一种火电厂操作评价方法及相关设备
技术领域
本申请实施例涉及发电领域,尤其涉及一种火电厂操作评价方法及相关设备
背景技术
火力发电厂简称火电厂,是利用可燃物(例如煤)作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是:可燃物在燃烧时加热水生成蒸汽,将可燃物的化学能转化为成蒸汽的热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,蒸汽的热能转化为汽轮机的机械能,然后汽轮机带动发电机旋转,将汽轮机的机械能转化为电能。在火电厂工作过程中,涉及到多个能量转化过程,在一种能量转换为另一种能量的过程中,存在不可避免的能量损失。
目前火电厂所产生的电力仍占全国所产电力的70%以上。在火电厂发电过程中,煤耗是决定火电厂经济、环保指标的重要因素,煤耗即为火电厂产出单位电量所消耗的煤量。影响煤耗的重要因素在于火电厂内可控参数的调整,可控参数是火电厂内参与电力生产过程中所有设备可以被调整的参数,可控参数的数值不同,火电厂的发电过程中的煤耗也有所不同。中国电力企业联合会统计,火电厂内不同操作水平人员对可控参数选定的参数值不同所产生的煤耗差异约为7克/千瓦时,不同操作人员对可控参数选定的参数值的差异,带来了较大的煤耗损失。现有对火电厂操作水平的评价主要依赖专家的判断,专家依据火电厂中较重要的可控参数的参数值,判别火电厂的工作状况是否达到最优工况。
专家对于火电厂工况的评判准则按个人经验有所差别,对于发电厂工况判定的依据不一,存在较大问题。
发明内容
本申请实施例第一方面提供了一种火电厂操作评价方法,包括:
获取可控参数的实际值及与所述可控参数对应的标杆值,所述标杆值为预先设定的数值;
根据所述标杆值计算所述实际值产生的实际耗差,所述实际耗差为所述可控参数为实际值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差;
获取所述可控参数的范围耗差,所述范围耗差包括所述可控参数的上限耗差、下限耗差或所述上限耗差与所述下限耗差之和,所述上限耗差为所述可控参数的值为调整范围的上限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差,所述下限耗差为所述可控参数为所述调整范围的下限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差;
计算所述实际耗差与所述范围耗差的比值;
根据所述比值评价该操作。
基于本申请实施例第一方面,可选地,还包括:
获取所述可控参数产生的消耗最小时所述可控参数的数值;
确定所述数值为所述可控参数对应的标杆值;
基于本申请实施例第一方面,可选地,所述获取所述可控参数的范围耗差包括:
获取所述可控参数在稳定运行情况下的调整范围;
确定所述可控参数在稳定运行情况下调整范围的最高值为所述上限值,所述可控参数在稳定运行情况下调整范围的最低值为所述下限值;
根据所述上限值和所述下限值确定所述可控参数的范围耗差。
基于本申请实施例第一方面,可选地,所述根据所述标杆值计算所述实际值产生的实际耗差包括:
计算所述可控参数对应的单位耗差;
所述单位耗差乘以所述实际值与所述标杆值之差,得到所述实际耗差。
基于本申请实施例第一方面,可选地,所述根据所述比值评价该操作包括:
所述比值越小则所述操作效果越好。
基于本申请实施例第一方面,可选地,还包括:
获取单个操作人员控制的所有可控参数所对应的所述比值;
计算所述所有可控参数所对应的所述比值之和;
本申请实施例第二方面提供了一种火电厂操作评价设备,包括:
数值获取单元,用于获取可控参数的实际值及与所述可控参数对应的标杆值;
实际耗差计算单元,用于根据所述标杆值计算所述实际值产生的实际耗差,所述实际耗差为所述可控参数为实际值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差;
