CN107292523A - 火电机组环保性能的评价方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种火电机组环保性能的评价方法和系统。所述方法包括步骤：获取各个火电机组的烟气数据；计算各个火电机组的烟气数据的指标值；将各个指标值分别与对应的预设限制值进行比较，若指标值超过对应的预设限制值，将对应指标值作为告警参数，并获得所述告警参数对应的告警信息；按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算，根据统计计算结果获得待评价的各个火电机组的烟气参数统计值；将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能。本发明能够对各个火电机组环保性能进行准确评价。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及火电机组环保性能的评价方法和火电机组环保性能的评价系统。
背景技术
加快火电机组环保设施建设，加强对火电机组环保设施运行监管，通过综合考虑环保因素的发电调度优先安排低排放机组，从而调动火电厂降低排放污染物水平的积极性，促进环保设施投运是电力行业的重要措施。因此提供一种可以评价各个火电机组环保性能的方法显得尤为重要。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种火电机组环保性能的评价方法和系统，能够对各个火电机组环保性能进行准确评价。
一种火电机组环保性能的评价方法，包括步骤：
获取各个火电机组的烟气数据，其中所述烟气数据包括脱硫装置的烟气数据、脱硝装置的烟气数据和除尘装置的烟气数据；
计算各个火电机组的烟气数据的指标值，其中所述指标值包括脱硫指标值、脱硝指标值和除尘指标值；
将各个指标值分别与对应的预设限制值进行比较，若指标值超过对应的预设限制值，将对应指标值作为告警参数，并获得所述告警参数对应的告警信息，其中所述告警信息包括告警的时长和告警的次数；
按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算，根据统计计算结果获得待评价的各个火电机组的烟气参数统计值；
将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能，其中各个火电机组的环保性能用于作为节能环保发电调度中各个火电机组排序的依据。
一种火电机组环保性能的评价系统，包括：
烟气数据获取模块，用于获取各个火电机组的烟气数据，其中所述烟气数据包括脱硫装置的烟气数据、脱硝装置的烟气数据和除尘装置的烟气数据；
指标值获得模块，用于计算各个火电机组的烟气数据的指标值，其中所述指标值包括脱硫指标值、脱硝指标值和除尘指标值；
告警信息获得模块，用于将各个指标值分别与对应的预设限制值进行比较，若指标值超过对应的预设限制值，将对应指标值作为告警参数，并获得所述告警参数对应的告警信息，其中所述告警信息包括告警的时长和告警的次数；
统计模块，用于按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算，根据统计计算结果获得待评价的各个火电机组的烟气参数统计值；
环保性能评价模块，用于将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能，其中各个火电机组的环保性能用于作为节能环保发电调度中各个火电机组排序的依据。
上述火电机组环保性能的评价方法和系统，从火电厂的火电机组采集脱硫、脱硝、除尘等烟气重要参数，计算烟气数据的指标值，并获得告警信息，对指标值和告警信息进行统计分析，然后根据统计分析的数据对各个火电机组的环保性能进行评价，实现对火电厂烟气排放信息的在线监测，该评价结果作为节能环保发电调度各个火电机组排序的依据，直接应用到发电调度中，电网公司优先安排低排放机组，从而调动火电厂降低排放污染物水平的积极性，促进火电厂实现超低排放。
附图说明
图1为一实施例的火电机组环保性能的评价方法的流程示意图；
图2为一实施例的一体化采集装置采集烟气数据的示意图；
图3为一具体实施例的火电机组发电调度方法的流程示意图；
图4为一实施例的火电机组环保性能的评价系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
如图1所示，一种火电机组环保性能的评价方法，包括步骤：
