基于積分制的燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)估方法與應(yīng)用

魯松林，代家元，周春蕾，李春巖

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

基于積分制的燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)估方法與應(yīng)用

魯松林，代家元，周春蕾，李春巖

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

分析了燃煤發(fā)電機(jī)組獨(dú)立評(píng)價(jià)系統(tǒng)的不足，介紹了節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)價(jià)概念，詳細(xì)闡述了燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效在線評(píng)估模型及綜合績(jī)效實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最后介紹了該系統(tǒng)在競(jìng)賽評(píng)比、班組對(duì)標(biāo)、行業(yè)對(duì)標(biāo)提升以及相關(guān)政府部門(mén)加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管方面的高級(jí)應(yīng)用。

燃煤機(jī)組；節(jié)能減排；綜合評(píng)價(jià)；績(jī)效指標(biāo)

近年來(lái)，在日益惡化的大氣環(huán)境的倒逼下，我國(guó)逐步建立了以二氧化硫、氮氧化物、煙塵為代表的燃煤機(jī)組大氣污染物排放實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、以供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為主的燃煤機(jī)組節(jié)能指標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)。如自2005年開(kāi)始研發(fā)的江蘇省火電機(jī)組節(jié)能減排在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全省燃煤發(fā)電機(jī)組減排效果的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤與統(tǒng)計(jì)，監(jiān)測(cè)主題囊括了以熱定電管理、污染物排放監(jiān)測(cè)與考核、節(jié)能監(jiān)測(cè)、資源利用電廠監(jiān)測(cè)與考核等。雖然目前燃煤機(jī)組的節(jié)能減排監(jiān)控體系已初具規(guī)模，監(jiān)測(cè)因子相對(duì)齊全，但整個(gè)評(píng)價(jià)體系較為分散，仍然自成體系，沒(méi)有形成完整的基于在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合評(píng)價(jià)模型。

對(duì)于燃煤機(jī)組，節(jié)能減排各性能指標(biāo)之間是相互關(guān)聯(lián)影響的，為了降低污染物排放，目前通常做法是對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行改造或新增超低排放裝置［1］，而環(huán)保設(shè)施的改造與新增，將影響煙氣流場(chǎng)分布及輔機(jī)設(shè)備布置，進(jìn)而影響機(jī)組的能耗水平［2］。

因此，對(duì)于燃煤機(jī)組總體節(jié)能減排效果而言，單純追求個(gè)別指標(biāo)的極限，反而可能導(dǎo)致其他指標(biāo)的惡化，如何利用在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排效果的定量綜合評(píng)估，是目前對(duì)燃煤機(jī)組節(jié)能減排效果評(píng)價(jià)亟待解決的問(wèn)題，也是開(kāi)展燃煤機(jī)組行業(yè)對(duì)標(biāo)、排名排序的重要前提。文中基于積分制理念，提出了一種基于在線監(jiān)測(cè)性能指標(biāo)的燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)估方法。

1　基于積分制的燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)估方法

所謂燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)價(jià)模型，指的是綜合考慮機(jī)組供電煤耗、廠用電率、供熱情況、脫硫系統(tǒng)運(yùn)行水平、脫硝系統(tǒng)運(yùn)行水平、除塵設(shè)施運(yùn)行水平等因素，建立多目標(biāo)、多層次燃煤機(jī)組綜合評(píng)價(jià)模型，通過(guò)該指標(biāo)可實(shí)現(xiàn)對(duì)火電機(jī)組節(jié)能減排效果的全面評(píng)估，同時(shí)推進(jìn)節(jié)能減排的精細(xì)化管理。

燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效計(jì)算公式如下：

其中：F代表燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合績(jī)效得分，F(xiàn)n（n= 1，2……）代表各分項(xiàng)指標(biāo)得分。

根據(jù)燃煤機(jī)組節(jié)能減排指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)情況，分項(xiàng)指標(biāo)選擇了供電煤耗、廠用電率［3］、關(guān)鍵運(yùn)行小指標(biāo)、二氧化硫排放濃度、氮氧化物排放濃度、煙塵排放濃度［4］六大類(lèi)。其中供熱情況在供電煤耗中予以考慮，不再單獨(dú)作為子項(xiàng)進(jìn)行評(píng)分。

1.1供電煤耗指標(biāo)得分F1

對(duì)于純凝燃煤機(jī)組，供電煤耗指標(biāo)一般均在270 g/（kW·h）至400 g/（kW·h）之間，低于270 g/（kW·h）的燃煤機(jī)組基本依靠供熱方式實(shí)現(xiàn)；對(duì)于100MW以上大型燃煤發(fā)電機(jī)組，即使參與供熱，其供電煤耗一般不低于200 g/（kW·h）；另外，依據(jù)《電力企業(yè)節(jié)能降耗主要指標(biāo)監(jiān)管評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，全國(guó)超高壓125～200MW級(jí)純濕冷機(jī)組平均供電煤耗為360 g/（kW·h），因此可設(shè)計(jì)一種線性分段考核模型：