范围耗差获取单元,用于获取所述可控参数的范围耗差,所述范围耗差包括所述可控参数的上限耗差、下限耗差或所述上限耗差与所述下限耗差之和,所述上限耗差为所述可控参数的值为调整范围的上限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差,所述下限耗差为所述可控参数为所述调整范围的下限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差;
比值计算单元,用于计算所述实际耗差与所述范围耗差的比值;
评价单元,用于根据所述比值评价该操作。
本申请实施例第二方面提供了一种火电厂操作评价设备,其特征在于,包括:
处理器、存储器、总线、输入输出设备;
所述处理器与所述存储器、输入输出设备相连;
所述总线分别连接所述处理器、存储器以及输入输出设备相连;
所述处理器用于执本申请实施例第一方面中任意一项所述的方法。
本申请实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质,包括指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如本申请实施例第一方面中任意一项所述的方法。
本申请实施例第四方面提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如本申请实施例第一方面中任意一项所述的方法。
从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:根据实际操作中可控参数的数值与该可控参数的标杆值之差,计算出该实际操作所产生的额外消耗,并根据该可控参数能产生的极限额外消耗与实际额外消耗的比值对该操作的实际效果进行评价。
附图说明
图1为所本申请实施例火电厂操作评价方法的一个流程示意图;
图2为所本申请实施例火电厂操作评价方法的另一个流程示意图;
图3为所本申请实施例火电厂操作评价设备的一个结构示意图;
图4为所本申请实施例火电厂操作评价设备的另一个结构示意图。
具体实施方式
火力发电厂简称火电厂,是利用可燃物(例如煤)作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是:燃料在燃烧时加热水生成蒸汽,将燃料的化学能转化为成蒸汽的热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,蒸汽的热能转化为汽轮机的机械能,然后汽轮机带动发电机旋转,将汽轮机的机械能转化为电能。在火电厂工作过程中,涉及到多个能量转化过程,在一种能量转换为另一种能量的过程中,存在不可避免的能量损失。
在火电厂运行过程中,安全、经济、稳定、环保是必须要提到的四个指标。火电厂是重要的能源设施,在燃料(煤)中的化学能最终转换为我们所能使用的电能过程中,需要大量设备参与,运行人员需根据产出需求和燃料性质等参数对设备的各项运行参数不断调整,各项可被运行人员调整的参数称为可控参数,不同的可控参数设置会对整个火电厂运行造成不同的影响,具体体现在火电厂发电的煤耗上,同时由于火电厂运行需要各个设备协调工作,对于单独的可控参数调正,最终可能影响到不同设备的能耗上,火电工业环境复杂、发电环节繁多且相互之间并非单纯的线性关系,运行中常常伴随着煤质、负荷、环境温度等边界条件变化等问题,在进行评价时,所能得到的火电厂发电煤耗是多个可控参数共同作用所得到的结果,即使煤耗最低并不能代表此刻所有运行操作人员操作最优。因此,往往需要先对运行状况作判别对比工作,以在相同的工况或条件下判断操作的质量。据中国电力企业联合会统计,火电厂不同操作人员之间的煤耗差异约为7g/kw.h,为降低煤耗,优化环保、经济指标,使好的经验可以共享,减小不同操作人员之间的差异,也可以将运行人员的操作水平量化、直观展示,激励运行人员操作标准、高水平化。提出一种火电厂运行操作量化评价方法势在必行。
目前,常用的火电机组运行操作评价方法,主要有人工评价法,人工评价法主要依赖专家经验,判别类似工况下是否达到最优工况,由于火电机组发电机理复杂,影响煤耗的各种因素也变化多样,为判别工作带来很多困难。而且不同专家的评判准则不一,存在误判或漏判的风险,同时运行人员操作量大,依赖人工判断的方法对不同人员的操作情况进行评价效率较低。
