SIS投资价值分析

第38卷第3期中国电力Vol. 38, No.3电力自动化2005年3月ELECTRIC POWERMar.2005SIS投资份值分析郭勇,杨波,李政(清华大学热能工程系,北京100084)葡要:厂级监控信息系统(SIS) 建设已逐步成为电厂信息化建设的重点项目。由于SIS的开发实施费用相对昂贵，在全部投资中所占比例也较高，因此，有必要在SIS基本功能得到实现的假设前提下，对SIS的投资价值进行分析。SIS的投资收益水平取决于在SIS数据平台上进行的二次开发程度，特别是运行优化技术应用水平的高低。根据当前锅炉吹灰系统、循环水系统、给水泵组及汽轮机运行方式等的优化技术的发展水平，估算SIS可能取得的投资收益是:在百万千瓦级电厂建设SIS,全年平均发电标准煤耗可降低0.5~1.5g/(kW.h)，可节约发电成本100-400万元/a。关键词:火电厂;厂级监控信息系统;优化运行;投资收益中图分类号: TM621; TM769; TK323文献标识码: A文章编号: 1004-9649(2005 )03-0078-03厂花费巨资建设SIS,不应仅是一块发电成本表,还0引言应是一台发电成本分析仪。SIS 应能准确分析出造成成本增大的原因,利用现有的优化运行技术,最大现代大型火电厂无一例外地采用了“单元控制，限度地降低运行成本。如运行优化措施取得的效果全厂管理”的经营模式。在单元控制层(DCS层)和不理想,SIS还应支持“发电成本扰动试验”,即解除经营管理层(MIS层)之间增加SIS层,进行全厂生一些自动控制回路,人工调整机组的运行方式,有计产的实时管理是必然也是必要的。目前,针对SIS的划地改变发电成本。通过发电成本扰动试验,对DCS用途、功能及实施方案等问题进行的研究逐渐增多、的参数控制曲线进行优化，开发出新的运行优化项逐步深人且研究水平不断提高。但就SIS投资价值目。从这个意义上,SIS应能提供在线性能试验功能。开展的研究工作尚显不足。本文尝试从应用的角度，(3)SIS应是一台设备健康状况的“显微镜"。即使SIS对SIS的投资收益及收益实现途径等问题进行探不能判断出设备的剩余寿命，但至少应能准确地判讨,目的是为电厂进行SIS投资的决策提供参考。断出管道、阀门的泄漏程度,换热器的结垢.污染程度,为设备维护决策提供可靠的技术数据。1SIS的作用.2 SIS的投资价值目前,SIS的规划功能尽管提法各异,但内容基本相同。普遍认为SIS应该具备:状态监测、发电煤到目前为止，尚未能全面地对已完成的SIS项耗计算、热力系统经济故障诊断(或耗差分析)、制定目进行较深人的总结和分析,在这种情况下,能用来优化运行策略及提供设备检修建议等功能。SsIs 在直接验证SIS投资价值的实际数据非常有限。因此，电厂应发挥3个层次的作用:(1)SIS首先应当是一对SIS投资价值的探讨在很大程度上是原则性的,块“发电成本核算表”。sIs 计算的发电成本应能像是对SIS投资价值的估算,尽管如此,这项工作仍是热电偶测量的温度一-样准确可靠、可信。这样就可有意义和有价值的。为能将分析的不确定性减小到将发电成本核算表与发电功率表、汽轮机转速表一最低,需做如下约定:起,挂在主控室最显眼的地方,让人随时看到发电成(1)假设目前规划的SIS功能基本能实现,至少本。有了sIS,发电成本不再仅是生产报表中的一个要实中国煤化工故障诊断功能;否则数据，而能成为一个重要的运行监视参数。(2)SIS就s里所指的热力系统应是一台在线的“成本分析仪”或“性能试验机”。电故陴YHCNMHG台的热力系统故障收稿日期: 2004-10-15; 修回日期: 2004-12-30作者简介:郭勇(1969-), 男,江苏镇江人,硕士研究生,从事热力系统故障诊断研究。E-mail: guoyong02@mailstsinghua.edu.cn78第3期郭勇等: SIS投资价值分析电力自动化诊断技术，是状态监测技术、发电经济指标计算技水泵的效率和耗汽量特性，确定给水泵组的最佳运术、耗差分析技术.优化运行技术及设备检修建议技行配置方式。给水泵组在优化方式下运行时,机组的术的综合体系，其内涵远远超出了当前的故障诊断经济性可相对提高0.40%~0.65%田。或耗差分析技术所包涵的范围;3.3 汽轮机运行方式的优化(2)以当前电厂设备的一般配置状况和目前的单元制汽轮机有2种运行方式，即定压方式和优化运行技术水平为讨论的前提条件,不考虑重大滑压方式。