當(dāng)供電煤耗≤200 g/（kW·h），F(xiàn)1=滿(mǎn)分A1；

當(dāng)供電煤耗=270 g/（kW·h），F(xiàn)1=90%A1；

當(dāng)供電煤耗=360 g/（kW·h），F(xiàn)1=0。

其中200 g/（kW·h）＜供電煤耗＜270 g/（kW·h）、供電煤耗＞270 g/（kW·h）兩段采用線性插值計(jì)算得到，如圖1所示。

圖1　F1評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2廠用電率指標(biāo)得分F2

大型燃煤機(jī)組廠用電率基本在3%以上，故將3%廠用電率對(duì)應(yīng)分值設(shè)置為滿(mǎn)分，而5%為常規(guī)燃煤機(jī)組基準(zhǔn)廠用電率水平，將其對(duì)應(yīng)分值設(shè)置為1/2滿(mǎn)分，得分評(píng)價(jià)以?xún)牲c(diǎn)插值計(jì)算得到。該項(xiàng)滿(mǎn)分初始設(shè)置為A2。圖2即為F2評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

圖2　F2評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3主要運(yùn)行指標(biāo)得分F3

以機(jī)側(cè)主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、高加投入率為考核值，扣分標(biāo)準(zhǔn)為主蒸汽溫度額定值±3℃以外偏離次數(shù)/總次數(shù)*（A3/3）+再熱蒸汽溫度額定值±3℃以外偏離次數(shù)/總次數(shù)*（A3/3）+高加投入率得分。高加投入率低于95%不得分，在95%基準(zhǔn)上高加投入率每增加1%，得（A3/15）分。該項(xiàng)滿(mǎn)分初始設(shè)置為A3。

1.4脫硫設(shè)施運(yùn)行指標(biāo)得分F4

將燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)（35mg/m3）以下對(duì)應(yīng)的分值設(shè)置為滿(mǎn)分，而將排放限值（100mg/m3）對(duì)應(yīng)的分值設(shè)置為0。該項(xiàng)滿(mǎn)分初始設(shè)置為A4。圖3即為F4評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

圖3　F4評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.5脫硝設(shè)施運(yùn)行指標(biāo)得分F5

將燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)（50mg/m3）以下對(duì)應(yīng)的分值設(shè)置為滿(mǎn)分，而將排放限值（100mg/m3）對(duì)應(yīng)的分值設(shè)置為0。該項(xiàng)滿(mǎn)分初始設(shè)置為A5。圖4即為F5評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

1.6除塵設(shè)施運(yùn)行指標(biāo)得分F6

將燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)（5mg/m3）以下對(duì)應(yīng)的分值設(shè)置為滿(mǎn)分，而將排放限值（30mg/m3）對(duì)應(yīng)的分值設(shè)置為0。該項(xiàng)滿(mǎn)分初始設(shè)置為A6。圖5即為F6評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于積分制燃煤機(jī)組節(jié)能減排績(jī)效綜合評(píng)價(jià)模型，在具體應(yīng)用過(guò)程中，各項(xiàng)權(quán)重還可以進(jìn)行細(xì)致微調(diào)，只要保證A1+A2+A3+A4+A5+A6=100即可。

圖4　F5評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

圖5　F6評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

參照中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)全國(guó)火電燃煤機(jī)組競(jìng)賽評(píng)比管理辦法及環(huán)保電價(jià)考核補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，按照等比例計(jì)算得到各評(píng)分項(xiàng)基準(zhǔn)分值為A1=40，A2=10，A3=15，A4=20，A5=12，A6=3。

2　綜合績(jī)效評(píng)價(jià)方法實(shí)例分析

以江蘇省10臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)為例介紹綜合評(píng)價(jià)方法應(yīng)用情況，表1為10臺(tái)典型發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)情況。

表1　10臺(tái)典型機(jī)組裝機(jī)情況

2016年1月1日至3月16日，10臺(tái)典型機(jī)組江蘇省節(jié)能減排監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)10臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)測(cè)節(jié)能環(huán)保指標(biāo)，按照積分制節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)價(jià)方法，計(jì)算得到各機(jī)組的綜合評(píng)分結(jié)果如表3所示。

通過(guò)對(duì)10臺(tái)典型燃煤機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，可以看到基于積分制的節(jié)能減排綜合績(jī)效評(píng)價(jià)方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)同容量等級(jí)機(jī)組的綜合評(píng)價(jià)，且能夠?qū)崿F(xiàn)不同容量等級(jí)機(jī)組之間的統(tǒng)一尺度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)。

