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基于GC-FD綜合評(píng)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(lái)源： 1．湖南省電力公司電力調(diào)度控制中心 2．華南理工大學(xué)電力學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(píng)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(diào)度控制中心，湖南長(zhǎng)沙410007；2．華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東廣州510640)
摘要：提出采用灰關(guān)聯(lián)及模糊距離技術(shù)來(lái)綜合分析火電廠耗電特性與降耗重點(diǎn)的設(shè)想及其實(shí)現(xiàn)方法。面對(duì)火電
廠耗電量大、組分復(fù)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(shí)，建議以綜合評(píng)估尋找重點(diǎn)
影響廠用電率的若干耗電用戶，通過對(duì)其改造獲取盡可能高的節(jié)能效益。介紹并分析了綜合評(píng)估的實(shí)現(xiàn)方法，
用于對(duì)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(diǎn)，提出了可行且高效的節(jié)能改造建議。
關(guān)鍵詞：灰關(guān)聯(lián)；模糊距離；火電廠；節(jié)能
中圖分類號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：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(jī)份額最大、年運(yùn)行
時(shí)間最長(zhǎng)、廠用電率最高的一類。2010年全國(guó)火
電發(fā)電3 325．3 TWh，其中廠用電216．1 TWh，
等同于兩個(gè)中部省份的全年用電量，全國(guó)火電廠用
電率平均下降0．1％將節(jié)約3．3 Twh電量，直接
經(jīng)濟(jì)效益超過20億元，火電廠節(jié)能技術(shù)有巨大的
研究?jī)r(jià)值_1J。
造成火電廠用電率高的原因在于其復(fù)雜的生產(chǎn)
流程和眾多的輔機(jī)設(shè)備，各種水泵、油泵、風(fēng)機(jī)、
收稿日期：2012．12．09
基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51001109)
制粉設(shè)備、自動(dòng)與監(jiān)控裝置等實(shí)時(shí)運(yùn)行且狀態(tài)無(wú)
常，因此，電廠節(jié)能的首要問題是進(jìn)行全面的節(jié)能
分析，掌握廠用設(shè)備的電耗特點(diǎn)和節(jié)能突破口。
1 GC—FD評(píng)估方法
火電廠各類輔機(jī)耗電與機(jī)組狀態(tài)和出力密切相
關(guān)，且不同輔機(jī)因生產(chǎn)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(diǎn)所在?；谙到y(tǒng)學(xué)觀點(diǎn)，采用灰色關(guān)
聯(lián)(gray connection，GC)和模糊距離(fuzzy dis．
tance，F(xiàn)D)的概念同時(shí)分析各類輔機(jī)設(shè)備耗電對(duì)總
廠用電的影響和變化特點(diǎn)，能夠如實(shí)反饋出廠用電
第2期 徐民，等：基于GC-FD綜合評(píng)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(diǎn)。
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(duì)主行
為的貢獻(xiàn)測(cè)度，憑借因子序列曲線幾何形狀的相似
程度來(lái)判斷其聯(lián)系，適用于對(duì)時(shí)間維度、空間維度
或指標(biāo)類的特征序列數(shù)據(jù)與目標(biāo)序列數(shù)據(jù)進(jìn)行灰關(guān)
聯(lián)排序[2-3]；FD與此對(duì)立，通過判斷事物之間、
因素之間的相異程度來(lái)評(píng)估關(guān)聯(lián)關(guān)系，常用的模糊
距離主要是歐式距離_4]。因子序列間灰色關(guān)聯(lián)度越
大，則關(guān)聯(lián)越強(qiáng)影響越深遠(yuǎn)；歐氏距離越大，則二
者相似程度越低關(guān)聯(lián)越弱。二者在不同的參考周
期、維度和計(jì)算方法上考量因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，綜
合的GC．FD評(píng)估分析能有效避免單一分析策略的
隨機(jī)或片面相似誤差[5-6]。
1．1 靜態(tài)GC評(píng)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(lái)判斷其聯(lián)系緊密與否的，是從宏觀大周
期層面對(duì)因子數(shù)據(jù)序列變化的總體趨勢(shì)之間的評(píng)
估。設(shè)經(jīng)過預(yù)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(duì)應(yīng)因子序
列的第k個(gè)因素。y。 (k)表示Xo(k)與X (k)
的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)，y【】一 即為 。與 的靜態(tài)灰色關(guān)
聯(lián)度； 為分辨系數(shù)，一般取0．5。
1．2 動(dòng)態(tài)Gc評(píng)估
動(dòng)態(tài)GC分析用于在微觀小周期層面考察
與 相對(duì)于序列首元素的變化速率或量值比例關(guān)
系，二者變化速率或量值比例越接近，則關(guān)聯(lián)度越
大，與序列各觀測(cè)值的大小無(wú)關(guān)。動(dòng)態(tài)灰色關(guān)聯(lián)度
在淡化環(huán)境影響的同時(shí)，凸顯了因素間動(dòng)態(tài)變化的
相似性。
對(duì)上述數(shù)據(jù)序列求取初值化像，即
』腳： ’ ’?， )．
1 ：c ， ，?， ．
X
令