一般在定压方式下运行时,汽轮机本身的节能改造项目的实施，也不考虑在SIS建成后,由节流损失和给水泵单耗都较大,机组的经济性较差,新发现的运行优化项目带来的效益。因为,在现阶所以应尽量缩小机组定压运行的负荷区间。在滑压段尚没有统--的方法对SIS可能取得的间接效益方式下运行时,调门的控制方式有2种:全周进汽和进行全面评估。部分进汽。滑压运行工况不同,调门控制方式对机组在百万千瓦级电厂建设SIS，全厂全年的平均经济性的影响程度也不同。汽轮机运行优化的目的发电标准煤耗可降低0.5~1.5g/(kW.h)，可节约发是:(1)通过定压与滑压运行经济性比较,确定定压、电成本100~400万元/a。SIS的投资收益水平,除受滑压运行方式分界点;(2)滑压方式经济性比较;(3)优化运行技术、热力系统故障诊断技术的发展水平确定机组各负荷的最佳运行方式。汽轮机优化运行影响外，,还与各厂的具体情况有关,具有很大的不确技术能实现的平均收益可达49.53 kJ/(kW.h) [煤定性,如机组的具体状态、运行习惯及现有的生产管耗1.7 g/(kW.h )]4]。理水平等。但总体上还是可以根据下列原则对sIS3.4回热 系统的运行优化的投资价值作出判断:(1)SIS数据平台的开发费用目前,对回热系统运行优化开展的研究、试验决定SIS建设成本的高低;(2)在SIS数据平台上进工作很不充分,可利用的成果不多。运行中回热系统行二次开发的水平决定SIS产出效益的多少;(3)运可能出现的问题有:(1)低加疏水系统运行不正常,行优化技术的应用水平决定SIS直接收益的多少。造成大量疏水直接排人凝汽器，影响凝汽器真空;(2)高压加热器无水位运行,使加热器不能进行正常3运行优化技术热交换,同时使蒸汽进人疏水管道,汽液两相流动对管道特别是弯头冲刷严重,既影响设备寿命,又降低3.1循环水系统的运行优化机组热经济性;(3)加热器旁路门内漏,给水(凝结凝汽器真空对机组的发电煤耗有很大影响,在水)的温升不足。回热系统运行优化的主要措施有:其它条件相同时,凝汽器真空每下降133Pa,机组的(1)掌握加热器内空气热阻的变化，即时进行排空;供电煤耗将增加0.18 g/( kW.h)"。从提高发电效率(2)掌握加热器的有效传热面积的变化,即时调整加的角度,希望尽量提高凝汽器的运行真空。当只能采热器水位。用增加循环水流量的方法来提高凝汽器真空时,就文献[4]给出的试验数据具有一定的参考价值，有了最佳运行真空问题。因采用这种方法提高真空，“5号高压加热器水位由原来的运行水位200mm必须付出循环水泵功耗增大的代价，结果会降低机(现场运行表计)提高到400 mm (现场运行表计)位组的供电效率。循环水系统运行优化技术是根据机置,端差减少20C左右,根据相关资料得出降低热组负荷和循环水温度等条件，确定循环泵的运行方耗约18kJ/(kW.h),该位置回热系统运行最经济”。式，目的是以最小的循环泵功耗增量换取最大的发可见，回热系统的运行优化是具有一定节能潜力的电增量。通常是根据循环水优化试验拟合出机组最项目。佳运行真空曲线,编制成循环泵运行调度表,供运行3.5吹灰系统的运行优化中参照执行。锅炉受热面积灰是影响运行安全性和经济性的目前循环水系统优化运行试验能够达到的水平一个重要因素。因此,电厂锅炉全部都配置了吹灰系是,对于只有单泵、双泵或两机三泵3种运行方式的统。蒸汽吹灰系统的特点是:(1)吹灰费用在发电成本循环水系统在优化方式下运行，可提高机组经济性中所占比重较大。通常情况下,吹灰蒸汽耗量占蒸汽约为0.367%(2);对于循环泵叶片转角可调的系统，总产量的1%左右;(2)吹灰费用具有可控性,即能在优化收益还能略有增加。运行中国煤化工行控制;(3)吹灰费3.2给水泵组 的运行优化用在;比例相对较大。因通常情况下电厂运行规程要求，当机组负荷大此,吹HCNMHG较大的项目。于或等于50%时2台汽动泵运行;在小于50%负荷目前，几乎所有电厂都采用基于运行经验的定时,单台汽动泵运行,另一台处于备用状态。给水泵时吹灰管理模式。这种管理模式的缺点是缺乏必要的运行优化是根据机组负荷、主机的运行方式及给的灵活性,造成过度吹扫或吹扫不足。从经济性和安79'电力自动化中国电力.第38卷全性的角度考虑,定时吹灰管理模式的主要缺点是:来讲,sIs也能发挥相当的作用。(1)过度吹灰浪费吹灰蒸汽,额外增加受热面金属损失，缩短管束的使用寿命;(2)吹灰不足,导致排烟损4结语失增大,额外增加受热面金属的高温腐蚀量。