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基于GC-FD綜合評估的地區(qū)火電廠節(jié)能分析

文檔作者：徐民石輝張勇軍文檔來源： 1．湖南省電力公司電力調度控制中心 2．華南理工大學電力學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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第26卷第2期
2013年2月
廣東電力
GUANGD0NG ELEC_rRIC p0W ER
Vo1．26 No．2
Feb．2013
doi：10．3969／j．issn．1007-290X．2013．02．004
基于GC．F D綜合評估的地區(qū)火電廠節(jié)能分析
徐民 ，石輝 ，張勇軍
(1．湖南省電力公司電力調度控制中心，湖南長沙410007；2．華南理工大學電力學院，廣東廣州510640)
摘要：提出采用灰關聯(lián)及模糊距離技術來綜合分析火電廠耗電特性與降耗重點的設想及其實現(xiàn)方法。面對火電
廠耗電量大、組分復雜、降耗困難的問題，考慮到降耗改造規(guī)模和投入有限的現(xiàn)實，建議以綜合評估尋找重點
影響廠用電率的若干耗電用戶，通過對其改造獲取盡可能高的節(jié)能效益。介紹并分析了綜合評估的實現(xiàn)方法，
用于對湖南某火電廠2011年耗電數(shù)據(jù)的分析，指出該火電廠的降耗重點，提出了可行且高效的節(jié)能改造建議。
關鍵詞：灰關聯(lián)；模糊距離；火電廠；節(jié)能
中圖分類號：TM421 文獻標志碼：B 文章編號：1007．290x(2013)02．0016．04
Analysis on Energy-saving of District Thermal Power Plant Based
on GC—FD Comprehensive Estimation
XU Min ，SHI Hui ，ZHANG Yongjun2
(1．Electric Power Dispatching Control Center of Hunan Electric Power Company，Changsha，Hunan 410007，China；2
School of Electric Power，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510640，China)
Abstract：This paper proposes imagination and realization method for analyzing power consumption pe rformance and key
point of consumption reduction by using grey correlation and vague distance technology．Confronting with problems of large
power consumption，complicated components and difficult consumption reduction，it considers reform scale of consumption
reduction and limited input and suggests to search for several power consumption consumers which majorly affect service
power rate by using comprehensive estimation method to proceed reforms for getting energy·-saving benefits as high as possi-·
ble．It introduces and analyzes realizing method of comprehensive estimation and applies it in analysis for po wer consumption
date of one Hunan thermal power plant in 201 1．It points out key po ints of power consumption of this power plant and pro—
poses feasible and high efficient energy—saving suggestions．
