煤电机组能效状态评价与诊断系统研究

摘要

随着我国燃煤发电企业由高耗能、高排放、低效率的粗放型发展方式向低耗能、低排放、高效率的绿色发展方式转变，煤电机组的节能运行工作日益受到重视。然而，电力结构调整，新能源装机持续增加，迫使国内现役大部分煤电机组承担调峰任务，负荷率持续走低，机组运行能耗偏高，煤电机组日常运行节能提效压力增大。因此，开展煤电机组能效状态评价与诊断技术研究对我国工业节能和煤电机组健康持续发展具有重要意义。
　　本文着眼于现役煤电机组能效状态评价与诊断理论与技术的研究，提出了能效状态的概念，并在此基础上开展了一系列的能效状态评价与诊断方法与关键技术的研究。详细分析了机组日常运行时，各参数对机组能效状态的影响及指标之间的耦合规律，构建了描述机组能效状态的层次化的指标体系;充分挖掘机组历史运行数据，确定了能效基准状态，构建了能效状态实时评价模型;研究了能效状态异常诊断的理论方法，构建了诊断模型，为全面、客观地了解机组能源使用的实际情况，正确认识与能效先进水平的差距，制定切实可行的运行调整方案和维修策略的供了可借鉴的思路与方法。
　　首先，基于系统科学理论，构建“系统-子系统”的层次化的热力系统结构树。结合领域知识与热力学第一定律，选取能反映煤电机组能效状态的主要指标，并由低层次到高层次逐步整合，构建能效状态指标体系，并通过有向图的形式将各能效状态指标之间的相互影响关系清晰地表达出来，为能效状态评价与诊断提供基础。
　　其次，基于所构建的能效状态指标体系，以机组历史运行数据为基础，结合数据统计方法、数据挖掘技术，进行了两方面的研究应用:(1)考虑到机组调峰运行工况多变这一客观情况，基于数据挖掘技术，确定了机组能效基准状态:基于模糊C均值聚类算法，对经稳态筛选与工况划分预处理后的历史运行数据进行多指标同步聚类，根据聚类结果确定能效基准状态;(2)以确定的能效基准状态为评价基准，提出了基于多状态指标融合的能效状态实时评价模型，并定义能效状态指数，衡量实际状态与预估状态的偏离程度，建立各状态指标之间的关联关系，确定能效状态等级（优、良、差），为机组能效状态异常诊断提供前提条件。
　　接着，在能效状态诊断理论的基础上，结合符号有向图与领域知识，构建了能效状态异常事件诊断知识库，分析并诊断引起能效状态异常的运行调整类和设备维护类原因，在为机组运行优化提供调整策略的同时，定位异常发生的位置、模式及原因，并给出相应的处理决策。
　　最后，将煤电机组能效状态评价与诊断技术框架应用于工程实践。依托浙能国华宁海发电厂超超临界百万湿冷机组，开展机组能效评价与诊断系统的研究工作，采用大型关系数据库Oracle10.0g，基于B/S架构模式设计并开发超超临界百万机组能效评价与诊断系统，以推进煤电机组能效状态评价与诊断研究工作的技术成果转化和工程应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 煤电机组技术发展现状

1．1．2 煤电机组节能提效运行面临挑战

1．1．3 煤电机组节能提效运行新机遇

1．2 课题研究目的及意义

1．2．1 能效状态的内涵

1．2．2 课题研究目的及意义

1．3 课题国内外研究现状

1．3．1 煤电机组能效状态评价与诊断理论研究现状

1．3．2 煤电机组能效状态评价与诊断技术研究现状

1．3．3 煤电机组能效状态评价与诊断技术应用现状

1．4 本文的主要研究内容及结构安排

第2章 煤电机组能效状态指标体系构建

2．2 基于系统科学的煤电机组热力系统结构分析

2．2．1 能效状态指标体系的构建原则

2．2．2 系统与系统结构分析理论

2．2．3 煤电机组热力系统结构分析

2．3 能效状态指标选取

2．3．1 锅炉及其辅助系统能效状态指标选取

2．3．2 汽轮机及其辅助系统能效状态指标选取

2．4 基于有向图的能效状态指标体系表示

2．4．1 有向图的基本概念

2．4．2 基于有向图的能效状态指标体系的表示

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 能效状态实时评价功能分析与流程设计

3．3 能效基准状态确定

3．3．1 稳态筛选与工况划分

3．3．2 模糊C均值聚类算法

3．3．3 基于PSO-SVR能耗回归模型的构建

3．3．4 应用实例与模型有效性验证

3．4 基于多状态指标融合的能效状态评价模型

3．4．1 多元状态估计技术

3．4．2 记忆矩阵构建

3．4．3 模型有效性验证

3．5 能效状态实时评价

3．5．1 能效状态指数

3．5．2 评语等级划分

3．5．3 模型有效性验证

3．6 应用实例

3．7 本草小结

第4章 基于符号有向图的煤电机组能效状态异常诊断

4．1 引言

4．2 能效状态异常诊断功能分析与流程设计

4．2．1 能效状态异常诊断功能分析

4．2．2 能效状态异常诊断流程设计

4．3 能效状态异常诊断模型与方法

4．3．1 符号有向图方法

4．3．2 基于符号有向图的诊断规则

4．3．3 符号有向图模型在能效状态异常诊断的应用

4．4 应用实例

4．4．1 案例机组冷端系统描述

4．4．2 冷端系统能效状态异常诊断知识库的构建

4．4．3 冷端系统符号有向图模型构建

4．4．4 冷端系统能效状态异常诊断结果

4．5 本章小结

第5章 煤电机组能效状态评价与诊断系统开发及应用

5．1 引言

5．2 煤电机组能效状态评价与诊断系统设计

5．2．1 系统设计目标

5．2．2 系统总体架构

5．2．3 系统数据库及通信实现

5．2．4 系统功能设计

5．3 煤电机组能效状态评价与诊断系统技术应用

5．3．1 机组基本信息及系统配置

5．3．2 系统应用

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 论文主要创新点

6．3 后续工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介