第38卷第3期中國電力Vol. 38, No.3電力自動化2005年3月ELECTRIC POWERMar.2005SIS投資份值分析郭勇,楊波,李政(清華大學(xué)熱能工程系,北京100084)葡要:廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS) 建設(shè)已逐步成為電廠信息化建設(shè)的重點項目。由于SIS的開發(fā)實施費用相對昂貴，在全部投資中所占比例也較高，因此，有必要在SIS基本功能得到實現(xiàn)的假設(shè)前提下，對SIS的投資價值進(jìn)行分析。SIS的投資收益水平取決于在SIS數(shù)據(jù)平臺上進(jìn)行的二次開發(fā)程度，特別是運行優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用水平的高低。根據(jù)當(dāng)前鍋爐吹灰系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、給水泵組及汽輪機(jī)運行方式等的優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展水平，估算SIS可能取得的投資收益是:在百萬千瓦級電廠建設(shè)SIS,全年平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗可降低0.5~1.5g/(kW.h)，可節(jié)約發(fā)電成本100-400萬元/a。關(guān)鍵詞:火電廠;廠級監(jiān)控信息系統(tǒng);優(yōu)化運行;投資收益中圖分類號: TM621; TM769; TK323文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1004-9649(2005 )03-0078-03廠花費巨資建設(shè)SIS,不應(yīng)僅是一塊發(fā)電成本表,還0引言應(yīng)是一臺發(fā)電成本分析儀。SIS 應(yīng)能準(zhǔn)確分析出造成成本增大的原因,利用現(xiàn)有的優(yōu)化運行技術(shù),最大現(xiàn)代大型火電廠無一例外地采用了“單元控制，限度地降低運行成本。如運行優(yōu)化措施取得的效果全廠管理”的經(jīng)營模式。在單元控制層(DCS層)和不理想,SIS還應(yīng)支持“發(fā)電成本擾動試驗”,即解除經(jīng)營管理層(MIS層)之間增加SIS層,進(jìn)行全廠生一些自動控制回路,人工調(diào)整機(jī)組的運行方式,有計產(chǎn)的實時管理是必然也是必要的。目前,針對SIS的劃地改變發(fā)電成本。通過發(fā)電成本擾動試驗,對DCS用途、功能及實施方案等問題進(jìn)行的研究逐漸增多、的參數(shù)控制曲線進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)出新的運行優(yōu)化項逐步深人且研究水平不斷提高。但就SIS投資價值目。從這個意義上,SIS應(yīng)能提供在線性能試驗功能。開展的研究工作尚顯不足。本文嘗試從應(yīng)用的角度，(3)SIS應(yīng)是一臺設(shè)備健康狀況的“顯微鏡"。即使SIS對SIS的投資收益及收益實現(xiàn)途徑等問題進(jìn)行探不能判斷出設(shè)備的剩余壽命，但至少應(yīng)能準(zhǔn)確地判討,目的是為電廠進(jìn)行SIS投資的決策提供參考。斷出管道、閥門的泄漏程度,換熱器的結(jié)垢.污染程度,為設(shè)備維護(hù)決策提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)。1SIS的作用.2 SIS的投資價值目前,SIS的規(guī)劃功能盡管提法各異,但內(nèi)容基本相同。普遍認(rèn)為SIS應(yīng)該具備:狀態(tài)監(jiān)測、發(fā)電煤到目前為止，尚未能全面地對已完成的SIS項耗計算、熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)故障診斷(或耗差分析)、制定目進(jìn)行較深人的總結(jié)和分析,在這種情況下,能用來優(yōu)化運行策略及提供設(shè)備檢修建議等功能。SsIs 在直接驗證SIS投資價值的實際數(shù)據(jù)非常有限。因此，電廠應(yīng)發(fā)揮3個層次的作用:(1)SIS首先應(yīng)當(dāng)是一對SIS投資價值的探討在很大程度上是原則性的,塊“發(fā)電成本核算表”。sIs 計算的發(fā)電成本應(yīng)能像是對SIS投資價值的估算,盡管如此,這項工作仍是熱電偶測量的溫度一-樣準(zhǔn)確可靠、可信。這樣就可有意義和有價值的。為能將分析的不確定性減小到將發(fā)電成本核算表與發(fā)電功率表、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速表一最低,需做如下約定:起,掛在主控室最顯眼的地方,讓人隨時看到發(fā)電成(1)假設(shè)目前規(guī)劃的SIS功能基本能實現(xiàn),至少本。有了sIS,發(fā)電成本不再僅是生產(chǎn)報表中的一個要實中國煤化工故障診斷功能;否則數(shù)據(jù)，而能成為一個重要的運行監(jiān)視參數(shù)。(2)SIS就s里所指的熱力系統(tǒng)應(yīng)是一臺在線的“成本分析儀”或“性能試驗機(jī)”。