所述电厂SIS点表数据进行聚类后，代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值；S22，建立供电度电煤耗模型，以温度为特征对所述电厂SIS点表数据进行聚类后，与所述供电煤耗值代入所述供电度电煤耗模型计算得到供电度电煤耗值；S23，以所述供电煤耗值和所述供电度电煤耗值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算分别拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的供电煤耗曲线和供电度电煤耗曲线。
在本实施例中，所述供电煤耗模型为：
其中：bg：供电煤耗值；Hg：机组发电热耗；R：标煤热值；η：锅炉反平衡效率；η0：管道保温效率；ξ：厂用电率。
在本实施例中，所述供电度电煤耗模型为：
其中：供电度电煤耗值；bg：供电煤耗值；O：机组出力。
S3，建立燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述供电煤耗值代入所述燃料成本计算模型计算得到燃料成本值。在本实施例中，在所述建立燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述供电煤耗值代入所述燃料成本计算模型计算得到燃料成本值之后，还包括：建立度电燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述燃料成本值代入所述度电燃料成本计算模型计算得到度电燃料成本值；以所述燃料成本值和所述度电燃料成本值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算分别拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的燃料成本曲线和度电燃料成本曲线。
在本实施例中，所述燃料成本计算模型为：
其中：Pu：燃料成本值；bg：供电煤耗值；R：标煤热值；Q1：第一种煤入厂的实验热值；Q2：第二种煤入厂的实验热值；α1：第一种煤混合的比例；α2：第二种煤混合的比例；p1：第一种煤的入厂价；p2：第二种煤的入厂价。
在本实施例中，所述度电燃料成本计算模型为：
其中：度电燃料成本值；供电度电煤耗值；R：标煤热值；Q1：第一种煤入厂的实验热值；Q2：第二种煤入厂的实验热值；α1：第一种煤混合的比例；α2：第二种煤混合的比例；p1：第一种煤的入厂价；p2：第二种煤的入厂愉。
S4，将所述燃料成本值，以及所述生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本进行相加求和，得到变动成本值；在本实施例中，在所述将所述燃料成本值，以及所述生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本进行相加求和，得到变动成本值之后，还包括：以所述动成本值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的变动成本曲线。
S5，将所述变动成本值和所述电厂固定成本值进行相加求和，得到总成本值，将所述总成本值通过最小二乘法计算得到不同温度簇类的总供电成本曲线，并将所述总供电成本曲线进行求导得到边际成本曲线。
本发明通过燃料价格数据和电厂SIS点表数据计算得到燃料成本值，再结合生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本计算得到变动成本值，最后结合电厂固定成本值计算得到总供电成本，以解决现有技术中燃煤厂计算总供电成本的方法结构单一，无法准确计算发电成本的技术问题，从而全面准确地计算供电成本，实现消除成本数据计算误差。
下面结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
首先，以固定成本作为输入数据：电厂固定成本(由用户财务负责人填入，考虑财务系统的保密需求，简化固定成本输入需求)。
变动成本分析(燃煤)，输入数据：
电厂SIS点表数据(机组名称、环境温度(℃)、机组出力(MW)、发电热耗(GJ/h)、锅炉反平衡效率(％)、厂用电率(％)、保温效率(％)，标煤热值(kJ/kg))；
燃料价格数据(混煤比例(％)、入厂煤实验热值(kJ/kg)、煤价(元/吨)、运费(元/吨)、入厂价(元/吨))；
化学制剂费用、用水费用、环保费用(电厂财务录入)；
电厂固定成本的度电分摊金额(电厂财务输入)。
输出数据：供电煤耗曲线和度电煤耗曲线；供电燃料成本曲线和度电燃料成本曲线；总成本曲线；边际成本曲线。
算法介绍：
1、由用户选择供电成本计算历史数据起始时间，默认为最后一次检修时间，截止时间为D-1日。
2、煤耗和度电煤耗计算模型。根据SIS系统计算的发电热耗量，获取对应计算时刻的机组出力、混煤比例、燃料价格、入厂煤实验热值，实现煤耗和度电煤耗计算。
供电煤耗bg(kg/h)：
供电度电煤耗(kg/MWh)：
参数说明：Hg：机组发电热耗(GJ/h)；R：标煤热值，0.2931kJ/kg；η：锅炉反平衡效率(％)；η0：管道保温效率(％)，取固定值η0＝99；ξ：厂用电率(％)；O：机组出力(MW)。
以温度为特征对原始数据使用Kmeans聚类，根据模型计算对应的煤耗数据bg和使用最小二乘法，分别拟合煤耗二次函数和度电煤耗二次函数，获得不同温度簇类的煤耗曲线[煤耗(kg/h)-出力(MW)]和度电煤耗曲线[度电煤耗(kg/MWh)-出力(MW)]。
3、燃料成本计算模型。以两种煤混烧为例，设两种煤入厂实验热值为Q1(kJ/kg)和Q2(kJ/kg)，混合的比例分别为α1和α2，煤入厂价分别为p1和p2(煤入厂价＝煤价+运输价)。
燃料成本计算Pu(元/h)：
度电燃料成本计算(元/MWh)：
使用最小二乘法，分别拟合燃料成本二次函数和度电燃料成本二次函数，获得不同温度簇类的燃料成本曲线[燃料成本(元/h)-出力(MW)]和度电燃料成本曲线[度电燃料成本(元/MWh)-出力(MW)]。
4、变动成本计算模型P变(元/h)：
