发电厂节能设计探讨

摘要：发电厂承担着生产和输送能源的作用，是我国的支柱产业之一，尤其是在我国的经济不断发展，产业规模不断扩大的当今社会中，发电厂的作用进一步凸显了出来。与此同时，世界各国也面临着严峻的能源危机，为了有效的应对这一危机，在发电厂的运行过程中必须更加重视节能设计。对发电厂进行节能设计不仅能够实现对资源的节约，还能有效的降低生产成本，提升生产效率。

关键词：发电厂；节能设计；能耗

节能设计是当前发电厂发展的主要趋势。当前先进科学技术手段能够从一定程度上减少发电厂的能源消耗，但不同发电厂的生产状况和要求都有所不同，需要对节能技术进行一定的调整和改善。当前，我国大多数的发电厂都开始逐渐推行节能设计，但由于尚处于起步阶段，发电厂的能耗仍然较大。根据当前的发电厂能耗状况及国内外的技术发展形势，对发电厂的节能设计方法和措施进行了深入的分析。

1发电厂的机组能耗分析

1.1机组未能达到最佳的设计优化水平

当前，我国大多数的发电厂采用了先进的超临界机组进行发电，但对相关的运行方式还没有完成掌握，生产技术也未成熟，还需要在今后进行进一步的研究和实践。一些发电厂在前期的施工投入较少，机组的设计十分仓促，因此不符合实际生产的要求，机组各个系统和零部件之间协调状况也没有达到标准，整体的生产效益也不高。

1.2机组的负荷率较低

我国大多数的发电厂仍然采用了传统的电网构建方式，一些发电厂虽然对电网进行了更新，但在电网调度模式上仍然采用了传统的方式。这种传统的调度方式容易使机组的负荷率降低，从而影响机组的正常运行。

2发电厂节能系统功能性需求

2.1数据过滤

发电厂节能系统主要采用了DCS系统，这一系统的一大特点就是参数每秒都要变化一次，而与之相对应的监测系统也必须保持此频率，才能确保监测结果的准确性。为此，需要对参数进行一定的预处理，从而使得参数在保持同样趋势的状况下，能够尽量减少波动，同时提高参数的时效性。对数据进行有效的过滤能够起到这一作用。数据过滤分为实时数据过滤和历史数据过滤两种形式。实时数据过滤是在机组实际运行的过程中，对机组的仪表、传感器等设备进行检测。在实时监测的过程中往往会发现较多的数据错误，这些数据无法反映出设备运行的真实状况，因此会导致监测结果的失真。为了确保数据的真实性，在设备运行的过程中进行实时数据过滤是十分必要的。历史数据过滤是对设备以往运行的数据进行检测和分析，并将其中的错误信息进行排除。历史数据只能反映设备以往的运行状况，而无法与当前的运行状况结合起来，因此对于调整设备当前的运行状况不能起到直接的作用。但通过对历史数据的观测和过滤，能够得出设备运行的趋势和常见的运行故障，从而更好的判断设备当前的运行状况。

2.2生产监控

生产监控主要是针对发电厂生产过程的监控过程，其中包括流程监控和性能监控等几个环节。生产监控中有以下几个关键环节：监控指标管理；监控权限管理；问题警报；多样化监控；日常监管；数据报表；数据分析等。

2.3能耗分析导航

能耗导航的过程是将机组的能耗情况通过图形、表格等方式直观有效的展现出来。图表中的内容通常包括对颗粒度的分析、机组的分类等。通过对这些图表的研究可以快速的找到一些异常的数据信息，并且按照这些数据的重要程度进行排序，并形成相应的解决方案。还可以将这些图表进行一定的整理分析，形成一个完善的数据库，这样就能对设备机组的状况进行更快速高效的分析。

2.4操作模式寻优

操作模式寻优需要先对历史数据进行一定的分析，从中找出具有价值的数据，例如机组符合、循环水等。进行操作模式寻优有一定的条件约束，如负荷必须保持稳定，通常需要持续20分钟左右，波动幅度则要保持在5%以内。记录相似运行状态下参数的极值，并记录下数据产生的时间。对数据求平均值，并进行存档记录，当再次出现相同的数据时，将此数据与历史数据进行对比。

2.5安全考核

安全考核的内容可以分为几个方面，如专业考核、数据考核、重点考核等。对于考核得到的数据要进行及时的记录，包括参数的极值、阈值等。参数属性表述参数的从属信息,包括所属设备、专业、是否关键、是否易超限、个人、创建日期、其他等。

