汽輪機組能耗指標在線評估技術

汽輪機組能耗指標在線評估技術

汽輪機組運行能耗數據信息既是發電企業開展精細化管理和節能降耗工作的基石，也是電網企業實行節能發電調度模式的重要基礎性數據。同時，國家對電力行業節能減排監管的重視程度也越來越高，先后出臺多項文件加強對機組能耗指標進行監管。因此，汽輪機組能耗指標在線評估技術是近年來的研究熱點之一。

問題提出：受電網負荷調度、煤質及其他邊界參數波動等因素影響，實時采集的汽輪機組運行數據中不可避免的混雜著大量非穩態運行數據，而能耗指標計算模型一般針對設備在一個穩定的連續運行區間而言，對主要運行參數的波動及持續時間都有一定要求。嚴格意義上說，計算結果只有在系統處在穩態運行下才有意義，這給機組能耗指標的在線評估帶來了困難。

推薦方法：汽輪機組能耗指標的暫態過程性能計算模型研究尚不成熟，目前還得依靠傳統的穩態性能計算模型，這就需要進行數據挖掘，從機組海量的運行數據信息中找到穩態運行數據用于在線評估。推薦采用有序聚類法從實時運行數據中提取符合模型建模條件的數據信息。有序聚類法又稱群分析，它是研究樣品或指標分類問題的一種統計分析方法，同時也是數據挖掘的一個重要算法，其核心是構造條件距離矩陣。對于給定數據樣本{X1，X2，…，Xn}，其中n為樣本內數據個數，不調換樣品原有次序存在2n-1種可能的分割方法。在所有分割方法中，有一種使得各段段內差異最小、段與段之間的差異最大，滿足這一條件的即為最優分割結果。

應用示例：以某電廠能耗在線監測系統所存儲的機組運行數據為例，提取符合相關參數穩定要求的穩態運行時間段。給定數據檢索時間為某天0:00-24:00，系統內數據存儲間隔5 min，樣本曲線如圖1所示。

圖1　給定檢索時間內機組功率曲線

采用有序聚類法，計算得到給定檢索時間段內穩態運行時間段為00:40-02:05、02:10-04:35、04:40-05:50、14:50-15:55和22:05-23:15，即在上述時間段內的能耗指標在線評估結果有效，對時間段內運行時數據均值處理后帶入能耗指標計算模型，即可獲得機組能耗指標信息。

建議：有序聚類法較為成熟，但算法本身涉及遞推，使得當分段數較多的情況下計算量迅速增大。而汽輪機組運行數據量較大，在理論上存在2n-1種可能的分段數中尋找最優分段數所消耗的計算資源巨大。因此需要進一步對這一算法進行改進，盡可能提高其運算效率，以更好地適應汽輪機組能耗指標在線評估的工程實際需求。

撰稿：

國網河北省電力公司電力科學研究院郭江龍