基于模糊綜合評價的火電廠生產運營對標管理效果評價

朱繼濤，劉三軍，謝 濤，俞克強，劉 陽，肖 瀟

國家電投集團江西電力有限公司，江西 新余 336600

0 引言

對標管理是企業管理方法中的重要組成部分，廣泛應用于各個企業，有助于促進企業整體管理水平的提升，加強企業的核心競爭能力，鞏固企業市場價值[1]。對標管理中“對標”的基本含義是“比較”，通過比較企業的經營業績、市場競爭力、運營效果等，對企業進行比較、分析與判斷，進而改進企業生產經營中的不足[2]。通常情況下，由于對標對象的不同，對標管理可以分為外部對標與內部對標兩種管理類型[3]；基于對標管理的性質，可以劃分為競爭性對標、一般性對標與行業性對標三種類型[4]。在能源技術的不斷發展下，發電企業越來越多，在生產運營中面臨的壓力不斷增大，特別是火電廠[5]。火電廠電煤消耗量占據全國煤炭產量的二分之一，氮氧化物、煙塵、二氧化硫等污染氣體的排放量較多，是耗能量與排污量較大的企業[6]。

基于此，文章采用模糊綜合評價方法，評價火電廠生產運營對標管理的效果，以期提高火電企業節能減排的水平，達成降低能耗與排放量的目標。

1 火電廠對標管理效果評價方法設計

1.1 對標管理評價指標劃分

根據火電廠發電機組的特點，劃分對標管理評價指標，獲取相應的參數因素、技術因素、結構因素及地域因素[7]。由于發電機組主機與輔機的生產廠家不同，導致機組的具體特性存在一定的差異。而且，發電機組的參數因素具有較大的跨度，因此裝機容量的差異性顯著。應當考慮發電機組的技術因素，修正對標方式[8]。

基于結構因素，劃分火電廠生產運營的對標指。其中，一級指標以安全指標與生產技術指標為主，其余所有影響一級指標的指標均稱為二級指標。我國的火電廠遍布全國各地，這導致電廠機組的運行條件差異性較大，部分機組的發電成本較高，發電成本指標與地域因素具有較大的關聯。

綜合上述對標指標劃分的影響因素，對火電廠生產運營對標指標作出了系列劃分，容量等級分為200 MW級、600 MW 級、300 MW 級、1 000 MW 級、660 MW級；機組類型分為水冷、空冷、供熱、凝汽；機組參數分為亞臨界、超臨界、超超臨界；燃燒方式分為煤粉爐、循環流化床爐。

1.2 對標管理評價模型建立

結合火電廠供電煤耗、發電量、負荷率、廠用電率構建火電廠生產運營對標管理評價模型。這一模型主要包括指標名稱、指標級別與評價對象三個部分。模型中的指標名稱較多，綜合將其劃分為安全、生產、運營、燃料指標[9]。

模型中生產運營中的“標桿”指標包含火電廠先進值、機組歷史最優值、機組設計值。通過發電機組統計期的發電量，獲取發電機組的利用小時，為管理評價模型提供數據支持。采集發電機組在運行過程中的燃油消耗量，對標發電燃油量與等離子點火裝置的先進值，通過標桿機組，獲取發電廠機組最優值。

在對標管理評價模型中，投產不足一年、年運行小時不足4 500 h 的新發電機組不參與管理效果的評價。通過統計機組指標數據的方式，評價對標管理效果。

1.3 對標管理標桿的確定

根據火電廠的實際情況與運行環境，通過計算火電廠發電機組的負荷系數、供電煤耗、發電油耗與氮氧化物等關鍵性指標，確定對標管理的各項標桿值[10]。

火電廠發電機組的負荷系數指的是發電平均負荷與發電最高負荷的比值，計算公式為

式中：Kp為發電機組負荷系數；Pt為平均負荷；Pmax為最大負荷。根據變化程度，評價發電機組運行的經濟性。發電機組負荷系數越接近1，表明火電廠運行越穩定。

火電廠的供電煤耗與產品供電量之間具有一定關聯性，能夠綜合反映火電廠發電煤耗與用電率水平，是火電廠生產運營對標管理效果評價指標的重要組成部分。發電機組供電煤耗的計算公式為

式中：Bn為發電機組穩定運行時的供電標準煤耗；M為火電廠發電標準下正常使用煤量；Q為火電廠發電量；Qcy為火電廠用電量。通過計算火電廠發電機組的燃煤消耗量，判斷用電率的變化情況。

發電油耗的計算主要與燃油管道流量有關，通過采集火電廠燃油管道流量，獲取發電油耗的具體使用情況[11]。為了控制火電廠氮氧化物排放量，必須提高減排力度，全方位地降低發電機組氮氧化物的排放濃度，使其控制在100 mg/m3以下。