電故陴YHCNMHG臺的熱力系統(tǒng)故障收稿日期: 2004-10-15; 修回日期: 2004-12-30作者簡介:郭勇(1969-), 男,江蘇鎮(zhèn)江人,碩士研究生,從事熱力系統(tǒng)故障診斷研究。E-mail: guoyong02@mailstsinghua.edu.cn78第3期郭勇等: SIS投資價值分析電力自動化診斷技術(shù)，是狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、發(fā)電經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算技水泵的效率和耗汽量特性，確定給水泵組的最佳運術(shù)、耗差分析技術(shù).優(yōu)化運行技術(shù)及設(shè)備檢修建議技行配置方式。給水泵組在優(yōu)化方式下運行時,機(jī)組的術(shù)的綜合體系，其內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前的故障診斷經(jīng)濟(jì)性可相對提高0.40%~0.65%田?；蚝牟罘治黾夹g(shù)所包涵的范圍;3.3 汽輪機(jī)運行方式的優(yōu)化(2)以當(dāng)前電廠設(shè)備的一般配置狀況和目前的單元制汽輪機(jī)有2種運行方式，即定壓方式和優(yōu)化運行技術(shù)水平為討論的前提條件,不考慮重大滑壓方式。一般在定壓方式下運行時,汽輪機(jī)本身的節(jié)能改造項目的實施，也不考慮在SIS建成后,由節(jié)流損失和給水泵單耗都較大,機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性較差,新發(fā)現(xiàn)的運行優(yōu)化項目帶來的效益。因為,在現(xiàn)階所以應(yīng)盡量縮小機(jī)組定壓運行的負(fù)荷區(qū)間。在滑壓段尚沒有統(tǒng)--的方法對SIS可能取得的間接效益方式下運行時,調(diào)門的控制方式有2種:全周進(jìn)汽和進(jìn)行全面評估。部分進(jìn)汽?；瑝哼\行工況不同,調(diào)門控制方式對機(jī)組在百萬千瓦級電廠建設(shè)SIS，全廠全年的平均經(jīng)濟(jì)性的影響程度也不同。汽輪機(jī)運行優(yōu)化的目的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗可降低0.5~1.5g/(kW.h)，可節(jié)約發(fā)是:(1)通過定壓與滑壓運行經(jīng)濟(jì)性比較,確定定壓、電成本100~400萬元/a。SIS的投資收益水平,除受滑壓運行方式分界點;(2)滑壓方式經(jīng)濟(jì)性比較;(3)優(yōu)化運行技術(shù)、熱力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的發(fā)展水平確定機(jī)組各負(fù)荷的最佳運行方式。汽輪機(jī)優(yōu)化運行影響外，,還與各廠的具體情況有關(guān),具有很大的不確技術(shù)能實現(xiàn)的平均收益可達(dá)49.53 kJ/(kW.h) [煤定性,如機(jī)組的具體狀態(tài)、運行習(xí)慣及現(xiàn)有的生產(chǎn)管耗1.7 g/(kW.h )]4]。理水平等。但總體上還是可以根據(jù)下列原則對sIS3.4回?zé)?系統(tǒng)的運行優(yōu)化的投資價值作出判斷:(1)SIS數(shù)據(jù)平臺的開發(fā)費用目前,對回?zé)嵯到y(tǒng)運行優(yōu)化開展的研究、試驗決定SIS建設(shè)成本的高低;(2)在SIS數(shù)據(jù)平臺上進(jìn)工作很不充分,可利用的成果不多。運行中回?zé)嵯到y(tǒng)行二次開發(fā)的水平?jīng)Q定SIS產(chǎn)出效益的多少;(3)運可能出現(xiàn)的問題有:(1)低加疏水系統(tǒng)運行不正常,行優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用水平?jīng)Q定SIS直接收益的多少。造成大量疏水直接排人凝汽器，影響凝汽器真空;(2)高壓加熱器無水位運行,使加熱器不能進(jìn)行正常3運行優(yōu)化技術(shù)熱交換,同時使蒸汽進(jìn)人疏水管道,汽液兩相流動對管道特別是彎頭沖刷嚴(yán)重,既影響設(shè)備壽命,又降低3.1循環(huán)水系統(tǒng)的運行優(yōu)化機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性;(3)加熱器旁路門內(nèi)漏,給水(凝結(jié)凝汽器真空對機(jī)組的發(fā)電煤耗有很大影響,在水)的溫升不足?；?zé)嵯到y(tǒng)運行優(yōu)化的主要措施有:其它條件相同時,凝汽器真空每下降133Pa,機(jī)組的(1)掌握加熱器內(nèi)空氣熱阻的變化，即時進(jìn)行排空;供電煤耗將增加0.18 g/( kW.h)"。從提高發(fā)電效率(2)掌握加熱器的有效傳熱面積的變化,即時調(diào)整加的角度,希望盡量提高凝汽器的運行真空。當(dāng)只能采熱器水位。用增加循環(huán)水流量的方法來提高凝汽器真空時,就文獻(xiàn)[4]給出的試驗數(shù)據(jù)具有一定的參考價值，有了最佳運行真空問題。因采用這種方法提高真空，“5號高壓加熱器水位由原來的運行水位200mm必須付出循環(huán)水泵功耗增大的代價，結(jié)果會降低機(jī)(現(xiàn)場運行表計)提高到400 mm (現(xiàn)場運行表計)位組的供電效率。