S110、获取各个火电机组的烟气数据，其中所述烟气数据包括脱硫装置的烟气数据、脱硝装置的烟气数据和除尘装置的烟气数据；
S120、计算各个火电机组的烟气数据的指标值，其中所述指标值包括脱硫指标值、脱硝指标值和除尘指标值；
S130、将各个指标值分别与对应的预设限制值进行比较，若指标值超过对应的预设限制值，将对应指标值作为告警参数，并获得所述告警参数对应的告警信息，其中所述告警信息包括告警的时长和告警的次数；
S140、按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算，根据统计计算结果获得待评价的各个火电机组的烟气参数统计值；
S150、将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能，其中各个火电机组的环保性能用于作为节能环保发电调度中各个火电机组排序的依据。
上述火电机组环保性能的评价方法可以通过相应的程序实现，程序可以运行在电网公司的服务器中。该方法能够对各个火电机组的环保性能进行评价，实现对火电厂烟气排放信息的在线监测，该评价结果作为节能环保发电调度各个火电机组排序的依据，直接应用到发电调度中，电网公司优先安排低排放机组，从而调动火电厂降低排放污染物水平的积极性，促进火电厂实现超低排放。下面对该方法的各个步骤进行详细介绍。
在步骤S110中，环保性能反映了火电机组所排放污染物的水平，环保性能好意味着火电机组所排放污染物低，环保性能差意味着火电机组所排放污染物高。为了评价各个火电机组的环保性能，首先需要获取各个火电厂中火电机组的烟气数据。火电机组包括脱硫装置、脱硝装置、除尘装置、DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)系统及其他控制系统等。获取火电机组的烟气数据，即获取脱硫、脱硝、除尘、DCS系统及其它控制系统的数据。
为保证采集数据的及时性、准确性，在一个实施例中，获取各个火电机组的烟气数据可以包括：通过一体化采集装置从各个火电机组的脱硫装置、脱硝装置和除尘装置等装置中采集烟气数据。一体化采集装置可以采用现有技术中已有的装置，一体化采集装置支持多种通讯协议、支持多种DCS、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制系统、支持远程管理、支持跨越单向物理装置隔离。
如图2所示，一体化采集装置直接从火电厂的脱硫、脱硝、除尘、DCS系统及其它控制系统采集数据，通过调度数据网将烟气数据传输至电网公司，由电网公司统一进行火电机组烟气参数一体化的采集和分析，改变传统技术中采集、计算分析分别处理的现状，减少重复建设。上述方法可以运行在图2所示的分析装置中，监视装置主要用于监视是否有提示的报警信息等，存储装置用于存储采集的数据以及分析装置所分析获得的数据。
采集的烟气数据的类型有很多，例如，采集的烟气数据包括：脱硫、脱硝、除尘、烟囱等装置出入口烟气SO2浓度、NOX浓度、烟尘浓度、含氧量、温度、流量，重要设备耗电量，脱硝剂、脱硫剂消耗量，机组实时负荷，机组发电量等数据。
在步骤S120中，接收采集上来的数据包，进行解析后每周期实时回写测点数据到实时数据库。在一个实施例中，获取各个火电机组的烟气数据之后，计算各个火电机组的烟气数据的指标值之前，还包括：对获取的各个火电机组的烟气数据进行清洗，并将清洗后的各个烟气数据分别与对应的设定范围进行比较，若不在设定范围内，将对应的烟气数据剔除。
对数据进行清洗的方式有很多，可以根据数据特性选取合适的处理方法。例如，在一个实施例中，对获取的各个火电机组的烟气数据进行清洗包括：对获取的各个火电机组的烟气数据进行稳定工况判别、冗余检测和相关性检测等一系列数据检测方法。稳定工况判断原理：在连续的预设时间内，例如20min(分钟)内，各主要参数的最大离均差或最大相对离均差不大于所规定的限值即为稳态工况。冗余检测用于数据错误检测与错误校正。相关性检验是对变量之间是否相关以及相关的程度所进行的统计检验。稳定工况判别、冗余检测和相关性检测等一系列数据检测方法可以根据现有技术中已有的方式实现。
将数据检测结果存储进关系数据库对数据剔除，当对应的电厂出现的数据偏大、偏小或完全脱离了实际情况的时候，根据实际情况对这个时间段的数据进行删除，使得获取的数据处于一个合理的范围，以排除异常数据对后续指标值计算产生的影响。
