一种燃煤发电机组性能评估方法及系统与流程

本发明涉及性能评估，更具体地说，本发明涉及一种燃煤发电机组性能评估方法及系统。

背景技术：

1、性能分析、基准测试与指标监控是燃煤发电机组运营管控的核心环节，当前300mw及以上容量的燃煤发电机组已普遍建成数字化性能监控体系，依托分散控制系统采集的运行数据开展能效统计与状态评判，为机组运维管理与绩效核算提供基础数据支撑。

2、现有技术已形成覆盖锅炉、汽轮机、主要辅机的多参数采集框架，能够实现锅炉效率、机组热耗率、厂用电率等核心性能指标的在线统计，基本满足日常运行监视与粗略性能评判的需求。但其在实际工程应用中仍存在明显局限：一方面，实时运行数据与周期性试验化验数据缺乏统一的工况匹配机制，二者采集时间、运行工况存在差异，直接对比易引入负荷波动干扰，难以精准剥离设备真实劣化分量；另一方面，性能劣化分析多针对单一设备独立开展，缺乏建立基于能量传递链路的劣化传导关联逻辑，难以区分原发性根因劣化与传导性伴随劣化，易导致性能分析方向出现偏差；并且，评估结果多停留在状态展示层面，缺乏形成量化的检修决策支撑体系，难以将性能劣化程度转化为可落地的运维优先级排序，绩效管控的业务落地性不足。

技术实现思路

1、对于现有技术存在的缺陷，本发明提供一种燃煤发电机组性能评估方法及系统，通过稳态工况切片匹配、劣化传导网络构建、劣化属性量化分离、反向溯源根因定位以及检修决策量化支撑的技术手段，实现燃煤发电机组的性能评估，有效弥补现有技术的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃煤发电机组性能评估方法，包括：

3、s1、构建双维度评估参数体系与分负荷段性能基准数据库，对实时采集的运行参数执行预处理，并完成时空匹配；

4、s2、基于配对数据集与对应负荷基准值，在小劣化扰动线性近似前提下完成各设备节点的劣化程度量化；

5、s3、按照机组能量传递物理方向构建包含一级系统与二级设备的两级劣化传导网络，通过历史试验回归或设计热平衡差分法获取各传导边的无量纲传导系数；

6、s4、基于两级劣化传导网络与线性叠加规则拆分各节点劣化来源，量化分离得到劣化分量；

7、s5、沿传两级劣化传导网络反向全路径遍历获取劣化贡献度，依次执行三级定位，经多维度归一化与几何平均计算，获取带置信度的根因诊断结果；

8、s6、基于历史原发性劣化数据拟合劣化速率并预测劣化发展趋势，结合多维场景分析检修优先级，匹配计划检修窗口期生成决策建议清单；

9、s7、分层输出评估结果与溯源信息，建立基准库动态迭代机制，结合检修结果与定期试验数据校准基准并回溯历史数据，形成全流程闭环运行体系。

10、优选的，所述双维度评估参数体系按照燃煤机组能量传递物理链路划分锅炉燃烧、汽水换热、辅机能耗以及冷端性能四类能流节点，每个节点匹配对应的在线实时运行参数与周期性试验化验参数；其中锅炉燃烧节点对应在线参数为空气预热器烟气侧差压，对应周期参数为飞灰可燃物含量与煤粉细度；汽水换热节点对应在线参数为高压加热器疏水端差、汽轮机中压缸排汽温度；辅机能耗节点对应在线参数为引风机电机输入功率；冷端性能节点对应周期参数为凝汽器循环水供水体积流量；所述分负荷段性能基准数据库采集机组50%tha、75%tha以及100%tha三个典型负荷区间的设计值与性能考核试验值，分别确定每个负荷区间下各评估参数对应的基准值；所述预处理包括数据质量控制和稳态工况切片判定；所述数据质量控制用于对采集到的在线运行参数进行异常值识别，若单个参数的瞬时值超出对应额定设计值的±30%，或连续3个采样周期数值无变化，判定为异常数据；对异常数据采用前5个有效稳态采样值的均值进行插值替换，或直接剔除该时段数据，不纳入后续统计；所述稳态工况切片判定的执行规则为：连续5分钟内有功功率波动幅度不超过额定负荷的±2%，且主蒸汽压力、主蒸汽温度波动在设计允许范围内，判定为一个稳态工况切片，记录该切片对应的负荷区间、起始结束时间、各在线参数的时段平均值，存入稳态切片数据库；所述时空匹配用于在周期性试验化验数据完成后，提取试验过程对应的时间区间，从稳态切片数据库中匹配同时间、同负荷区间的稳态切片数据。