循環(huán)水系統(tǒng)運行優(yōu)化技術(shù)是根據(jù)機(jī)置,端差減少20C左右,根據(jù)相關(guān)資料得出降低熱組負(fù)荷和循環(huán)水溫度等條件，確定循環(huán)泵的運行方耗約18kJ/(kW.h),該位置回?zé)嵯到y(tǒng)運行最經(jīng)濟(jì)”。式，目的是以最小的循環(huán)泵功耗增量換取最大的發(fā)可見，回?zé)嵯到y(tǒng)的運行優(yōu)化是具有一定節(jié)能潛力的電增量。通常是根據(jù)循環(huán)水優(yōu)化試驗擬合出機(jī)組最項目。佳運行真空曲線,編制成循環(huán)泵運行調(diào)度表,供運行3.5吹灰系統(tǒng)的運行優(yōu)化中參照執(zhí)行。鍋爐受熱面積灰是影響運行安全性和經(jīng)濟(jì)性的目前循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行試驗?zāi)軌蜻_(dá)到的水平一個重要因素。因此,電廠鍋爐全部都配置了吹灰系是,對于只有單泵、雙泵或兩機(jī)三泵3種運行方式的統(tǒng)。蒸汽吹灰系統(tǒng)的特點是:(1)吹灰費用在發(fā)電成本循環(huán)水系統(tǒng)在優(yōu)化方式下運行，可提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性中所占比重較大。通常情況下,吹灰蒸汽耗量占蒸汽約為0.367%(2);對于循環(huán)泵葉片轉(zhuǎn)角可調(diào)的系統(tǒng)，總產(chǎn)量的1%左右;(2)吹灰費用具有可控性,即能在優(yōu)化收益還能略有增加。運行中國煤化工行控制;(3)吹灰費3.2給水泵組 的運行優(yōu)化用在;比例相對較大。因通常情況下電廠運行規(guī)程要求，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大此,吹HCNMHG較大的項目。于或等于50%時2臺汽動泵運行;在小于50%負(fù)荷目前，幾乎所有電廠都采用基于運行經(jīng)驗的定時,單臺汽動泵運行,另一臺處于備用狀態(tài)。給水泵時吹灰管理模式。這種管理模式的缺點是缺乏必要的運行優(yōu)化是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、主機(jī)的運行方式及給的靈活性,造成過度吹掃或吹掃不足。從經(jīng)濟(jì)性和安79'電力自動化中國電力.第38卷全性的角度考慮,定時吹灰管理模式的主要缺點是:來講,sIs也能發(fā)揮相當(dāng)?shù)淖饔谩?1)過度吹灰浪費吹灰蒸汽,額外增加受熱面金屬損失，縮短管束的使用壽命;(2)吹灰不足,導(dǎo)致排煙損4結(jié)語失增大,額外增加受熱面金屬的高溫腐蝕量。憑經(jīng)驗很難制定出最優(yōu)化的吹灰方案，所以需(1)SIS的投資收益取決于在SIS數(shù)據(jù)平臺上進(jìn)進(jìn)行可視化、智能化的吹灰優(yōu)化?？梢暬祷沂歉鶕?jù)行的二次開發(fā)程度，特別是運行優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用水平運行中受熱面積灰的實際程度即受熱面的潔凈程度的高低;(2)運行優(yōu)化技術(shù)和sIS的建設(shè)既相互制約,或污染程度決定是否進(jìn)行吹灰的運行模式;智能化又相輔相成;(3)由于缺乏高效的試驗手段,目前在吹灰是在可視化基礎(chǔ)上,根據(jù)“能量損耗最小原則”總體.上,運行優(yōu)化技術(shù)還不十分成熟,技術(shù)進(jìn)步空間計算鍋爐單個受熱面的最佳吹掃周期，然后制定吹較大,節(jié)能降耗的潛力也較大。SIS的建設(shè)可提供高灰方案。智能化吹灰不僅需要較準(zhǔn)確的積灰監(jiān)測,還效的在線試驗手段，可推進(jìn)現(xiàn)有優(yōu)化項目的技術(shù)進(jìn)需要預(yù)先假定受熱面積灰的增長模型，是一種更高步,進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力,還有可能增加新的運行優(yōu)級的積灰管理模式。目前優(yōu)化吹灰技術(shù)的應(yīng)用還不化項目。廣泛,其中一個原因是缺少運行實時數(shù)據(jù)的支持,不能充分開展相關(guān)的研究。SIS建成后將推動優(yōu)化吹參考文獻(xiàn):灰技術(shù)的發(fā)展,也將因此獲得更高的投資收益。3.6 鍋爐運行優(yōu)化技術(shù)[1]程前義,孫緹. 300MW火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運行探討[J].湖北電目前常用的鍋爐運行優(yōu)化措施包括:(1)燃燒調(diào)力，2001, 25<(4):58- -60.整，即對鍋爐燃燒配風(fēng)和燃燒組織進(jìn)行優(yōu)化;(2)風(fēng)CHENG Qian-yi, SUN Ti. A discussion on econonic operating of量調(diào)整，即根據(jù)排煙熱損失和機(jī)械損失來調(diào)整爐膛thermal power unit[J]. Hu Bei Electrie Power, 2001,25(4): 58-60.