对烟气数据实时计算，计算的周期可以根据实际需要进行设定，例如按照10秒的周期自动进行相应的计算。对烟气数据实时计算主要是实时计算机组脱硝、脱硫和除尘的指标值。例如，计算的指标值(即实时计算数据)包括：脱硝效率、脱硫效率、除尘效率、脱硫耗电量、脱硝耗电量、除尘耗电量、脱硫耗电率、脱硝耗电率、除尘耗电率、脱硫量、脱硝量、除尘量等。上述指标值的具体计算方式可以采用现有技术中已有的方式实现，例如脱硝效率为脱硝系统投运后脱除的NOx浓度(C1-C2)与未经脱硝前烟气中NOx浓度(C1)的百分比。上述指标值数据的计算过程透明可见，可根据需求进行的实时的增加、删除和修改，而且计算步骤可逐步追踪，计算的过程数据有底可查。
在步骤S130中，对实时计算参数(各个指标值)分别进行告警限制值的设定，当参数超过限制值时，系统对告警的情况进行信息提示。告警的提示方式包括颜色提示和声音提示等。当参数超过限制值时，还将该参数作为告警参数，记录该告警参数的告警信息，告警信息包括实时测点及性能指标告警的开始时间、结束时间、告警的次数等相关信息。告警的开始时间和结束时间即为告警的时长，告警的开始时间为参数刚开始超过限制值的时间，告警的结束时间为参数由超过限制值变为低于限制值的时间。告警的次数为参数超过限制值的次数。例如，告警参数包括：排放参数：烟气SO2浓度、NOX浓度、烟尘浓度等；设备参数：脱硝装置非同步投运、脱硫装置非同步投运、除尘装置非同步投运等。告警信息包括：烟气SO2浓度超标排放次数、SO2浓度超标排放时长、脱硫装置非同步投运时长、脱硫装置非同步投运率等等。
在步骤S140中，机组的负荷工况变化范围很大。负荷作为机组最重要边界条件，它的变化会引起机组很多运行参数的变化。传统的工况划分方法往往是选择机组的几个典型负荷点作为典型工况进行研究，如50％、70％、80％、90％等的负荷工况。目前电厂经常面对诸如环保约束变化等情况，典型负荷不一定是其常见的运行工况。为解决以上问题，提出从机组历史数据中分析该机组常见的运行工况，采用聚类算法进行自然划分。即在一个实施例中，按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算之前，还包括：采用聚类算法对火电机组运行过程中产生的历史数据进行工况划分。聚类算法可以根据采用现有技术中已有的聚类算法，例如K-means聚类算法等。
针对实时计算和告警计算的结果进行各种工况的统计计算，将实时计算结果(各个指标值)和告警计算结果(告警信息)按照划分的工况分别进行统计计算，以供后续的烟气参数定量定性分析使用。以实时计算结果的统计为例，统计的某一工况下的数据包括：统计期内脱硝效率、脱硫效率、除尘效率、脱硫耗电量、脱硝耗电量、除尘耗电量、脱硫耗电率、脱硝耗电率、除尘耗电率、脱硫量、脱硝量、除尘量等。以告警计算结果的统计为例，统计的某一工况下的数据包括：统计期内烟气SO2浓度超标排放次数、SO2浓度超标排放时长、脱硫装置非同步投运时长、脱硫装置非同步投运率等。
在步骤S150中，本发明烟气参数的考核评价分析方法为定性分析和定量分析两种，在一个实施例中，将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能包括：
S1501、检测各个火电机组的烟气参数是否低于所述基准值；
S1502、若低于，判定对应的火电机组的环保性能合格；若不低于，判定对应的火电机组的环保性能为不合格。
基准值为判断是否满足环保排放要求的所设定的值，也即是国家规定的环保排放值。上述进行的是烟气排放数据是否满足环保排放的要求的定性分析。若火电机组的烟气排放数据满足环保排放的要求，则确定火电机组的污染排放满足要求，在后续的发电调度过程中可以考虑满足污染排放要求的火电机组。若火电机组的烟气排放数据不满足环保排放的要求，则直接确定该火电机组的污染排放不满足要求。在后续的发电调度过程中可以不予考虑不满足污染排放要求的火电机组，促使这些火电厂进行整改，从而降低火电厂的污染物排放。
在排放合格的基础上，还可以进行定量的评价分析，所以，在一个实施例中，在判定对应的火电机组的环保性能合格之后，还包括：计算所述火电机组的烟气参数统计值与所述基准值的差值，根据所述差值得出各个火电机组的环保性能的评分，所述评分的高低与所述差值的大小为正比例关系。
比排放限制值低得越多评分越高，评分越高意味着火电机组的环保性能越好，具体的分值可以根据用户实际需要进行确定。得到各个火电机组的环保性能后，再在此基础上对各个火电机组的发电调度进行排序，该排序直接应用发电调度中，发电调度优先安排环保性能高(即污染排放低)的火电机组，降低火电厂的污染物排放，并可树立标杆，激发电厂挖掘自身超低排放的潜力。
为了更好地理解本发明，下面结合一个具体实施例对该方法应用进行介绍。