3发电厂节能系统非功能性需求

发电厂节能系统的非功能性需要主要是指系统的软件属性和软件环境等条件。非功能性需要强调的是准确性和可靠性。具体的要求有以下几个方面：

3.1数据标准要求

要实现数据的标准化就需要对数据进行编码，并确保编码和功能的一致，提高数据间的关联性。在进行数据的监控时要符合数据的提取和流程要求，生成数据的时间应当控制在10秒以内。

3.2易掌握性需求

用户的界面设置应当符合人性化的特征，使用户能在较短的时间内获取需要的信息。界面的设置应当简洁、清晰，便于用户的理解和使用，还要能进行方便的修改。

3.3完整性需求

系统必须有完善的功能，只有这样才能为用户提供高效、高质量的服务。基本的功能包括数据管理、用户管理、权限管理等。系统应当具备良好的包容性和延展性，当100人同时在线时也应当具有良好的运行状况。页面的反应速度要快，数据处理的时间要控制在15秒内。

3.4稳定性需求

系统应当能够长时间保持稳定高效的运行，这就要求系统具有较好的容错性，当系统中的某个部件出现错误时。整体系统仍然能够继续运行。系统中还要包括一定的安全防护设备，能够抵御外部的攻击和入侵，并对用户的身份进行有效的核实。

3.5业务可扩展性需求

在进行节能系统的设计时，应当考虑到后期功能和业务的拓展，并且方便日后的维护。

4发电厂节能系统的目标

发电厂节能系统设计的最终目的是设计和开发出能够实现节能优化目标的机组。在这一过程中，需要根据以往的生产经验和数据建立起一个完善的数据库，为日后系统的运行提供一定的参考和指导。其次，还要形成一套完善的监督管理制度，对发电厂生产运行的各个过程进行全面的监管和考察，从细节入手，提高节能的效果及管理的质量，并对生产过程进行优化。在系统中还应当包括一些基础的装置，如模型管理装置、数据过滤装置、模型配置装置。

5发电厂节能系统功能架构设计

5.1计划管控

计划管控主要是针对计划部门、运行部门和生产部门设计的。计划管控的作用就是对计划的执行状况进行有效的监控，并将计划的执行情况进行汇总和记录。若发现计划没有有效的执行，则要找到相关的负责人员进行询问。

5.2能耗管控

能耗管控的作用部门主要是运行部门和生产部门。能耗管控能够对计划没有及时完成的原因进行深入全面的分析，并根据实际的生产状况，对运行机制进行合理的调节。通过这一模块的应用，还能对运行人员的工作过程进行监控，达到控制能耗的作用。

5.3测点管控

这一模块的主要作用对象是现场运行的机组。当机组出现故障时，通过对现场的分析能够及时的发现机组中的故障点，并制定相应的解决方案。通过测点的管控还能建立起相应的数据库，从而提高后续检测的效率。

5.4运行优化

运行优化是在设备运行的过程中对其运行状况进行跟踪和管理。这一过程的监控是分阶段进行的，并能够对产生的结果进行全面的分析，从而实现对模型的优化。该模块还能对检测过程中的各种信息进行汇总和分析，并为用户提供一定的解决方案以供参考。此外，还能对机组性能的影响因素进行总结和分析，便于用户了解设备的状况。用户在掌握了这些信息之后，就能决定是否需要对设备进行大范围的检修。通过对历史数据的调取，可以对设备运行的历史进行掌握，从而对检修方案进行一定的调整。采用这一模块还能对不同时期的检修效果进行对比，从而确定此次检修的质量，形成有效的反馈。

5.5安全管控

安全管控具有警报的功能，能够在故障发生时第一时间通知检修人员。检修人员可以根据警报的类型判断设备中存在的故障，并采取有效的措施进行解决。安全管控还会自动记录辅助机的运行状况，从而提高对生产现场的管理，使得设备的运行更加的高效、稳定。在机组启动、关闭等关键过程中，安全管控还能形成直观、准确的曲线图形，一旦发现参数中存在错误，就进行警报。此外，对备用设备也要进行及时的检查，防止在需要更换备用设备时出现问题。

5.6环保管控

环保管控这一模块能够为用户提供直观可靠的环保数据。当检测到数据异常时，就会产生警报。一些重要的数据还具有提前预警的功能，从而能够更好的帮助管理人员制定全面的排放物监管计划、完善环保系统、降低生产成本。