基于此,本申请提出通过对火电厂实际运行情况进行分析,设定标杆值以量化评价运行人员的操作水平,筛选表征运行操作的主要参数集合,用该集合的参数实际值与标杆值数据库进行耗差计算和运行操作效果量化分析,实现运行操作优化与科学考评。
本申请火电厂操作评价方法的一个实施例包括:步骤101-步骤105。
101、获取可控参数的实际值及与可控参数对应的标杆值。
火电厂中的集控设备读取运行系统中可控参数被运行人员所设置的实际值,并获取该可控参数的标杆值,可控参数为火电厂运行过程中,可被运行人员进行调控的参数包括热一次风压,分离器出口温度,氧量(风量),二次封箱差压,燃烧器摆角,再热减温水流量、磨煤机组合方式,配风方式,加热器水位设定,循环水泵运行方式和凝结水运行方式等参数。按照可控参数变化关系与其影响的煤耗变化关系可以划分为连续型可控参数和离散型可控参数两类。
标杆值为预先设备的数值,该数值为用于具体评价该可控参数在实际值的情况下对整个运行系统能耗的影响程度,因此选定规则不做限定,值得注意的是,由于其他环境参数,例如煤质、负荷、环境温度等边界条件的变化会对可控参数实际值所影响的能耗产生影响,因此,对于不同边界条件的,标杆值的选取及实际数值也可能有差别,此处不做限定。
102、根据所述标杆值计算所述实际值产生的实际耗差。
根据所述标杆值计算所述实际值产生的实际耗差,所述实际耗差为所述可控参数为实际值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差,具体可先计算可控参数取标杆值所产生的实际消耗,再计算可控参数取实际值时所产生的消耗,然后计算二者的差值,得到实际耗差。或者采用先计算标杆值与实际值的差值,再使用该可控参数对应的可控参数单位耗差与上述差值相乘,得出实际耗差,具体此处不做限定。消耗值所使用的单位可以是煤耗:克/千瓦时,或经济单位:元/千瓦时在实际实施过程中,可视情况选择使用,具体此处不做限定。
103、获取所述可控参数的范围耗差。
获取所述可控参数的范围耗差,所述范围耗差包括所述可控参数的上限耗差、下限耗差或所述上限耗差与所述下限耗差之和,所述上限耗差为所述可控参数的值为调整范围的上限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差,所述下限耗差为所述可控参数为所述调整范围的下限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差;
可控参数的范围耗差代表在其他参数不变,即边界条件不变的情况下,可控参数取其范围内的极值时所产生的消耗,与该可控参数取标杆值时所产生的消耗的差值,具体可以是可控参数取极大值时的差值,或者是可控参数取极小值时的差值,也可以是二者的和,对于一些非线性的参数,也可以用其耗差的变化情况来选择极大值或极小值,例如:对于配风方式所生产的耗差情况,其最大耗差并不出现在可控参数选定为极值的情况,范围耗差表示该可控参数可以达到的最大消耗时与标杆值所产生的的消耗之间的耗差,对于一个可控参数所产生的消耗总在标杆值所产生的消耗与最大消耗之间。对于范围耗差的确定可视具体情况进行确定,具体此处不做限定。
104、计算所述实际耗差与所述范围耗差的比值。
计算所述实际耗差与所述范围耗差的比值,所得出的比值可以用来表示该操作的合理程度,值越小说明该操作越接近标杆值所对应的操作。
105、根据所述比值评价该操作。
根据实际操作中可控参数的数值与该可控参数的标杆值之差,计算出该实际操作所产生的额外消耗,并根据该可控参数能产生的极限额外消耗与实际额外消耗的比值对该操作的实际效果进行评价。计算出操作行为对机组运行过程中煤耗的综合影响,从而量化操作所带来的效果,值越小说明此次操作越接近标杆值,所产生的不必要损耗越小,值越大说明此次操作所产生的损耗越大,经济效果越差。可以从单次操作所产生的结果角度对火电厂的运行做出评价。
从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:根据实际操作中可控参数的数值与该可控参数的标杆值之差,计算出该实际操作所产生的额外消耗,并根据该可控参数能产生的极限额外消耗与实际额外消耗的比值对该操作的实际效果进行评价。