11、优选的，所述劣化程度量化针对每个设备节点分别执行，所有计算结果均绑定对应负荷区间与时间标签具体包括：引风机总劣化度、空气预热器劣化度、制粉设备劣化度、高压加热器劣化度、锅炉燃烧系统综合劣化度、汽轮机中压缸通流劣化度以及凝汽器冷端性能劣化度。

12、优选的，所述两级劣化传导网络以四类能流节点为一级网络节点，拆解每个一级节点为对应设备二级节点；所述一级系统分别对应核心性能指标：锅炉燃烧节点对应锅炉效率、汽水换热节点对应汽轮机热耗率、辅机能耗节点对应厂用电率、冷端性能节点对应凝汽器真空度；一级节点的总劣化值通过下属二级设备节点的总劣化值加权求和得到；所述二级设备节点具体划分如下：锅炉燃烧一级节点下设炉膛燃烧设备、空气预热器设备以及制粉设备三个二级节点；汽水换热一级节点下设高压加热器设备和汽轮机中压缸通流设备两个二级节点；辅机能耗一级节点下设引风机设备一个二级节点；冷端性能一级节点下设凝汽器设备一个二级节点；各二级节点的总劣化值由劣化程度量化环节输出的对应数值赋值。

13、优选的，所述机组能量传递物理方向为传导边的定义依据，传导路径分为一级传导路径与二级设备传导路径两类；一级传导路径共四类：锅炉燃烧节点指向汽水换热节点、锅炉燃烧节点指向辅机能耗节点、汽水换热节点指向辅机能耗节点、冷端性能节点指向汽水换热节点，一级传导路径用于系统层级的劣化传导分析与劣化属性分离；二级设备传导路径共三类：制粉设备指向炉膛燃烧设备、空气预热器设备指向引风机设备、凝汽器设备指向汽轮机中压缸通流设备；所述传导边对应设置独立的传导系数；传导系数每年度结合机组年度性能试验数据滚动校准一次，机组完成a级检修后同步全量更新；所述历史试验回归法为传导系数的优先计算方式，采用机组近3年的性能考核试验与日常试验数据，选取不少于10组对应负荷区间的稳态有效试验数据，对上下游参数进行一元线性回归；要求回归方程的决定系数，若不满足拟合精度要求，则自动切换为设计热平衡差分法，回归直线斜率乘以上下游基准值的比值，即为对应传导边的传导系数；所述设计热平衡差分法为无充足历史试验数据时的替代计算方式，基于对应负荷下的机组设计热平衡数据，对上游性能指标施加±1%的小幅扰动，计算下游性能指标的变化量，二者比值即为偏导数的工程近似值，再乘以上游基准值与下游基准值的比值，得到传导系数。

14、优选的，所述两级劣化传导网络为劣化属性分离的物理逻辑基础，支持系统级与设备级两级劣化属性分离计算，两级分离采用相同的线性叠加计算逻辑，对一级节点执行系统级劣化分离，对二级设备节点执行设备级劣化分离；所述拆分劣化来源的方式为：针对每个下游节点执行，遍历所有指向该节点的上游传导边，逐一计算单路径传导劣化量；所述劣化分量具体包括传导性劣化分量与原发性劣化分量；所述传导性劣化分量由每个上游节点的总劣化值乘以对应传导边的传导系数得到，将所有上游节点的传导性劣化分量求和，得到该下游节点的总传导性劣化分量；所述原发性劣化分量通过节点总劣化值减去总传导性劣化分量得到；若计算得到的原发性劣化分量为负值，不纳入根因候选节点筛选范围。

