火力发电企业能耗评价与考核系统开发

锅 炉 效 率 如 式 （3）：
第6期
王兴武等： 火力发电企业能耗评价与考核系统开发
电力信息化
ηgl =100-（q2 +q3 +q4 +q5 +q6 ）
（3）
式 中 ：ηgl 为 锅 炉 效 率 ，%；q2 为 排 烟 热 损 失 ，%；q3 为
化学不完全燃烧热损失，%；q4 为机械不完全燃烧热
实际应用中， 参数目标值指的是实际可达的最 优值。目标值可以按设计目标值、维修可达目标值和 运行可达目标值等 3 个层次来分析。 设计目标值由 机组生产厂家提供； 维修可达目标值是指机组经过 维修后所能达到的最好性能， 可以通过机组大修后 的热力试验得到； 运行可达目标值是指机组在最佳 运行方式及运行参数下所能达到的目标值。 机组维 修可达目标值， 反映了机组经过检修后所能达到的 最佳值，而一般机组的大修或小修是定期进行的，机
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电力信息化
中国电力
第 43 卷
系统的主要功能： （1）发 电 企 业 能 源 损 耗 模 型 建 立 ：对 生 产 过 程 中 的所有能源损耗进行分析，建立能耗模型，定义模型 输入与定量评价指标体系。 （2）实时能 耗 分 析 与 评 价 ：依 据 能 耗 模 型 ，采 集 生产过程实时数据， 对能源流向与损耗程度进行分 析评价，通过耗差分析，找出能源损失重点与根源， 给出降耗目标与建议方案。 （3）生 产 过 程 能 损 在 线 仿 真 ：建 立 生 产 过 程 仿 真 系统，对降耗建议方案进行仿真运行，并根据仿真结 果修正建议方案，最终形成降耗优化运行方案，优化 预定的降耗目标。 （4）生产优 化 指 导 ：根 据 建 议 方 案 ，指 导 运 行 人 员对生产过程进行优化调整。 （5）绩效考 核 ：对 生 产 结 果 进 行 考 核 ，评 价 降 耗 完成情况及效果； 对运行人员优化调整的执行情况 进行考核，提高工作积极性与节能降耗执行力。 （6）节 能 效 果 评 价 及 模 型 自 动 进 化 ：根 据 优 化 指 导效果反馈数据， 对能源损耗模型与能损在线仿真 模型进行调整与修正， 使能更好地符合发电企业生 产过程实际状况与降耗目标； 采用人工智能等先进 技术使系统具备一定的自学习与自动进化能力。 需说明的是， 生产过程能损在线仿真功能需要 火电机组仿真系统的支持，不包括在本系统之中，本 系统仅提供与仿真系统的数据交互接口。 在电厂的实际应用中， 系统的处理流程如图 3 所示。
2 能源损耗分析
2.1 能耗分类和评价参数选择
机组的能耗损失包括 3 个层次：（1）运行可控损 失，是由于运行参数偏离最佳值所引起的，因而可通
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过运行调整得到控制。 （2）维修可控损失，由设备缺
陷引起，因而只能通过维修才能得到控制。 （3）不可
控损失，是由于负荷变化、设备老化、煤质下降、环境
温度变化等外界客观因素所引起的， 因而是人力所
第43 卷第 6 期
第 620期10 年 6 月
中国电力
Vol ． 43， No． 6
王兴武等：EL火EC力T发RI电C 企PO业W能ER耗评价与考核系统开发 Jun. 2010
电力信息化
火力发电企业能耗评价与考核系统开发
王兴武1，张照彦2，董 青2
（1.华北电力大学 仿真与控制技术研究所，河北 保定 071003；2.保定华仿科技有限公司，河北 保定 071051）
飞灰含碳质量分数对 q4 影响较大，绝大部分的 机械不完全燃烧损失是由飞灰中的可燃物造成的。
目前，飞灰含碳质量分数值不能实时测量取得，文中
采用插值的方法， 即在变工况下不同工况点的飞灰
含碳质量分数之间进行插值，得到当前工况下的 Cfh ， 再通过式（7）计算 q4 。
2.2.2 影响供电煤耗的因素分析
1.1 系统结构
系统主要包括：电力生产实时数据采集与处理、 能源损耗实时评价、耗差分析与节能指导、运行人员 绩 效 考 核 、基 于 Web 的 信 息 发 布 、数 据 库 管 理 等 6 个模块（见图 1）。
1.2 系统功能
本系统是在整合发电厂耗差分析功能、 运行绩
收稿日期： 2009-08-17；修回日期： 2009-11-19 作者简介： 王兴武（1975—），男，云南曲靖人，硕士，工程师，从事电力系统信息化、电力系统仿真方面的研究工作。
在影响机组供电煤耗率的因素中， 有些是运行
可控的，有些是维修可控的，还有一些是运行与维修
可以控制的。 表 1 是影响供电煤耗的一些主要因素
及可控性。
本系统中， 主要选取运行可控的因素进行评价