本申请火电厂操作评价方法的一个实施例包括:步骤201-步骤212。
201、获取所述可控参数产生的消耗最小时所述可控参数的数值。
本实施例中以煤耗克/千瓦时为消耗的具体单位,煤耗可以直接反映可控参数对发电厂运行效率的影响,使得操作效果被更直观的反应。
在其他参数保持不变时,获取可控变量产生的消耗最小时所述可控参数的数值。该数值可以使用控制变量法测试得到,或者通过计算数据得出,值得注意的是,在进行可控参数的消耗计算时,可控参数会影响到某些状态变量,状态变量分为可控状态变量与不可控状态变量,可控状态变量,如:主蒸汽压力,主蒸汽温度,再热汽温度,排烟温度,飞灰炉渣含碳量,氧量,再热减温水量,生产厂用电率等参数可以被可控参数直接影响,不可控状态变量,如:凝汽器真空,给水温度,再热器压损,小机用汽量,辅汽用汽量,凝结水过冷度,机组补水量,锅炉排污量,空预器漏风率,各汽缸效率等数值不可被可控参数直接影响,但会因可控变量的变化而间接变化,对于煤耗的计算时,需同时计算可控状态变量变化所产生的煤耗与不可控状态变量变化所产生的煤耗并使用二者之和得出最终煤耗的结果。不断进行比较最终得出煤耗最少时,所对应的可控参数数值。
202、确定所述数值为所述可控参数对应的标杆值。
确定所述数值为所述可控参数对应的标杆值。即确定该可控参数所消耗煤耗最少时的值为标杆值,在实际操作值与标杆值进行比较时,实际操作所产生的煤耗总是大于等于标杆值的煤耗,则耗差值总为正数,有利于比较结果的直接反应。
203、获取可控参数的实际值及与可控参数对应的标杆值。
得到实际操作的时候运行人员对于该可控参数所选取的值及上述所确定的煤耗最小时所对应的该可控参数标杆值,以便于进行比较。
204、计算所述可控参数对应的单位耗差。
根据该可控参数的属性,及其所影响的可控状态变量和不可控变量状态值计算该可控参数的单位耗差,对于可控状态变量的耗差计算电力行业一般有对应的经验公式,或使用其他更高精度的公式进行计算,一个可控参数可能影响多个可控状态变量与不可控状态变量,对于不可控状态变量的耗差计算,一般包含在可控状态变量的耗差计算对应的经验公式当中。也可以选择更高精度的公式,依据可控状态变化量及可控参数变化量进行计算。值得注意的是,对于不同边界参数的情况下,可控参数的单位耗差会发生变化,需对应进行计算,对实际实施过程中所采用的计算方法此处不做限定。
205、所述单位耗差乘以所述实际值与所述标杆值之差,得到所述实际耗差。
可控参数对应的单位耗差乘以实际值与标杆值的差值,得到实际耗差,实际耗差表示在该实际操作所选的值与标杆值之间的煤耗差距,反映出该实际操作所带来的经济损耗。
206、获取所述可控参数在稳定运行情况下的调整范围。
对于火电厂运行中所涉及的可控参数,实际可调整的范围为应对不同情况,一般范围较大,但在实际工作情况中,对于已经确定的边界条件,安全的要求对比经济性的要求更为优先也更为严格,因此在实际操作过程中对于一个可控参数的调整范围,在满足安全性的要求下,量程内有一个更小的满足安全性的调整范围。对于可控参数的调整运行人员应严格遵守该安全性的量程。因此在满足安全性的调整范围下对经济型的评价更具参考意义。
207、确定所述可控参数在稳定运行情况下调整范围的最高值为所述上限值,所述可控参数在稳定运行情况下调整范围的最低值为所述下限值。
确定所述可控参数在稳定运行情况下调整范围的最高值为所述上限值,所述可控参数在稳定运行情况下调整范围的最低值为所述下限值。即使用机组稳定运行的情况下该可控参数的上限值和下限值来计算该可控参数的范围耗差。
208、根据所述上限值和所述下限值确定所述可控参数的范围耗差。
计算在该可控参数所取的值为该可稳定运行范围的上限值时的煤耗及控参数所取的值为该可稳定运行范围的下限值时的煤耗并计算二者与该可控参数所取的值为标杆值时的差值,两个差值的和设定为范围耗差,设定二者之和为范围耗差使得该实际操作所产生的耗差与范围耗差的比值总小于1易于量化操作水平的比较。
209、计算所述实际耗差与所述范围耗差的比值。
计算所述实际耗差与所述范围耗差的比值,所得出的比值可以用来表示该操作的合理程度,本步骤与前述图1所对应实施例中步骤104类似,此处不再赘述。