S1、通过一体化采集装置直接从电厂的脱硫、脱硝、除尘及DCS系统等中采集实时烟气数据；
S2、接收采集上来的数据包(实时烟气数据)，进行解析后每周期实时回写测点数据到实时数据库，对获取的数据包测点数据进行稳定工况判别，冗余检测，相关性检测等一系列数据检测方法，将数据检测结果存储进关系数据库对数据剔除，当对应的电厂出现的数据偏大、偏小或完全脱离了实际情况的时候，根据实际情况对这个时间段的数据进行对应的数据删除，使得统计的数据处于一个合理的范围；
S3、对获取的实时烟气数据进行实时计算，获得脱硝、脱硫和除尘等的指标值；
S4、对获得指标值进行超限计算，对于告警的指标值用颜色和声音进行提示，并能对实时测点及性能指标告警的开始时间、结束时间、告警的次数等超限信息进行记录；
S5、根据划分的工况对指标值进行统计，并对统计的结果进行保存；
S6、根据划分的工况对告警信息进行统计，并对统计的结果进行保存；
S7、比较统计的实际值(S5和S6所统计的数据)与基准值，根据读取的评分规则对各火电机组的环保性能(即污染物排放)进行评分，评分规则为定量分析和定性分析，定性分析是烟气排放数据是否满足环保排放的要求，在排放合格的基础上，进行定量的评价分析，比排放限制值低得越多评分越高；
S8、根据读取的排序规则对火电机组的发电调度进行排序，排序规则为得分越高，越优先安排发电调度；
S9、将发电调度排序的结果进行保存，结束。
基于同一发明构思，本发明还提供一种火电机组环保性能的评价系统，下面结合附图对本发明系统的具体实施方式做详细描述。
如图4所示，一种火电机组环保性能的评价系统，包括：
烟气数据获取模块110，用于获取各个火电机组的烟气数据，其中所述烟气数据包括脱硫装置的烟气数据、脱硝装置的烟气数据和除尘装置的烟气数据；
指标值获得模块120，用于计算各个火电机组的烟气数据的指标值，其中所述指标值包括脱硫指标值、脱硝指标值和除尘指标值；
告警信息获得模块130，用于将各个指标值分别与对应的预设限制值进行比较，若指标值超过对应的预设限制值，将对应指标值作为告警参数，并获得所述告警参数对应的告警信息，其中所述告警信息包括告警的时长和告警的次数；
统计模块140，用于按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算，根据统计计算结果获得待评价的各个火电机组的烟气参数统计值；
环保性能评价模块150，用于将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能，其中各个火电机组的环保性能用于作为节能环保发电调度中各个火电机组排序的依据。
在一个实施例中，所述环保性能评价模块150检测各个火电机组的烟气参数是否低于所述基准值；若低于，判定对应的火电机组的环保性能合格；若不低于，判定对应的火电机组的环保性能为不合格。
在一个实施例中，所述环保性能评价模块150在判定对应的火电机组的环保性能合格之后，还计算所述火电机组的烟气参数统计值与所述基准值的差值，根据所述差值得出各个火电机组的环保性能的评分，所述评分的高低与所述差值的大小为正比例关系。
在一个实施例中，所述烟气数据获取模块110通过一体化采集装置从各个火电机组的脱硫装置、脱硝装置和除尘装置等装置采集烟气数据。
在一个实施例中，火电机组环保性能的评价系统还包括连接在所述烟气数据获取模块110与所述指标值获得模块120之间的数据清洗和剔除模块160，所述数据清洗和剔除模块160对获取的各个火电机组的烟气数据进行清洗，并将清洗后的各个烟气数据分别与对应的设定范围进行比较，若不在设定范围内，将对应的烟气数据剔除。
上述火电机组环保性能的评价系统其它技术特征与上述火电机组环保性能的评价方法的技术特征相同，在此不予赘述。
上述火电机组环保性能的评价方法和系统，与现有技术相互比较时，具备以下优点：
1、一体化的数据采集，将脱硫、脱硝、除尘系统的烟气数据采集传输至电网公司；统一的数据分析、集约化的数据展示和应用，改变当前采集、计算分析分别处理的现状，减少重复建设；
2、对火电厂烟气参数进行定性和定量的分析，同时将分析结果应用于发电调度，发电调度优先安排低排放机组，降低火电厂的污染物排放，
3、通过监测火电厂烟气参数并进行分析，可树立标杆，激发电厂挖掘自身超低排放的潜力。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种火电机组环保性能的评价方法，其特征在于，包括步骤：
获取各个火电机组的烟气数据，其中所述烟气数据包括脱硫装置的烟气数据、脱硝装置的烟气数据和除尘装置的烟气数据；
