基于模糊綜合評價的火電廠生產(chǎn)運營對標管理效果評價

朱繼濤，劉三軍，謝 濤，俞克強，劉 陽，肖 瀟

國家電投集團江西電力有限公司，江西 新余 336600

0 引言

對標管理是企業(yè)管理方法中的重要組成部分，廣泛應用于各個企業(yè)，有助于促進企業(yè)整體管理水平的提升，加強企業(yè)的核心競爭能力，鞏固企業(yè)市場價值[1]。對標管理中“對標”的基本含義是“比較”，通過比較企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績、市場競爭力、運營效果等，對企業(yè)進行比較、分析與判斷，進而改進企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的不足[2]。通常情況下，由于對標對象的不同，對標管理可以分為外部對標與內(nèi)部對標兩種管理類型[3]；基于對標管理的性質(zhì)，可以劃分為競爭性對標、一般性對標與行業(yè)性對標三種類型[4]。在能源技術的不斷發(fā)展下，發(fā)電企業(yè)越來越多，在生產(chǎn)運營中面臨的壓力不斷增大，特別是火電廠[5]。火電廠電煤消耗量占據(jù)全國煤炭產(chǎn)量的二分之一，氮氧化物、煙塵、二氧化硫等污染氣體的排放量較多，是耗能量與排污量較大的企業(yè)[6]。

基于此，文章采用模糊綜合評價方法，評價火電廠生產(chǎn)運營對標管理的效果，以期提高火電企業(yè)節(jié)能減排的水平，達成降低能耗與排放量的目標。

1 火電廠對標管理效果評價方法設計

1.1 對標管理評價指標劃分

根據(jù)火電廠發(fā)電機組的特點，劃分對標管理評價指標，獲取相應的參數(shù)因素、技術因素、結構因素及地域因素[7]。由于發(fā)電機組主機與輔機的生產(chǎn)廠家不同，導致機組的具體特性存在一定的差異。而且，發(fā)電機組的參數(shù)因素具有較大的跨度，因此裝機容量的差異性顯著。應當考慮發(fā)電機組的技術因素，修正對標方式[8]。

基于結構因素，劃分火電廠生產(chǎn)運營的對標指。其中，一級指標以安全指標與生產(chǎn)技術指標為主，其余所有影響一級指標的指標均稱為二級指標。我國的火電廠遍布全國各地，這導致電廠機組的運行條件差異性較大，部分機組的發(fā)電成本較高，發(fā)電成本指標與地域因素具有較大的關聯(lián)。

綜合上述對標指標劃分的影響因素，對火電廠生產(chǎn)運營對標指標作出了系列劃分，容量等級分為200 MW級、600 MW 級、300 MW 級、1 000 MW 級、660 MW級；機組類型分為水冷、空冷、供熱、凝汽；機組參數(shù)分為亞臨界、超臨界、超超臨界；燃燒方式分為煤粉爐、循環(huán)流化床爐。

1.2 對標管理評價模型建立

結合火電廠供電煤耗、發(fā)電量、負荷率、廠用電率構建火電廠生產(chǎn)運營對標管理評價模型。這一模型主要包括指標名稱、指標級別與評價對象三個部分。模型中的指標名稱較多，綜合將其劃分為安全、生產(chǎn)、運營、燃料指標[9]。

模型中生產(chǎn)運營中的“標桿”指標包含火電廠先進值、機組歷史最優(yōu)值、機組設計值。通過發(fā)電機組統(tǒng)計期的發(fā)電量，獲取發(fā)電機組的利用小時，為管理評價模型提供數(shù)據(jù)支持。采集發(fā)電機組在運行過程中的燃油消耗量，對標發(fā)電燃油量與等離子點火裝置的先進值，通過標桿機組，獲取發(fā)電廠機組最優(yōu)值。

在對標管理評價模型中，投產(chǎn)不足一年、年運行小時不足4 500 h 的新發(fā)電機組不參與管理效果的評價。通過統(tǒng)計機組指標數(shù)據(jù)的方式，評價對標管理效果。

1.3 對標管理標桿的確定

根據(jù)火電廠的實際情況與運行環(huán)境，通過計算火電廠發(fā)電機組的負荷系數(shù)、供電煤耗、發(fā)電油耗與氮氧化物等關鍵性指標，確定對標管理的各項標桿值[10]。

火電廠發(fā)電機組的負荷系數(shù)指的是發(fā)電平均負荷與發(fā)電最高負荷的比值，計算公式為

式中：Kp為發(fā)電機組負荷系數(shù)；Pt為平均負荷；Pmax為最大負荷。根據(jù)變化程度，評價發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性。發(fā)電機組負荷系數(shù)越接近1，表明火電廠運行越穩(wěn)定。

火電廠的供電煤耗與產(chǎn)品供電量之間具有一定關聯(lián)性，能夠綜合反映火電廠發(fā)電煤耗與用電率水平，是火電廠生產(chǎn)運營對標管理效果評價指標的重要組成部分。發(fā)電機組供電煤耗的計算公式為

式中：Bn為發(fā)電機組穩(wěn)定運行時的供電標準煤耗；M為火電廠發(fā)電標準下正常使用煤量；Q為火電廠發(fā)電量；Qcy為火電廠用電量。通過計算火電廠發(fā)電機組的燃煤消耗量，判斷用電率的變化情況。

發(fā)電油耗的計算主要與燃油管道流量有關，通過采集火電廠燃油管道流量，獲取發(fā)電油耗的具體使用情況[11]。為了控制火電廠氮氧化物排放量，必須提高減排力度，全方位地降低發(fā)電機組氮氧化物的排放濃度，使其控制在100 mg/m3以下。