Key words：grey correlation；fuzzy distance；thermal power plant；energy—saving
在各類電廠中，火電是裝機份額最大、年運行
時間最長、廠用電率最高的一類。2010年全國火
電發(fā)電3 325．3 TWh，其中廠用電216．1 TWh，
等同于兩個中部省份的全年用電量，全國火電廠用
電率平均下降0．1％將節(jié)約3．3 Twh電量，直接
經濟效益超過20億元，火電廠節(jié)能技術有巨大的
研究價值_1J。
造成火電廠用電率高的原因在于其復雜的生產
流程和眾多的輔機設備，各種水泵、油泵、風機、
收稿日期：2012．12．09
基金項目：國家自然科學基金資助項目(51001109)
制粉設備、自動與監(jiān)控裝置等實時運行且狀態(tài)無
常，因此，電廠節(jié)能的首要問題是進行全面的節(jié)能
分析，掌握廠用設備的電耗特點和節(jié)能突破口。
1 GC—FD評估方法
火電廠各類輔機耗電與機組狀態(tài)和出力密切相
關，且不同輔機因生產流程的串、并聯(lián)而環(huán)環(huán)相扣
或相互影響，難以相互割裂逐一考察，這是電廠節(jié)
能分析的難點所在。基于系統(tǒng)學觀點，采用灰色關
聯(lián)(gray connection，GC)和模糊距離(fuzzy dis．
tance，F(xiàn)D)的概念同時分析各類輔機設備耗電對總
廠用電的影響和變化特點，能夠如實反饋出廠用電
第2期 徐民，等：基于GC-FD綜合評估的地區(qū)火電廠節(jié)能分析
的耗量組成和高效的節(jié)能點。
GC分析通過考察行為與因子序列的微觀或宏
觀幾何接近，確定因子間的影響程度或因子對主行
為的貢獻測度，憑借因子序列曲線幾何形狀的相似
程度來判斷其聯(lián)系，適用于對時間維度、空間維度
或指標類的特征序列數(shù)據(jù)與目標序列數(shù)據(jù)進行灰關
聯(lián)排序[2-3]；FD與此對立，通過判斷事物之間、
因素之間的相異程度來評估關聯(lián)關系，常用的模糊
距離主要是歐式距離_4]。因子序列間灰色關聯(lián)度越
大，則關聯(lián)越強影響越深遠；歐氏距離越大，則二
者相似程度越低關聯(lián)越弱。二者在不同的參考周
期、維度和計算方法上考量因素間的關聯(lián)關系，綜
合的GC．FD評估分析能有效避免單一分析策略的
隨機或片面相似誤差[5-6]。
1．1 靜態(tài)GC評估
靜態(tài)GC分析是根據(jù)序列曲線之間幾何形狀的
相似程度來判斷其聯(lián)系緊密與否的，是從宏觀大周
期層面對因子數(shù)據(jù)序列變化的總體趨勢之間的評
估。設經過預處理的數(shù)據(jù)序列為
fXo=(Xo(J 1)，X?0 (2)，?，Xo(m))；
Xi= (Xi(1)，Xi(2)，? ，Xi(m))； (1)
l』 X ?
= (X (1)，X (2)，? ，X (tit))．
其中， ∈[1， ]，m≥5。令
7o— (足)=
rainn-finf Xo(足)+xi(七)l+ IIltX rr J )( )+Xi(足)f
1 廠】(足)+Xi(足){+ IIItXⅡ翻x1 xo(足)+X(足)l
(2)
1
y o—f= y (七)． (3)
式(1)中的 。、 、 表示參與GC分析的因子
序列；式(2)中的X。(k)、X (k)表示對應因子序
列的第k個因素。y。 (k)表示Xo(k)與X (k)
的灰關聯(lián)系數(shù)，y【】一 即為 。與 的靜態(tài)灰色關
聯(lián)度； 為分辨系數(shù)，一般取0．5。
1．2 動態(tài)Gc評估
動態(tài)GC分析用于在微觀小周期層面考察
與 相對于序列首元素的變化速率或量值比例關
系，二者變化速率或量值比例越接近，則關聯(lián)度越
大，與序列各觀測值的大小無關。動態(tài)灰色關聯(lián)度
在淡化環(huán)境影響的同時，凸顯了因素間動態(tài)變化的
相似性。
對上述數(shù)據(jù)序列求取初值化像，即
』腳： ’ ’?， )．
1 ：c ， ，?， ．
X
令
對上述初值化像序列求取始點零化像，即
。=(X (1)+ (1)，X (2)+ (}
( )+ 【}(1))；
。=( }(1)一 (1)， }(2)一
(m)一 )(1))．
rm
0 = }( 。)dt；
J 1
rm
= I( 。)dt； (6)
J 1
rm
l — o = l( )。一 。)dt．
√ 1
則Xo與Xi的動態(tài)灰關聯(lián)度
一 X 1+l 0『+f vf{ ／
o- 一 _]- T 。 ¨
