摘要：由于传统诊断方法存在多余的能耗指标，导致发电机组能耗诊断时间延长，基于此，文章提出基于数据挖掘研究30万火力发电厂发电机组能耗诊断方法。在设置发电机组能耗指标的基础上，构建能耗决策表确定能耗属性，完成30万火力发电厂发电机组能耗诊断方法设计。

关键词：数据挖掘；30万火力发电厂；发电机组；机组能耗；能耗诊断；

本文以30万火力发电厂为研究对象，采用互联网、大数据、物联网信息化技术，通过远程采集集团企业各生产现场火电机组实时数据、历史数据和统计数据，进行建模和分析，建立能满足集团以及区域级的节能诊断需求，又能支持对具体机组能耗指标深入计算剖析的系统架构。

1 火电机组节能诊断与能效管理系统建设意义

1.1 节能目标寻优

节能诊断目标值的确定由设计值、优化试验、历史最佳值以及动态寻优、理论推导相结合确定。运用能耗指标评价方法对电厂中的主要设备以不同性能指标进行判断，依据优化试验数据及曲线提供优化运行轨迹，直观明确地引导电厂运行人员沿轨迹进行操作，引导电厂管理人员逐步深入完成对机组和设备的诊断。

1.2 提升智能装备运行科学管理水平

通过综合运用互联网、大数据、物联网等技术，与现代制造业结合，建立能量价值流体系，机组实时的远程节能监控监督、跨地域进行节能管控、全天候进行节能诊断分析。基于大数据分析的火电机组节能诊断与能效管理建立的远程管理平台于2019年上线运行，并应用于8家火电企业共16台机组（6家燃煤、2家燃气联合循环）。应用机组总容量10 320 MW。通过远程服务平台，实现信息技术与电厂专业管理的有效结合，进一步提升智能装备运行科学管理水平。

1.3促进火电机组健康持续发展

开展系统化的火电机组能效管理研究，对现役机组进行节能远程诊断，以提出有针对性的优化调整策略及有效的节能降耗方案，提高机组能源利用效率是促进火电机组健康持续发展的关键。

2体系架构

2.1 逻辑架构

该系统以机组实时运行数据和历史数据为基本数据源，以机组安全与经济运行为主线。原始数据来源于现有的各个外部平台；数据挖掘与分析任务由map-reduce模型、曲线拟合、二叉树查找、Comparator接口、ArrayList集合查找排序、算法模型迭代、递归等方式实现，动态生成优化模型并提供机组运行优化指导决策。

2.2 物理架构

在充分考虑系统运行过程中高效、安全、稳定的基础上，系统采用分布式部署方案，这种方案的特点是Web应用服务器和数据库服务器在物理上相互独立，网络上彼此相连，彼此信息共享，同步运行，在功能上各司其职，协作并行，彼此不干扰。

3 系统功能设计

3.1 数据总线

数据总线按照SIS实时数据库代理服务接口标准化设计，不仅能对SIS系统上传的数据进行合法性校验，还可以接收外部系统发送的满足要求的数据，能够处理大量的并发请求，针对接收的数据能够进行异步处理。一方面针对原始数据实现逐层上传，另一方面将接收到的外部数据路由到数据运算器进行处理。

3.2 能耗评估

（1）通过实时动态计算的厂用电率（分辅机）、供电煤耗率、汽轮机热耗率、锅炉效率，准确判断机组能耗的变化规律，模块化分析引起能耗变化的原因，并指导厂用电的最佳运行方式。

（2）通过实时计算入炉煤低位发热量，计算脱硫系统入口二氧化硫总量、烟气量并经实际运行参数修正，得出浆液循环泵运行方式、供浆量、氧化风需求量及判断该工况下的脱硫系统经济掺烧硫份，指导脱硫系统的浆液循环泵运行方式。

（3）通过实时动态计算各重要辅机的实时电耗和出力变化，比对历史状态，判断重要辅机的设备状态变化趋势。

（4）建立启停机能耗模块（包括耗煤、耗水、耗汽、耗电、寿命折旧等），实时优化机组的启停机方式，指导运行人员最佳方式启停机。

3.3 数据报表系统

（1）数据报表和数据图表

数据图表是反映各项采集数据、优化计算结果及分析统计数据的数值、趋势和分布情况的直观图形和对应表格，可分为数据透视表、饼图、柱状图、线图、仪表盘或动画等，格式灵活，可交互操作。

（2）数据分析预处理

从数据源中提取数据到构建数据仓库的元数据，直至完成元数据的定义和管理的数据仓库建设。数据仓库具有多维数据模型，采用星形模式来连接事实表和维表。

3.4 运行优化

（1）实时动态优化模块

实时性主要体现在以下数值的实时计算：低压缸排汽量、低压缸排汽焓、汽轮机缸效率、最佳真空带、功率-真空曲线、凝汽器性能（主汽轮机和引风机汽轮机）、锅炉效率、汽轮机热耗率、厂用电率（分辅机）、供电煤耗率等参数。以实时计算为基础，并动态修正计算误差，所得优化结果是随机组工况变化而动态变化的、准确的数据，实时指导运行人员以最佳方式运行。

（2）诊断及预测模块。

机能优化能实现凝汽器清洁程度在线实时诊断功能。将实时值与凝汽器高压清洗后的值相比较，当实时值明显偏低时，可及时指导投运胶球清洗系统进行凝汽器的在线清洗。

对真空泵进行在线实时诊断。在机组配置罗茨真空泵的情况下，当正常运行使用罗茨真空泵进行真空维持时，可能存在真空可维持但传热系统受影响的情况。为检验此种情况是否存在以及确认罗茨真空泵运行工况是否良好，可通过相同工况下大小泵切换时凝汽器清洁程度的变化进行数量上的判断。

结语

本文以30万火力发电厂为研究对象，首先计算发电机组能耗指标，其次构建能耗决策表确定能耗属性，在数字挖掘技术下建立机组能耗诊断模型，设计能耗诊断方法减少诊断时间。通过实验可知，新的诊断方法能够缩短诊断所用时间，提高诊断效率。在下一步的研究方案中，可以分析能耗变化情况，对机组耗能和节能的关系加以研究，为可持续发展提供可靠依据。

参考文献：

[1] 刘春芝．热电厂能耗诊断及节能分析[J]．区域供热，2021（2）：72-78.

[2] 曾磊，王发庆，王斌，等．基于大数据挖掘理论的火电机组能耗诊断分析及优化指导系统设计[J]．电工技术，2021（2）：121-123.

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