P变＝Pu+P化+P水+P环
其中：Pu：燃料成本，P化：化学制剂总成本，P环：环保总成本、P水：用水总成本；
使用最小二乘法，拟合变动成本二次函数，获得不同温度簇类的变动成本曲线[燃料成本(元/h)-出力(MW)]。
5、总成本计算：
P总＝P变+P固定
使用最小二乘法，拟合总供电成本二次函数，获得不同温度簇类的总供电成本曲线[总供电成本(元/h)-出力(MW)]；将总供电成本曲线求导，得到边际成本曲线[边际成本(元/h)-出力(MW)]。
本发明根据电厂SIS(Safety Instrumented System，安全仪表系统)的生产数据，运用数据挖掘工具，实现电厂在不同工况下的发电成本测算。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，包括：
获取供电成本使用的计算数据对应时间段的电厂固定成本值，生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本，燃料价格数据以及电厂SIS点表数据；
建立供电煤耗模型，通过所述电厂SIS点表数据代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值；
建立燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述供电煤耗值代入所述燃料成本计算模型计算得到燃料成本值；
将所述燃料成本值，以及所述生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本进行相加求和，得到变动成本值；
将所述变动成本值和所述电厂固定成本值进行相加求和，得到总成本值，将所述总成本值通过最小二乘法计算得到不同温度簇类的总供电成本曲线，并将所述总供电成本曲线进行求导得到边际成本曲线。
2.如权利要求1所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，所述电厂SIS点表数据包括机组名称、环境温度、机组出力、发电热耗、锅炉反平衡效率、厂用电率、保温效率和标煤热值。
3.如权利要求2所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，所述供电煤耗模型为：
其中：bg：供电煤耗值；Hg：机组发电热耗；R：标煤热值；η：锅炉反平衡效率；η0：管道保温效率；ξ：厂用电率。
4.如权利要求2所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，所述建立供电煤耗模型，通过所述电厂SIS点表数据代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值，包括：
建立供电煤耗模型，以温度为特征对所述电厂SIS点表数据进行聚类后，代入所述供电煤耗模型计算得到供电煤耗值；
建立供电度电煤耗模型，以温度为特征对所述电厂SIS点表数据进行聚类后，与所述供电煤耗值代入所述供电度电煤耗模型计算得到供电度电煤耗值；
以所述供电煤耗值和所述供电度电煤耗值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算分别拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的供电煤耗曲线和供电度电煤耗曲线。
5.如权利要求4所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，所述供电度电煤耗模型为：
其中：供电度电煤耗值；bg：供电煤耗值；O：机组出力。
6.如权利要求2所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，所述燃料价格数据包括混煤比例、入厂煤实验热值、煤价、运费和燃料入厂价。
7.如权利要求6所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，所述燃料成本计算模型为：
其中：Pu：燃料成本值；bg：供电煤耗值；R：标煤热值；Q1：第一种煤入厂的实验热值；Q2：第二种煤入厂的实验热值；α1：第一种煤混合的比例；α2：第二种煤混合的比例；p1：第一种煤的入厂价；p2：第二种煤的入厂价。
8.如权利要求6所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，在所述建立燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述供电煤耗值代入所述燃料成本计算模型计算得到燃料成本值之后，还包括：
建立度电燃料成本计算模型，通过所述燃料价格数据和所述燃料成本值代入所述度电燃料成本计算模型计算得到度电燃料成本值；
以所述燃料成本值和所述度电燃料成本值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算分别拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的燃料成本曲线和度电燃料成本曲线。
9.如权利要求8所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，所述度电燃料成本计算模型为：
其中：度电燃料成本值；供电度电煤耗值；R：标煤热值；Q1：第一种煤入厂的实验热值；Q2：第二种煤入厂的实验热值；α1：第一种煤混合的比例；α2：第二种煤混合的比例；p1：第一种煤的入厂价；p2：第二种煤的入厂价。
10.如权利要求1所述的基于生产数据挖掘的燃煤电厂发电成本测算方法，其特征在于，在所述将所述燃料成本值，以及所述生产过程中的化学制剂总成本、环保总成本和用水总成本进行相加求和，得到变动成本值之后，还包括：以所述动成本值为因变量，以机组出力值为自变量，通过最小二乘法计算拟合出对应的二次函数，得到不同温度簇类的变动成本曲线。
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