該方法兼顧了節(jié)能、環(huán)保兩方面多項(xiàng)性能指標(biāo)，單項(xiàng)指標(biāo)的過(guò)分突出，并不能決定其排名一定靠前，如S1機(jī)組，該機(jī)組雖然為330MW等級(jí)機(jī)組，熱電比卻能夠達(dá)到90.63%，可見(jiàn)其供熱量非常之大，因此其煤耗指標(biāo)也是所有10臺(tái)機(jī)組中最低，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了百萬(wàn)機(jī)組的煤耗指標(biāo)。但該機(jī)組由于供熱量偏大，其廠用電率明顯高于其他機(jī)組，因此在廠用電率F2評(píng)分時(shí)，出現(xiàn)了明顯扣分現(xiàn)象；另外該機(jī)組尚未進(jìn)行超低排放改造，3種污染物排放濃度較同容量的S2機(jī)組明顯偏高，因此其環(huán)保指標(biāo)得分明顯小于S2機(jī)組。

最終綜合六項(xiàng)評(píng)分，可見(jiàn)S1機(jī)組在同容量等級(jí)機(jī)組中排名第二，在所有機(jī)組中僅排名第六。

表2　10臺(tái)典型機(jī)組實(shí)測(cè)節(jié)能環(huán)保指標(biāo)

表3　10臺(tái)典型機(jī)組綜合績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果

3　綜合績(jī)效評(píng)價(jià)方法應(yīng)用分析

通過(guò)對(duì)全省范圍內(nèi)所有大型燃煤機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，利用燃煤機(jī)組節(jié)能減排績(jī)效實(shí)時(shí)評(píng)估模型，在線分析、統(tǒng)計(jì)各機(jī)組的供電煤耗、廠用電率、污染物排放濃度等單項(xiàng)指標(biāo)以及綜合評(píng)價(jià)得分，進(jìn)而可設(shè)計(jì)如下相關(guān)高級(jí)應(yīng)用功能。

（1）全省大型燃煤機(jī)組節(jié)能減排綜合競(jìng)賽服務(wù)應(yīng)用。目前開(kāi)展的大型燃煤機(jī)組競(jìng)賽評(píng)比活動(dòng)，基本以電廠選擇上報(bào)的運(yùn)行、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為主，采用抽查方式進(jìn)行校核。由于數(shù)據(jù)為上報(bào)數(shù)據(jù)且并未實(shí)現(xiàn)全部普查，上報(bào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、代表性有待考究，通過(guò)燃煤機(jī)組節(jié)能減排績(jī)效實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全省所有大型燃煤機(jī)組節(jié)能減排各項(xiàng)指標(biāo)及綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的在線實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，該數(shù)據(jù)可追溯、可比較，統(tǒng)計(jì)結(jié)果的真實(shí)性高、代表性強(qiáng)，因此基于該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)節(jié)能減排綜合競(jìng)賽高級(jí)應(yīng)用功能，可準(zhǔn)確地定位各機(jī)組在全省中排名，快速挖掘全省能耗低、污染物排放低的標(biāo)桿機(jī)組，為全省機(jī)組對(duì)標(biāo)管理奠定基礎(chǔ)，有助于提升全省機(jī)組整體節(jié)能減排性能，促進(jìn)電力行業(yè)節(jié)能減排工作的深入推進(jìn)。

（2）班組對(duì)標(biāo)管理應(yīng)用。通過(guò)對(duì)燃煤機(jī)組節(jié)能減排績(jī)效實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)的研究，可實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)機(jī)組不同運(yùn)行班組之間深度對(duì)標(biāo)考核管理。所謂對(duì)標(biāo)考核，指的是通過(guò)對(duì)各運(yùn)行班組綜合績(jī)效得分的分析，尋找標(biāo)桿班組，然后各運(yùn)行班組與標(biāo)桿班組進(jìn)行分項(xiàng)對(duì)比分析，尋找與標(biāo)桿班組之間的差距，以明確提升方向，促進(jìn)各班組運(yùn)行水平的整體提升，為機(jī)組節(jié)能降耗、污染減排潛力的挖掘奠定基礎(chǔ)。圖6為機(jī)組供電煤耗對(duì)標(biāo)分析。