1.4 基于模糊綜合評價的對標評分的計算

文章采用模糊綜合評價的方式，預先收集火電廠生產運營數據，獲取對標管理學習樣本，進行樣本集訓練。訓練結束后，將對標管理的各項指標權重作為特征參數，輸入上述對標管理評價模型，獲取評價數據的非線性映射特性，最終給出客觀的評價[12]。

文章以火電廠660 MW 發電機組設計值為標桿值，計算發電機組對標評分的總得分，計算公式為

式中：P為總得分；P1為絕對對標評分得分；x1為絕對對標評分系數；P2為歷史對標評分得分；x2為歷史對標評分系數；P3為區域對標評分得分；x3為區域對標評分系數；P4為660 MW 機組設計參數對標評分得分；x4為機組設計參數對標評分系數。通過計算獲取火電廠發電機組生產運營對標總得分，對完成狀況進行單項指標評分，獲取機組運行暴露率[13]。暴露率T的計算公式為

式中：N為發電機組的運行小時；R為發電機組運行的備用小時。等效處理發電機組運行暴露率，獲取修正值中的最優結果，作為火電廠生產運營的同容量等級。基于模糊綜合評價方法，計算同類型發電機組等效可用的利用小時指標得分，計算公式為

式中：G為發電機組等效可用的利用小時指標得分；w1為同類型發電機組利用小時的相對值；w2為發電機組利用小時相對值的先進值；m1為發電機組利用小時完成值；m2為火電廠平均利用小時。綜合考慮機組指標評價與標桿機組之間的差值，對火電廠生產運營對標管理綜合得分進行加權平均計算：

式中：Pa為火電廠生產運營對標管理評價的總得分；n為火電廠參與對標管理的660 MW 發電機組臺數；Pi為火電廠第i臺660 MW 發電機組在該系列機組對標管理中的分數；xi為火電廠第i臺660 MW 發電機組的上網電量。

通過計算獲取火電廠生產運營對標管理的綜合得分：發電機組運行效果低于設計值，扣5 分；機側主汽溫度偏離設計值，扣3 分；機組高加投入率超過95.55%，加3 分；機組汽水品質總合格率超過98.55%，加5 分；繼電保護動作正確率超過98.55%，加2 分；發電機組汽輪機熱耗率與汽耗率低于設計值，加3 分；機側在熱氣溫度與設計值之間誤差小于0.55%，加3 分。

通過計算獲取對應的結果，與標準進行對比，實現對標管理效果評價。

2 驗證實驗

為了驗證文章設計的基于模糊綜合評價的火電廠生產運營對標管理效果評價方法的實際應用效果，以火電廠C 為實驗對象，對其發電機組生產運營對標管理的節能減排效果進行動態評價。獲取該火電廠在2020 年6 月—2021 年9 月，660 MW 發電機組節能減排動態關聯指標的數據，如表1 所示。

表1 火電廠C 節能減排動態關聯指標數據

結合火電廠收益計算公式及標準值，獲取節能減排影響因素與收益之間的關聯性。結合對標管理演化方程殘差的檢驗方式，設置發電機組對標管理殘差均值為0，方差為1，進行擬合效果分析。以生產運營指標為目標，進行對比實驗。

設置文章提出的基于模糊綜合評價的火電廠生產運營對標管理效果評價方法為實驗組，傳統的基于灰色關聯法的火電廠生產運營對標管理效果評價方法為對照組。對兩種效果評價方法的指標原始數據進行對標處理，將不同型號、運行方式、布置方式的火電廠660 MW 發電機組指標統計值作為信息熵，對火電廠內所有660 MW 的發電機組進行標號處理，分別標記為1～6 號，獲取兩種效果評價方法的生產運營指標評價值變化情況，如圖1 所示。

如圖1 所示，在火電廠不同系列的發電機組中，文章設計的基于模糊綜合評價的火電廠對標管理效果評價方法的生產運營指標評價值始終呈現上升趨勢；傳統的效果評價方法指標評價值變化情況較不穩定，存在一定的下降趨勢。文章設計方法的整體評價值比傳統方法高，能夠在一定程度上提高效果評價指標的維度，在評價結果分析與決策的精度方面更加具有優勢。

圖1 兩種效果評價方法生產運營指標評價值對比

3 結束語

綜上所述，在傳統火電廠對標管理效果評價的基礎上，結合模糊綜合評價方法，能夠有效地降低火電廠的能源消耗，促進節能減排工作的穩定發展；針對火電廠整體經營管理中的各類指標，能夠做到有效地對標管理，對發電機組的運營、設備的管理具有重要意義。