5.7绩效考核

将节能工作与绩效结合起来，能够有效的提高工作人员的节能意识，增强其工作责任感和积极性。

6发电厂节能系统安全性设计

6.1应用系统安全性设计

应用系统安全性主要分为四个方面，分别是系统级安全、程序资源访问控制安全、功能性安全、数据域安全。系统级安全包括对IP的控制、登录时间的控制和登录次数的控制等。程序资源访问控制安全则能从用户角度对用户界面进行安全管理，通过程序资源的管理能够使用户界面上仅出现菜单和有限的权限。功能性安全是指在用户使用系统的过程中对系统的操作过程进行监控，对上传附件的大小进行限制。数据域安全则包括两个方面的内容，首先是规定了用户可以访问的内容和区域，这是通过对用户进行过滤来实现的。其次是数据字段的安全，这是通过对业务记录的调查来实现的。

6.2数据存储安全性设计

发电厂在运行的过程中会产生大量的数据，要存储这些数据面临着较大的难度，通常需要较大规模的存储设备，此外还必须对数据进行有效的检查和设计，确保存储的安全性和可靠性，并对数据的功能进行一定的拓展。数据存储的安全主要包括三个方面的内容，首先是数据库的定期备份。一些重要的数据必须进行提前的备份，这样就能避免在系统出现故障时，这些重要的信息数据不会丢失。如果没有对这些数据进行及时的备份，一旦系统受到外部的入侵或人为的破坏，要想事后恢复这些数据，将会产生极大的经济损失。其次是数据库的集群配置，这一过程主要是为了减小硬件破坏的风险，并能够显著的提高原有服务的质量和水平，更有效的利用现有的数据资源，提高发电厂的经济效益。最后是对文件的密码保护。文件在存储和获取的过程中都是通过密码来读取和保护的，这样能够更好的保障数据的安全性。

7发电厂节能系统的整体模型结构

发电厂节能系统的结构包括能耗管控模块、运行优化模块、计划管控模块、安全管控模块等几个部分。发电厂的节能系统在运行的过程中需要处理大量的数据，对这些数据的处理质量直接影响着节能系统最终的运行效果。为此，发电厂应当提高数据接入和处理的效率，增强数据的分析和采集水平

7.1系统数据库设计原则

发电厂节能系统本身就是一个较为复杂、规模较大的系统，在系统的运行效率上需要进行一定的优化才能保证日常工作的需要。在进行数据库的设计时，应当尽量减少不必要的结构和内容。当计算的过程较为复杂时，应先在数据库外进行一些简便的运算，用数据库来进行关键环节的运算，这样就能有效的提高数据计算的效率和质量。文件在完成计算处理后才能存储到系统中。当系统中某个表包含的内容过多时，应该及时对表格进行切割，并用数据库对表格的功能进行优化。

7.2能耗管控模块的详细设计

能耗管控模块包括三个方面的内容和指标，分别为一级指标、二级指标和三级指标。发电厂的能源消耗要进行及时的分解，这样就能提高能源消耗控制管理的效率和质量。通过设计能耗管控模块，可以对电厂的运行状况进行自动的监控，并为监控人员提供有效的参考数据，从而对系统进行及时的调整。

7.3运行优化模块的详细设计

运行优化模块中也包含着几个方面的内容。首先是可控耗差。可控耗差包括机组运行功率、供电消耗、厂用电率等数据。非可控耗差则由四个部分的内容组成，分别是上层条件、主要指标、非可控耗差表格、曲线图。系统能够对这几个方面的数据进行自动的统计和计算，并给出最终的结果。第三是试验优化。试验优化的界面主要由两个部分组成，分别是上部的查询条件和下部的标签。最后是寻有优化。这一模块的内容与试验优化相同，只是在操作上有所区别。

8结束语

发电厂的节能设计是当前社会环境下的必然趋势。在进行发电厂的节能设计时，首先要符合发电厂的生产和管理要求，在开发的过程中对数据和资源进行合理有效的控制，逐步实现系统的完善和优化，在确保发电厂生产效益的同时，做好能源的节约和合理利用。

参考文献

[1]吴德亮.发电厂节能设计探讨[J].黑龙江科技信息,2015(26):54-56.

[2]吴德亮.发电厂节能设计探讨[J].科技创新与应用,2014(23):46-48.

[3]周洪军.发电厂中的节能电力技术探讨[J].中国科技博览,2012(24):33-35.

作者:伊为仲 单位:哈尔滨电力职业技术学校