汽輪機組能耗指標在線評估技術(shù)

汽輪機組運行能耗數(shù)據(jù)信息既是發(fā)電企業(yè)開展精細化管理和節(jié)能降耗工作的基石，也是電網(wǎng)企業(yè)實行節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式的重要基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。同時，國家對電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)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(jiān)管。因此，汽輪機組能耗指標在線評估技術(shù)是近年來的研究熱點之一。

問題提出：受電網(wǎng)負荷調(diào)度、煤質(zhì)及其他邊界參數(shù)波動等因素影響，實時采集的汽輪機組運行數(shù)據(jù)中不可避免的混雜著大量非穩(wěn)態(tài)運行數(shù)據(jù)，而能耗指標計算模型一般針對設(shè)備在一個穩(wěn)定的連續(xù)運行區(qū)間而言，對主要運行參數(shù)的波動及持續(xù)時間都有一定要求。嚴格意義上說，計算結(jié)果只有在系統(tǒng)處在穩(wěn)態(tài)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(tài)過程性能計算模型研究尚不成熟，目前還得依靠傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能計算模型，這就需要進行數(shù)據(jù)挖掘，從機組海量的運行數(shù)據(jù)信息中找到穩(wěn)態(tài)運行數(shù)據(jù)用于在線評估。推薦采用有序聚類法從實時運行數(shù)據(jù)中提取符合模型建模條件的數(shù)據(jù)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(tǒng)計分析方法，同時也是數(shù)據(jù)挖掘的一個重要算法，其核心是構(gòu)造條件距離矩陣。對于給定數(shù)據(jù)樣本{X1，X2，…，Xn}，其中n為樣本內(nèi)數(shù)據(jù)個數(shù)，不調(diào)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(nèi)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(yōu)分割結(jié)果。

應(yīng)用示例：以某電廠能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)所存儲的機組運行數(shù)據(jù)為例，提取符合相關(guān)參數(shù)穩(wěn)定要求的穩(wěn)態(tài)運行時間段。給定數(shù)據(jù)檢索時間為某天0:00-24:00，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲間隔5 min，樣本曲線如圖1所示。

圖1　給定檢索時間內(nèi)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(nèi)穩(wěn)態(tài)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(nèi)的能耗指標在線評估結(jié)果有效，對時間段內(nèi)運行時數(shù)據(jù)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(dāng)分段數(shù)較多的情況下計算量迅速增大。而汽輪機組運行數(shù)據(jù)量較大，在理論上存在2n-1種可能的分段數(shù)中尋找最優(yōu)分段數(shù)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(yīng)汽輪機組能耗指標在線評估的工程實際需求。

撰稿：

國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院郭江龍