1.4 基于模糊綜合評價的對標評分的計算

文章采用模糊綜合評價的方式，預先收集火電廠生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)，獲取對標管理學習樣本，進行樣本集訓練。訓練結束后，將對標管理的各項指標權重作為特征參數(shù)，輸入上述對標管理評價模型，獲取評價數(shù)據(jù)的非線性映射特性，最終給出客觀的評價[12]。

文章以火電廠660 MW 發(fā)電機組設計值為標桿值，計算發(fā)電機組對標評分的總得分，計算公式為

式中：P為總得分；P1為絕對對標評分得分；x1為絕對對標評分系數(shù)；P2為歷史對標評分得分；x2為歷史對標評分系數(shù)；P3為區(qū)域?qū)嗽u分得分；x3為區(qū)域?qū)嗽u分系數(shù)；P4為660 MW 機組設計參數(shù)對標評分得分；x4為機組設計參數(shù)對標評分系數(shù)。通過計算獲取火電廠發(fā)電機組生產(chǎn)運營對標總得分，對完成狀況進行單項指標評分，獲取機組運行暴露率[13]。暴露率T的計算公式為

式中：N為發(fā)電機組的運行小時；R為發(fā)電機組運行的備用小時。等效處理發(fā)電機組運行暴露率，獲取修正值中的最優(yōu)結果，作為火電廠生產(chǎn)運營的同容量等級。基于模糊綜合評價方法，計算同類型發(fā)電機組等效可用的利用小時指標得分，計算公式為

式中：G為發(fā)電機組等效可用的利用小時指標得分；w1為同類型發(fā)電機組利用小時的相對值；w2為發(fā)電機組利用小時相對值的先進值；m1為發(fā)電機組利用小時完成值；m2為火電廠平均利用小時。綜合考慮機組指標評價與標桿機組之間的差值，對火電廠生產(chǎn)運營對標管理綜合得分進行加權平均計算：

式中：Pa為火電廠生產(chǎn)運營對標管理評價的總得分；n為火電廠參與對標管理的660 MW 發(fā)電機組臺數(shù)；Pi為火電廠第i臺660 MW 發(fā)電機組在該系列機組對標管理中的分數(shù)；xi為火電廠第i臺660 MW 發(fā)電機組的上網(wǎng)電量。

通過計算獲取火電廠生產(chǎn)運營對標管理的綜合得分：發(fā)電機組運行效果低于設計值，扣5 分；機側主汽溫度偏離設計值，扣3 分；機組高加投入率超過95.55%，加3 分；機組汽水品質(zhì)總合格率超過98.55%，加5 分；繼電保護動作正確率超過98.55%，加2 分；發(fā)電機組汽輪機熱耗率與汽耗率低于設計值，加3 分；機側在熱氣溫度與設計值之間誤差小于0.55%，加3 分。

通過計算獲取對應的結果，與標準進行對比，實現(xiàn)對標管理效果評價。

2 驗證實驗

為了驗證文章設計的基于模糊綜合評價的火電廠生產(chǎn)運營對標管理效果評價方法的實際應用效果，以火電廠C 為實驗對象，對其發(fā)電機組生產(chǎn)運營對標管理的節(jié)能減排效果進行動態(tài)評價。獲取該火電廠在2020 年6 月—2021 年9 月，660 MW 發(fā)電機組節(jié)能減排動態(tài)關聯(lián)指標的數(shù)據(jù)，如表1 所示。

表1 火電廠C 節(jié)能減排動態(tài)關聯(lián)指標數(shù)據(jù)

結合火電廠收益計算公式及標準值，獲取節(jié)能減排影響因素與收益之間的關聯(lián)性。結合對標管理演化方程殘差的檢驗方式，設置發(fā)電機組對標管理殘差均值為0，方差為1，進行擬合效果分析。以生產(chǎn)運營指標為目標，進行對比實驗。

設置文章提出的基于模糊綜合評價的火電廠生產(chǎn)運營對標管理效果評價方法為實驗組，傳統(tǒng)的基于灰色關聯(lián)法的火電廠生產(chǎn)運營對標管理效果評價方法為對照組。對兩種效果評價方法的指標原始數(shù)據(jù)進行對標處理，將不同型號、運行方式、布置方式的火電廠660 MW 發(fā)電機組指標統(tǒng)計值作為信息熵，對火電廠內(nèi)所有660 MW 的發(fā)電機組進行標號處理，分別標記為1～6 號，獲取兩種效果評價方法的生產(chǎn)運營指標評價值變化情況，如圖1 所示。

如圖1 所示，在火電廠不同系列的發(fā)電機組中，文章設計的基于模糊綜合評價的火電廠對標管理效果評價方法的生產(chǎn)運營指標評價值始終呈現(xiàn)上升趨勢；傳統(tǒng)的效果評價方法指標評價值變化情況較不穩(wěn)定，存在一定的下降趨勢。文章設計方法的整體評價值比傳統(tǒng)方法高，能夠在一定程度上提高效果評價指標的維度，在評價結果分析與決策的精度方面更加具有優(yōu)勢。

圖1 兩種效果評價方法生產(chǎn)運營指標評價值對比

3 結束語

綜上所述，在傳統(tǒng)火電廠對標管理效果評價的基礎上，結合模糊綜合評價方法，能夠有效地降低火電廠的能源消耗，促進節(jié)能減排工作的穩(wěn)定發(fā)展；針對火電廠整體經(jīng)營管理中的各類指標，能夠做到有效地對標管理，對發(fā)電機組的運營、設備的管理具有重要意義。