计算各个火电机组的烟气数据的指标值，其中所述指标值包括脱硫指标值、脱硝指标值和除尘指标值；
将各个指标值分别与对应的预设限制值进行比较，若指标值超过对应的预设限制值，将对应指标值作为告警参数，并获得所述告警参数对应的告警信息，其中所述告警信息包括告警的时长和告警的次数；
按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算，根据统计计算结果获得待评价的各个火电机组的烟气参数统计值；
将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能，其中各个火电机组的环保性能用于作为节能环保发电调度中各个火电机组排序的依据。
2.根据权利要求1所述的火电机组环保性能的评价方法，其特征在于，将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能包括：
检测各个火电机组的烟气参数是否低于所述基准值；
若低于，判定对应的火电机组的环保性能合格；若不低于，判定对应的火电机组的环保性能为不合格。
3.根据权利要求2所述的火电机组环保性能的评价方法，其特征在于，在判定对应的火电机组的环保性能合格之后，还包括：
计算所述火电机组的烟气参数统计值与所述基准值的差值，根据所述差值得出各个火电机组的环保性能的评分，所述评分的高低与所述差值的大小为正比例关系。
4.根据权利要求2所述的火电机组环保性能的评价方法，其特征在于，获取各个火电机组的烟气数据包括：
通过一体化采集装置从各个火电机组的脱硫装置、脱硝装置和除尘装置采集烟气数据。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的火电机组环保性能的评价方法，其特征在于，获取各个火电机组的烟气数据之后，计算各个火电机组的烟气数据的指标值之前，还包括：
对获取的各个火电机组的烟气数据进行清洗，并将清洗后的各个烟气数据分别与对应的设定范围进行比较，若不在设定范围内，将对应的烟气数据剔除。
6.根据权利要求5所述的火电机组环保性能的评价方法，其特征在于，对获取的各个火电机组的烟气数据进行清洗包括：
对获取的各个火电机组的烟气数据进行稳定工况判别、冗余检测和相关性检测。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的火电机组环保性能的评价方法，其特征在于，按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算之前，还包括：
采用聚类算法对火电机组运行过程中产生的历史数据进行工况划分。
8.一种火电机组环保性能的评价系统，其特征在于，包括：
烟气数据获取模块，用于获取各个火电机组的烟气数据，其中所述烟气数据包括脱硫装置的烟气数据、脱硝装置的烟气数据和除尘装置的烟气数据；
指标值获得模块，用于计算各个火电机组的烟气数据的指标值，其中所述指标值包括脱硫指标值、脱硝指标值和除尘指标值；
告警信息获得模块，用于将各个指标值分别与对应的预设限制值进行比较，若指标值超过对应的预设限制值，将对应指标值作为告警参数，并获得所述告警参数对应的告警信息，其中所述告警信息包括告警的时长和告警的次数；
统计模块，用于按照预先划分的工况分别对各个指标值以及告警信息进行统计计算，根据统计计算结果获得待评价的各个火电机组的烟气参数统计值；
环保性能评价模块，用于将各个火电机组的烟气参数统计值与设定的满足环保排放要求的基准值进行比较，根据比较结果确定各个火电机组的环保性能，其中各个火电机组的环保性能用于作为节能环保发电调度中各个火电机组排序的依据。
9.根据权利要求8所述的火电机组环保性能的评价系统，其特征在于，
所述环保性能评价模块检测各个火电机组的烟气参数是否低于所述基准值；若低于，判定对应的火电机组的环保性能合格；若不低于，判定对应的火电机组的环保性能为不合格；
和/或，
所述环保性能评价模块在判定对应的火电机组的环保性能合格之后，还计算所述火电机组的烟气参数统计值与所述基准值的差值，根据所述差值得出各个火电机组的环保性能的评分，所述评分的高低与所述差值的大小为正比例关系。
10.根据权利要求8或9所述的火电机组环保性能的评价系统，其特征在于，所述烟气数据获取模块通过一体化采集装置从各个火电机组的脱硫装置、脱硝装置和除尘装置采集烟气数据。
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