（3）同類(lèi)型機(jī)組運(yùn)行潛力挖掘應(yīng)用。通過(guò)對(duì)全省容量等級(jí)、生產(chǎn)廠家、設(shè)備類(lèi)型等基礎(chǔ)信息的歸類(lèi)整理，將各機(jī)組劃分為不同類(lèi)型組別，然后對(duì)同組內(nèi)的機(jī)組統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)的綜合績(jī)效進(jìn)行分析，尋找運(yùn)行水平最佳機(jī)組，然后以其為對(duì)標(biāo)目標(biāo)機(jī)組，將其他各機(jī)組與其進(jìn)行分項(xiàng)對(duì)比分析，尋找綜合績(jī)效指標(biāo)差距的原因，明確機(jī)組調(diào)整方向，為挖掘機(jī)組運(yùn)行節(jié)能減排潛力奠定了基礎(chǔ)［5］。同時(shí)，可對(duì)同類(lèi)型所有機(jī)組按照負(fù)荷段、輸入煤質(zhì)、環(huán)境因素進(jìn)行工況劃分，尋找綜合績(jī)效最佳的各工況運(yùn)行參數(shù)，制定各種工況下機(jī)組調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)樣式表，為機(jī)組優(yōu)化調(diào)整奠定了基礎(chǔ)。

（4）相關(guān)政府部門(mén)加強(qiáng)節(jié)能減排綜合監(jiān)管應(yīng)用?；趯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的燃煤機(jī)組節(jié)能減排績(jī)效評(píng)估系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各機(jī)組節(jié)能減排效果的綜合在線評(píng)價(jià)，通過(guò)該系統(tǒng)可準(zhǔn)確定位各機(jī)組節(jié)能減排性能在全省、同集團(tuán)、同類(lèi)型機(jī)組內(nèi)的位置，相關(guān)政府部門(mén)可基于該系統(tǒng)開(kāi)展行業(yè)標(biāo)桿對(duì)標(biāo)評(píng)比、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值確定，有利于提升其綜合監(jiān)管的水平和能力。

圖6　燃煤機(jī)組供電煤耗對(duì)標(biāo)分析

4　結(jié)束語(yǔ)

文中介紹一種綜合評(píng)價(jià)機(jī)組節(jié)能減排總體性能的方法，該模型對(duì)火力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵性能指標(biāo)（如供電煤耗、廠用電率、關(guān)鍵小指標(biāo)、二氧化硫排放濃度、氮氧化物排放濃度、煙塵排放濃度等）分項(xiàng)在線評(píng)分，進(jìn)而求和得到機(jī)組的總體性能水平，為電力企業(yè)加強(qiáng)班組對(duì)標(biāo)、行業(yè)對(duì)標(biāo)管理，提升機(jī)組運(yùn)行水平提供了切實(shí)有效的量化技術(shù)手段，為相關(guān)政府管理部門(mén)定量、科學(xué)評(píng)價(jià)各燃煤機(jī)組的節(jié)能減排績(jī)效效果提供技術(shù)支撐。

［1］徐鋼，袁星，楊勇平，等.火電機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（32）：22-29.

［2］李立峰.火電廠環(huán)保設(shè)施的能耗分析與對(duì)策［J］.廣東電力，2010，23（11）：108-111.

［3］錢(qián)立軍，周強(qiáng)，代家元.火力發(fā)電機(jī)組能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型的研究［J］.江蘇電機(jī)工程，2010，29（1）：62-64.

［4］孫栓柱，代家元，高進(jìn)，等.江蘇省火電機(jī)組節(jié)能減排在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用［J］.電力科技與環(huán)保，2014，30（1）：50-53.

［5］王雙童.低碳經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下提升燃煤發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗對(duì)策［J］.江蘇電機(jī)工程，2011，30（2）：66-69.

Research on the Com prehensive Evaluation of the Energy-saving Em ission Reduction Performance of Coal-fired Unit Based on the Integrating System

LU Songlin，DAIJiayuan，ZHOU Chunlei，LIChunyan
（Jiangsu Frontier ElectricalPower Technology Co.Ltd.，Nanjing 211102，China）

This paper analyzed the defectsof the independentevaluation system on coal-fired unit，introduced the concept of the energy-saving and emission reduction performance evaluation，elaborated the online evaluationmodel of comprehensive performance and the framework design of the real-time evaluation system.Finally the advanced app lication of the system on competition comment，team benchmarking，the promotion of industry benchmarking and the supervision of government departmentwas presented.

coal-fired units；energy-saving em ission reduction；comprehensiveevaluation；performance indicator

TM 611

A

1009-0665（2016）05-0090-04

魯松林（1971），男，江蘇句容人，高級(jí)工程師，從事火力發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排管理相關(guān)工作；

代家元（1985），男，河南信陽(yáng)人，工程師，從事火力發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排在線監(jiān)測(cè)相關(guān)工作；

周春蕾（1973），女，江蘇南京人，工程師，從事火力發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排在線監(jiān)測(cè)相關(guān)工作；

李春巖（1985），女，江蘇徐州人，工程師，從事火力發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排在線監(jiān)測(cè)相關(guān)工作。

2016-04-28；

2016-05-27