汽轮机组能耗指标在线评估技术

汽轮机组能耗指标在线评估技术

汽轮机组运行能耗数据信息既是发电企业开展精细化管理和节能降耗工作的基石，也是电网企业实行节能发电调度模式的重要基础性数据。同时，国家对电力行业节能减排监管的重视程度也越来越高，先后出台多项文件加强对机组能耗指标进行监管。因此，汽轮机组能耗指标在线评估技术是近年来的研究热点之一。

问题提出：受电网负荷调度、煤质及其他边界参数波动等因素影响，实时采集的汽轮机组运行数据中不可避免的混杂着大量非稳态运行数据，而能耗指标计算模型一般针对设备在一个稳定的连续运行区间而言，对主要运行参数的波动及持续时间都有一定要求。严格意义上说，计算结果只有在系统处在稳态运行下才有意义，这给机组能耗指标的在线评估带来了困难。

推荐方法：汽轮机组能耗指标的暂态过程性能计算模型研究尚不成熟，目前还得依靠传统的稳态性能计算模型，这就需要进行数据挖掘，从机组海量的运行数据信息中找到稳态运行数据用于在线评估。推荐采用有序聚类法从实时运行数据中提取符合模型建模条件的数据信息。有序聚类法又称群分析，它是研究样品或指标分类问题的一种统计分析方法，同时也是数据挖掘的一个重要算法，其核心是构造条件距离矩阵。对于给定数据样本{X1，X2，…，Xn}，其中n为样本内数据个数，不调换样品原有次序存在2n-1种可能的分割方法。在所有分割方法中，有一种使得各段段内差异最小、段与段之间的差异最大，满足这一条件的即为最优分割结果。

应用示例：以某电厂能耗在线监测系统所存储的机组运行数据为例，提取符合相关参数稳定要求的稳态运行时间段。给定数据检索时间为某天0:00-24:00，系统内数据存储间隔5 min，样本曲线如图1所示。

图1　给定检索时间内机组功率曲线

采用有序聚类法，计算得到给定检索时间段内稳态运行时间段为00:40-02:05、02:10-04:35、04:40-05:50、14:50-15:55和22:05-23:15，即在上述时间段内的能耗指标在线评估结果有效，对时间段内运行时数据均值处理后带入能耗指标计算模型，即可获得机组能耗指标信息。

建议：有序聚类法较为成熟，但算法本身涉及递推，使得当分段数较多的情况下计算量迅速增大。而汽轮机组运行数据量较大，在理论上存在2n-1种可能的分段数中寻找最优分段数所消耗的计算资源巨大。因此需要进一步对这一算法进行改进，尽可能提高其运算效率，以更好地适应汽轮机组能耗指标在线评估的工程实际需求。

撰稿：

国网河北省电力公司电力科学研究院郭江龙