及考核。在实现过程中，按汽轮机、锅炉、辅机等 3 个
部分选取运行可控参数作为二级指标。
（1） 汽 轮 机 运 行 可 控 参 数 ： 初 参 数 （ 主 蒸 汽 压
排烟热损失计算方法为：
q2
=
（Ipy
-Ilk
）（100-q4 Qd
）
（4）
Ipy =Iy （αpy ，υpy ）
（5）
Ilk =Ik （tlk ）
（6）
式中：Ipy 为排烟焓，kJ/kg；Ilk 为冷空气焓，kJ/kg；Qd 为
燃料低位发热量，kJ/kg；αpy 为排烟过剩空气系数；υpy
为排烟温度，℃；tlk 为冷空气温度，℃。
2.2 能损指标分析
火力发电消耗的能源主要是煤， 所以国内通常
采用供电煤耗率作为评价火力发电机组能耗水平的
指标。 文中采用 2 级指标体系实现对机组能源损耗
的评价与考核，即：一级指标是供电标准煤耗；二级
指标是影响供电煤耗的机炉参数 。 ［3-4］
2.2.1 供电标准煤耗计算
供 电 标 准 煤 耗 如 式 （1）：
机 械 不 完 全 燃 烧 热 损 失 计 算 如 式 （7）：
32 700 Ay
q4 =
Qd
αfh
Cfh 100-Cfh
+（1-αfh
）
Chz 100-Chz
（7）
式中：αfh 为飞灰中的灰量占入炉燃料总灰分的质量
分数，%；Cfh 、Chz 分别为飞灰含碳质量分数和灰渣含
碳 质 量 分 数 ，%。
率，%。
一般情况，管道效率、机械效率、发电机效率变
化不大， 且对供电煤耗的影响相对锅炉效率和汽轮
机效率要小，所以，在本系统的计算中取固定值，可
以根据机组情况按固定参数设置。
由 式 （1）可 看 出 ，火 电 机 组 供 电 煤 耗 率 主 要 受 锅
炉效率、汽轮机效率、厂用电率影响。 为降低机组运
行能耗，可从提高锅炉效率与汽轮机效率、降低厂用
√
再热汽温
√
过热减温水
√
再热减温水
√
凝汽器真空
√
排烟温度
√
飞灰可燃物
√
过剩空气系数
√
厂用电率
√
高压缸效率
×
中压缸效率
×
低压缸效率
×
回热器性能
×
补水率
×
负荷变化
×
煤质变化
×
注 ：√表 示 可 控 ；×表 示 不 可 控 。
维修
√ × √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ × ×
炉效率越高，机组供电煤耗越低。 在本系统中，采用 反平衡计算式计算锅炉效率。 在式（3）中，运行中能 够控制的主要是排烟热损失和机械不完全燃烧损 失， 这 2 项损失主要由锅炉排烟含氧质量分数和排 烟温度、飞灰可燃物决定。
摘 要： 我国火力发电降耗节能具有很大潜力， 能耗评价与考核系统是挖掘电厂管理潜能、 降低发电能耗
的有效工具。 在实时耗差分析与绩效考核系统基础上， 开发了新的在线能耗评价与绩效系统， 从能耗总体
评价、 能损控制点分析与优化指导、 运行绩效考核等环节， 全面管理节能运行， 促使低能耗发电目标的实
现。 介绍了系统结构与功能， 分析了能源损耗评价方法、 节能目标值确定等关键问题， 在 Windows 环 境 下
效考核功能的基础上，以发电生产过程中的能源损 耗评价和控制为目标，重新设计系统处理流程、增 强系统功能，从能耗总体评价、能损控制点分析与 优化指导、运行绩效考核等环节，不但实现了能损 评价与节能指导，还通过绩效考核保证节能生产的 达成。 系统的三大功能更全面（见图 2），实际应用效 果更明显。
1 系统总体设计
力 、主 蒸 汽 温 度 、过 热 减 温 水 ）；终 参 数 （凝 汽 器 真
空）； 再热循环（再热汽温、再热减温水）；回热循环
（给水温度、加热器端差）。
对以上指标的优化控制， 可以降低汽轮机热耗
率，从而降低机组供电煤耗率。 在其他条件不变时，
汽轮机热耗率每降低 1%，供电煤耗率降低约 1%。
（2）锅 炉 运 行 可 控 参 数 ： 排 烟 温 度 、 排 烟 氧 质 量
该文在耗差分析与绩效考核系统基础上， 开发 了一套火力发电企业生产能耗评价与考核管理系 统。 系统对发电生产过程中能源损耗进行全面分析 和评价，实时显示能耗水平；通过耗差分析确定能源 损耗分布情况，实现节能优化运行指导；通过实时绩 效考核增强降耗节能经济运行的执行力度。 最终为 发电企业提高管理水平、挖掘节能潜力、降低能源损 耗提供管理软件支持，达到节能降耗目的。
无法控制的［2］。 目前的开发中，仅对可控损失进行评
价和考核。
根据上述可控损失的划分， 机组可控参数也分
为 2 类：一类是运行可控的；另一类是检修可控的。
运行可控参数可以被运行人员调整， 力求达到最优
状 态 ，如 机 组 的 主 参 数 （ 主 蒸 汽 温 度 、 压 力 ）、 再 热 参
数 （再 热 蒸 汽 温 度 ）和 终 参 数 （ 排 汽 参 数 ）， 以 及 锅 炉