210、根据所述比值评价该操作。
根据实际操作中可控参数的数值与该可控参数的标杆值之差,计算出该实际操作所产生的额外消耗,并根据该可控参数能产生的极限额外消耗与实际额外消耗的比值对该操作的实际效果进行评价。同时,若比值大于1的话则说明所产生的煤耗过高,可能出现安全隐患,值得引起注意。计算出操作行为对机组煤耗的综合影响,从而量化操作所带来的效果,可以从单次操作所产生的结果角度对火电厂的运行做出评价。
211、获取单个操作人员控制的所有可控参数所对应的所述比值。
使用本方法步骤201至步骤210获得员工所操作的所有可控参数的比值,即可得出该员工所有对可控参数调整所产生的损耗。
212、计算所述所有可控参数所对应的所述比值之和。
计算所有比值之和,即可得出该员工的整体煤耗比率,还可以更进一步的对所有控制相同可控参数的不同员工都计算该值,并互相比较,则可得出员工的整体操作效率,值越低则对可控参数的控制策略带来的煤耗越少,效果越好。
本申请火电厂操作评价设备的一个实施例包括:单元301-单元305。
数值获取单元301,用于获取可控参数的实际值及与所述可控参数对应的标杆值;
实际耗差计算单元302,用于根据所述标杆值计算所述实际值产生的实际耗差,所述实际耗差为所述可控参数为实际值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差;
范围耗差获取单元303,用于获取所述可控参数的范围耗差,所述范围耗差包括所述可控参数的上限耗差、下限耗差或所述上限耗差与所述下限耗差之和,所述上限耗差为所述可控参数的值为调整范围的上限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差,所述下限耗差为所述可控参数为所述调整范围的下限值时的消耗与所述可控参数为标杆值时的消耗之差;
比值计算单元304,用于计算所述实际耗差与所述范围耗差的比值;
评价单元305,用于根据所述比值评价该操作。
其中各单元所执行流程如前述图1图2所对应实施例流程一致,此处不再赘述
图4是本申请实施例提供的一种火电厂操作评价设备结构示意图,该服务器400可以包括一个或一个以上中央处理器(central processing units,CPU)401和存储器405,该存储器405中存储有一个或一个以上的应用程序或数据。
本实施例中,中央处理器401中的具体功能模块划分可以与前述图3中所描述的各单元的功能模块划分方式类似,此处不再赘述。
其中,存储器405可以是易失性存储或持久存储。存储在存储器405的程序可以包括一个或一个以上模块,每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地,中央处理器401可以设置为与存储器405通信,在服务器400上执行存储器405中的一系列指令操作。
服务器400还可以包括一个或一个以上电源402,一个或一个以上有线或无线网络接口403,一个或一个以上输入输出接口404,和/或,一个或一个以上操作系统,例如Windows ServerTM,Mac OS XTM,UnixTM,LinuxTM,FreeBSDTM等。
该中央处理器401可以执行前述图1或图2所示实施例中烟气二氧化硫浓度控制设备所执行的操作,具体此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机存储介质,该计算机存储介质用于储存为烟火电厂操作评价设备所用的计算机软件指令,其包括用于执行为火电厂操作评价设备所设计的程序。
该火电厂操作评价设备可以如前述图3中所描述的火电厂操作评价设备。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机软件指令,该计算机软件指令可通过处理器进行加载来实现上述图1至图2中任意一项火电厂操作评价方法的流程。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM,random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。