凭经验很难制定出最优化的吹灰方案，所以需(1)SIS的投资收益取决于在SIS数据平台上进进行可视化、智能化的吹灰优化。可视化吹灰是根据行的二次开发程度，特别是运行优化技术应用水平运行中受热面积灰的实际程度即受热面的洁净程度的高低;(2)运行优化技术和sIS的建设既相互制约,或污染程度决定是否进行吹灰的运行模式;智能化又相辅相成;(3)由于缺乏高效的试验手段,目前在吹灰是在可视化基础上,根据“能量损耗最小原则”总体.上,运行优化技术还不十分成熟,技术进步空间计算锅炉单个受热面的最佳吹扫周期，然后制定吹较大,节能降耗的潜力也较大。SIS的建设可提供高灰方案。智能化吹灰不仅需要较准确的积灰监测,还效的在线试验手段，可推进现有优化项目的技术进需要预先假定受热面积灰的增长模型，是一种更高步,进一步挖掘节能潜力,还有可能增加新的运行优级的积灰管理模式。目前优化吹灰技术的应用还不化项目。广泛,其中一个原因是缺少运行实时数据的支持,不能充分开展相关的研究。SIS建成后将推动优化吹参考文献:灰技术的发展,也将因此获得更高的投资收益。3.6 锅炉运行优化技术[1]程前义,孙缇. 300MW火电机组的经济运行探讨[J].湖北电目前常用的锅炉运行优化措施包括:(1)燃烧调力，2001, 25<(4):58- -60.整，即对锅炉燃烧配风和燃烧组织进行优化;(2)风CHENG Qian-yi, SUN Ti. A discussion on econonic operating of量调整，即根据排烟热损失和机械损失来调整炉膛thermal power unit[J]. Hu Bei Electrie Power, 2001,25(4): 58-60.出口过量空气系数和燃烧总风量;(3)煤粉细度调[2]周利庆胡炽昌,顾彤, 等。循环水泵运行方式优化方法及其在整，即在风量调整的基础上，根据锅炉飞灰含碳量华能南通电厂中的应用[J].电站辅 机2000(1):32-37.和机械损失来调整煤粉细度。常规的优化试验包括:ZHOU Li-qing, HU Chi-chang, GU Tong, et al. Operation oplimization变煤种试验、磨煤机投停方式试验、燃烧器负荷分配of circulating water pump and its application in Huaneng Nantong和投停方式试验、配风方式试验及负荷特性试验等,PowerPlant [J]. Auxiliary Machine in Power Plant, 200,1): 32- -37.目的是确定锅炉的最佳运行参数，并使锅炉经常运[3]胡洪华,于新颖，赵 毅,等.上海外高桥电厂2号机组锅炉给.行在最佳参数下。锅炉运行优化不仅是降低全厂发水泵优化运行试验研究[J].水泵技术,999 (2):29-32.电煤耗潜力最大的项目，还关系到生产的稳定性和HU Hong-hua, YU Xin-ying, ZHAO Yi, et al. Research on operation安全性。锅炉优化运行技术的总体特点是难度较大，optimization of fedwater pump of unit No.2 in Shanghai Waigaoqiao但可能取得的经济价值相对也较大。Power Plant[J ]. Pump Tehnology, 1999 (2):29-32.虽然锅炉运行优化技术的应用超出了SIS涵盖[4]蔡文,吕建林,张 捷.125 MW机组汽轮机优化经济运行的范围，因此取得的收益也不能完全算作SIS的收[J].江西电力000.24(1):23-24.益。但SIS的建设有助于提高锅炉优化运行试验的CAI Wen, IU Jianlin, ZHANG Jie. Economic and optimized效率,縮短试验周期,有利于电厂锅炉运行中常见问operation of 125 MW steam turbine [J]. Jiangxi Electric Power, 2000,题的解决,如结焦和落焦、热偏差大、飞灰颗粒大、可24(1):23-24.燃物含量高等。因此,从提高全厂安全性和经济效益(责任编辑吕玲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中国煤化工: 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