式(6)中的 。、 表示對 。與 始點零化像的
積分量。
1．3 FD評估
在模糊模式識別中，往往需要考慮2個模糊集
的靠近程度，采用FD來判斷這種相似或相異的程
度，能避免單一GC分析存在的盲點與誤差。在多
維數(shù)據(jù)的模糊分析中，兼顧計算復雜度和數(shù)據(jù)精
度，多采用歐氏距離計算。
取 。和 為待識別的模糊子集， (U )，
m ( )分別為其隸屬度，則其模糊距離表述為
(8)
1．4 GO．FD綜合評估
根據(jù)上述評估方法，對比序列與參考序列之間
灰色關聯(lián)度越大，則相似度越大；兩序列之間模糊
距離越大，則相似度越小[7 。3。GC、FD分析分
別從數(shù)據(jù)序列宏觀、微觀變化特點和數(shù)據(jù)點問的固
有關聯(lián)人手進行因子關聯(lián)分析，三者協(xié)調的GC．
廣東電力 第26卷
FD綜合關聯(lián)度定義為 n ]
，
R 0一{=a70一 + 0一f+(1一d— )(1一d0 )．(9)
式中：a、p為加權系數(shù)，一般取a=盧=1／3。
2 火電廠能耗分析
火電廠生產電能是一個化石能源與電力能源置
換的過程，在我國則主要指煤電生產，限于設備和
技術條件，當前煤電置換效率難以突破45％。出
產的電能一部分作為廠用電供給機、爐、電、化、
水、灰、煤等各子系統(tǒng)輔機及辦公生活負荷，廠用
電率居于5％～8％。提高煤電置換效率是最具價
值但也最難突破的課題，相比而言，降低廠用電率
更具可行性和經濟性。
在廠用電的負荷構成中，引(送)風機、一次風
機、磨煤機、給水泵、凝結水泵、循環(huán)水泵、除灰
系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)為幾類主要
用戶，也是降低廠用電率的重點所在。如何找出這
其中與廠用電率關系最為密切、作用最為明顯的用
戶，是實現(xiàn)降低廠用電率的首要條件。
以廠用電率為參考指標，采用GC．FD綜合評
估方法在時間維度上分析上述輔機用戶的耗電率變
化情況，可以根據(jù)綜合關聯(lián)度評價各輔機用戶耗電
率對廠用電率的影響關系，進而制定最經濟、高效
的廠用電降耗方案。
3 地區(qū)火電廠分析實例
本文以湖南中部某大型燃煤電廠為分析對象，
該電廠裝機3×600 Mw，包括2臺亞臨界機組和1
臺超臨界機組，各機組采用單元式結構。表1為該
廠2011年每月平均廠用電率及相應的輔機耗電率
統(tǒng)計數(shù)據(jù)。經初步處理，對其進行GC．FD分析，
主要指標見表2，表1中R。一t即為各評估對象與本
廠廠用電率的綜合關聯(lián)度，體現(xiàn)其對廠用電率的影
響緊密程度。
從表2可以看出，對廠用電率影響最緊密的五
類輔機用戶依次是脫硫系統(tǒng)、送風機、給水泵、循
環(huán)水泵、磨煤機，因此通過降低這五類用戶的耗電
率可以最有效地降低廠用電率指標。相對而言，其
他用戶對廠用電率的影響較小，在改造中應居于次
要位置。降耗工程受資金或技術限制無法全面開展
時，可對評估對象按綜合關聯(lián)度大小排序，優(yōu)先對
關聯(lián)度高的輔機系統(tǒng)進行降耗改造。
表1 2011年每月平均廠用電率及相應的輔機耗電率
第2期 徐民，等：基于GC-FD綜合評估的地區(qū)火電廠節(jié)能分析 19
表2 C~-FD評估主要指標
注：)，o—i為廠用耗電率與各輔機系統(tǒng)耗電率的關聯(lián)度，O<7o一。<1。
4 結論
火電廠輔機系統(tǒng)復雜交錯且耗電量大，是廠用
電率高居不下的重要原因。采用灰處理技術和模糊
距離概念綜合評估分析其中的相互影響關系，能夠
準確判斷火電廠降耗的關鍵點。本文分析了上述理
論的可行性，闡述了GC。FD評估方法的結構和計
算過程，并將其應用于某火電廠的降耗節(jié)能分析
中，得出了有效的評估結論和降耗建議，對火電廠
節(jié)能工作具有積極的實踐意義。
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2001。28(3)：64．67，73．
作者簡介：
徐民(1982)， 男，湖南長沙人。
電力調度運行與分析工作。
石輝(1986)，男，湖北孝感人。
從事電力調度運行與分析工作。
工程師，工學碩士，主要從事
助理工程師，工學碩士，主要
張勇軍(1973)，男，廣東河源人。教授，工學博士，主要從
事電力系統(tǒng)無功優(yōu)化和電壓穩(wěn)定、電力系統(tǒng)可靠性與規(guī)劃等研究。
(編輯王夏慧)

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