出口過量空氣系數(shù)和燃燒總風(fēng)量;(3)煤粉細(xì)度調(diào)[2]周利慶胡熾昌,顧彤, 等。循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化方法及其在整，即在風(fēng)量調(diào)整的基礎(chǔ)上，根據(jù)鍋爐飛灰含碳量華能南通電廠中的應(yīng)用[J].電站輔 機(jī)2000(1):32-37.和機(jī)械損失來調(diào)整煤粉細(xì)度。常規(guī)的優(yōu)化試驗包括:ZHOU Li-qing, HU Chi-chang, GU Tong, et al. Operation oplimization變煤種試驗、磨煤機(jī)投停方式試驗、燃燒器負(fù)荷分配of circulating water pump and its application in Huaneng Nantong和投停方式試驗、配風(fēng)方式試驗及負(fù)荷特性試驗等,PowerPlant [J]. Auxiliary Machine in Power Plant, 200,1): 32- -37.目的是確定鍋爐的最佳運行參數(shù)，并使鍋爐經(jīng)常運[3]胡洪華,于新穎，趙 毅,等.上海外高橋電廠2號機(jī)組鍋爐給.行在最佳參數(shù)下。鍋爐運行優(yōu)化不僅是降低全廠發(fā)水泵優(yōu)化運行試驗研究[J].水泵技術(shù),999 (2):29-32.電煤耗潛力最大的項目，還關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定性和HU Hong-hua, YU Xin-ying, ZHAO Yi, et al. Research on operation安全性。鍋爐優(yōu)化運行技術(shù)的總體特點是難度較大，optimization of fedwater pump of unit No.2 in Shanghai Waigaoqiao但可能取得的經(jīng)濟(jì)價值相對也較大。Power Plant[J ]. Pump Tehnology, 1999 (2):29-32.雖然鍋爐運行優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用超出了SIS涵蓋[4]蔡文,呂建林,張 捷.125 MW機(jī)組汽輪機(jī)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運行的范圍，因此取得的收益也不能完全算作SIS的收[J].江西電力000.24(1):23-24.益。但SIS的建設(shè)有助于提高鍋爐優(yōu)化運行試驗的CAI Wen, IU Jianlin, ZHANG Jie. Economic and optimized效率,縮短試驗周期,有利于電廠鍋爐運行中常見問operation of 125 MW steam turbine [J]. Jiangxi Electric Power, 2000,題的解決,如結(jié)焦和落焦、熱偏差大、飛灰顆粒大、可24(1):23-24.燃物含量高等。因此,從提高全廠安全性和經(jīng)濟(jì)效益(責(zé)任編輯呂玲Worthiness analysis concerning investment in SISGUO Yong, YANG Bo, LI Zheng(Department of Thermal Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084 ,China)Abstract: SIS has become one of the key projects of power plant informatization. For it is relatively costly in both exploitation andapplication and shares a higher proportion in total capital cost, it is ncessary to discus the worthiness of investment in SIS provided thatessential funtions of SIS are achieved. The author concludes that the proft中國煤化工: aplication exploitationbased upon SIS database platform, espeially the application of operatinthe up-to-date operationoptimization technologies of boiler soot blowing system, circulating coolingYHCNMHGsteam turbine etc., it isestimated that the investment in SIS of a 000-MW-class power plant will be fllowed by an averaged reduction of 0.5-1.5 ge/kWh in grosscoal consumption, and a generating cost saving of 1-4 mllin RMB anually.Key words: fssil-fired power plant; SIS; operation optimization; profit of investment80