對(duì)上述初值化像序列求取始點(diǎn)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(dòng)態(tài)灰關(guān)聯(lián)度
一 X 1+l 0『+f vf{ ／
o- 一 _]- T 。 ¨
式(6)中的 。、 表示對(duì) 。與 始點(diǎn)零化像的
積分量。
1．3 FD評(píng)估
在模糊模式識(shí)別中，往往需要考慮2個(gè)模糊集
的靠近程度，采用FD來(lái)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(diǎn)與誤差。在多
維數(shù)據(jù)的模糊分析中，兼顧計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)據(jù)精
度，多采用歐氏距離計(jì)算。
取 。和 為待識(shí)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(píng)估
根據(jù)上述評(píng)估方法，對(duì)比序列與參考序列之間
灰色關(guān)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(diǎn)和數(shù)據(jù)點(diǎn)問的固
有關(guān)聯(lián)人手進(jìn)行因子關(guān)聯(lián)分析，三者協(xié)調(diào)的GC．
廣東電力 第26卷
FD綜合關(guān)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(quán)系數(shù)，一般取a=盧=1／3。
2 火電廠能耗分析
火電廠生產(chǎn)電能是一個(gè)化石能源與電力能源置
換的過程，在我國(guó)則主要指煤電生產(chǎn)，限于設(shè)備和
技術(shù)條件，當(dāng)前煤電置換效率難以突破45％。出
產(chǎn)的電能一部分作為廠用電供給機(jī)、爐、電、化、
水、灰、煤等各子系統(tǒng)輔機(jī)及辦公生活負(fù)荷，廠用
電率居于5％～8％。提高煤電置換效率是最具價(jià)
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(jīng)濟(jì)性。
在廠用電的負(fù)荷構(gòu)成中，引(送)風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)
機(jī)、磨煤機(jī)、給水泵、凝結(jié)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(diǎn)所在。如何找出這
其中與廠用電率關(guān)系最為密切、作用最為明顯的用
戶，是實(shí)現(xiàn)降低廠用電率的首要條件。
以廠用電率為參考指標(biāo)，采用GC．FD綜合評(píng)
估方法在時(shí)間維度上分析上述輔機(jī)用戶的耗電率變
化情況，可以根據(jù)綜合關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)各輔機(jī)用戶耗電
率對(duì)廠用電率的影響關(guān)系，進(jìn)而制定最經(jīng)濟(jì)、高效
的廠用電降耗方案。
3 地區(qū)火電廠分析實(shí)例
本文以湖南中部某大型燃煤電廠為分析對(duì)象，
該電廠裝機(jī)3×600 Mw，包括2臺(tái)亞臨界機(jī)組和1
臺(tái)超臨界機(jī)組，各機(jī)組采用單元式結(jié)構(gòu)。表1為該
廠2011年每月平均廠用電率及相應(yīng)的輔機(jī)耗電率
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。經(jīng)初步處理，對(duì)其進(jìn)行GC．FD分析，
主要指標(biāo)見表2，表1中R。一t即為各評(píng)估對(duì)象與本
廠廠用電率的綜合關(guān)聯(lián)度，體現(xiàn)其對(duì)廠用電率的影
響緊密程度。
從表2可以看出，對(duì)廠用電率影響最緊密的五
類輔機(jī)用戶依次是脫硫系統(tǒng)、送風(fēng)機(jī)、給水泵、循
環(huán)水泵、磨煤機(jī)，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(biāo)。相對(duì)而言，其
他用戶對(duì)廠用電率的影響較小，在改造中應(yīng)居于次
要位置。降耗工程受資金或技術(shù)限制無(wú)法全面開展
時(shí)，可對(duì)評(píng)估對(duì)象按綜合關(guān)聯(lián)度大小排序，優(yōu)先對(duì)
關(guān)聯(lián)度高的輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行降耗改造。
表1 2011年每月平均廠用電率及相應(yīng)的輔機(jī)耗電率
第2期 徐民，等：基于GC-FD綜合評(píng)估的地區(qū)火電廠節(jié)能分析 19
表2 C~-FD評(píng)估主要指標(biāo)
注：)，o—i為廠用耗電率與各輔機(jī)系統(tǒng)耗電率的關(guān)聯(lián)度，O<7o一。<1。
4 結(jié)論
火電廠輔機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜交錯(cuò)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(shù)和模糊
距離概念綜合評(píng)估分析其中的相互影響關(guān)系，能夠
準(zhǔn)確判斷火電廠降耗的關(guān)鍵點(diǎn)。本文分析了上述理
論的可行性，闡述了GC。FD評(píng)估方法的結(jié)構(gòu)和計(jì)
算過程，并將其應(yīng)用于某火電廠的降耗節(jié)能分析
中，得出了有效的評(píng)估結(jié)論和降耗建議，對(duì)火電廠
節(jié)能工作具有積極的實(shí)踐意義。
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作者簡(jiǎn)介：
徐民(1982)， 男，湖南長(zhǎng)沙人。
電力調(diào)度運(yùn)行與分析工作。
石輝(1986)，男，湖北孝感人。
從事電力調(diào)度運(yùn)行與分析工作。
工程師，工學(xué)碩士，主要從事
助理工程師，工學(xué)碩士，主要
張勇軍(1973)，男，廣東河源人。教授，工學(xué)博士，主要從
事電力系統(tǒng)無(wú)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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