15、优选的，所述反向全路径遍历从每个劣化表现节点出发，沿传导边反向向上游全路径遍历，计算每条路径上各上游节点对该表现节点劣化的贡献度；所述劣化贡献度的获取方式为：上游节点原发性劣化值与对应传导边传导系数的乘积，除以表现节点的总劣化值；所述三级层级定位依次分为系统级定位、设备级定位以及参数级定位：第一级为系统级定位，统计四个一级能流节点的总劣化贡献占比，全系统总劣化量定义为四个一级能流节点总劣化值的算术和，传导贡献总量定义为该一级节点下所有根因候选节点的原发性劣化值经对应传导路径折算后对全系统劣化的贡献值之和，总劣化贡献占比定义为该一级节点的传导贡献总量占全系统总劣化量的比例，占比最高的一级系统判定为劣化主导系统；第二级为设备级定位，在劣化主导系统内部，对比各二级设备节点的原发性劣化分量绝对值，分量最大的设备判定为核心劣化设备；第三级为参数级定位，在核心劣化设备对应的评估参数集中，计算各参数的劣化偏差占比，单参数劣化偏差占比为该参数的相对劣化值与该设备所有参数相对劣化值之和的比值，占比最高的参数判定为劣化核心诱因参数；所述多维度归一化采用阈值基准法，将劣化贡献占比、劣化持续时长、参数变化速率三个维度的原始数值分别归一化至[0,1]区间；所述几何平均计算对三个归一化后的数值取几何平均，得到最终的置信度数值。

16、优选的，所述历史原发性劣化数据取自近30天的稳态评估结果，当有效稳态数据点数量≥20个时执行拟合计算，有效数据点不足20个时不输出趋势预测结果；所述劣化速率采用最小二乘线性拟合方式计算；所述劣化发展趋势基于劣化速率分别预测未来1个月、3个月、6个月的劣化度变化以及劣化度达到严重等级阈值的剩余时长；所述多维场景包括预期节能收益、检修工期以及紧急度修正系数；所述预期节能收益针对每个根因对应的检修项目计算，基于检修后预期可恢复的劣化量，结合机组年运行小时数、标准煤价、上网电价得到对应年节能收益；所述紧急度修正系数根据劣化达到严重等级的剩余时长分级设定：剩余时长小于30天时取1.3，剩余时长30~90天时取1.1，剩余时长大于90天时取1.0；所述检修优先级综合考虑节能收益、检修工期与劣化紧急程度，适用于检修直接成本差异较小的常规检修项目，物理意义为考虑劣化紧急程度后的单位检修工期年节能收益，用于衡量检修项目的综合投入产出效率；所述计划检修窗口期为机组预先排定的停机检修时段，按照检修优先级从高到低对所有检修项目进行排序，将检修项目对应分配至匹配的计划检修窗口期。

17、优选的，所述分层输出评估结果用于面向不同角色生成差异化内容：面向运行人员输出实时性能偏差数据与劣化趋势曲线，面向管理人员输出系统级性能统计与节能效益汇总，面向检修人员输出根因定位结论与检修优先级清单；所述溯源信息附随所有输出内容同步提供，包含对应的数据来源、计算逻辑与溯源路径，满足全流程可追溯要求；所述基准库动态迭代机制适配设备全生命周期的状态变化，包含全量更新与增量校准两种模式；所述检修结果触发全量更新模式，机组完成a级检修后，采用检修后的正式性能考核试验数据，对基准库中所有负荷区间的参数基准值进行全量更新；所述定期试验数据触发增量校准模式，每完成一次季度性能试验，若试验数据与当前基准值的相对偏差≤3%，则采用增量修正方式对基准值进行小幅校准，抵消设备正常老化的影响；增量修正采用指数平滑法，计算公式为：新基准值=0.9×原基准值+0.1×本次试验实测值；若相对偏差＞3%，则自动触发基准校验流程，排查测量异常或设备突变；所述校准基准值完成更新后，自动执行历史数据回溯操作。

18、优选的，一种燃煤发电机组性能评估系统，包括：

19、构建采集模块：构建双维度评估参数体系与分负荷段性能基准数据库，对实时采集的运行参数执行预处理，并完成时空匹配；

20、解耦量化模块：基于配对数据集与对应负荷基准值，在小劣化扰动线性近似前提下完成各设备节点的劣化程度量化；

21、劣化传导模块：按照机组能量传递物理方向构建包含一级系统与二级设备的两级劣化传导网络，通过历史试验回归或设计热平衡差分法获取各传导边的无量纲传导系数；

22、量化分离模块：基于两级劣化传导网络与线性叠加规则拆分各节点劣化来源，量化分离得到劣化分量；

23、根因定位模块：沿传两级劣化传导网络反向全路径遍历获取劣化贡献度，依次执行三级定位，经多维度归一化与几何平均计算，获取带置信度的根因诊断结果；

24、预测决策模块：基于历史原发性劣化数据拟合劣化速率并预测劣化发展趋势，结合多维场景分析检修优先级，匹配计划检修窗口期生成决策建议清单；

25、评估迭代模块：分层输出评估结果与溯源信息，建立基准库动态迭代机制，结合检修结果与定期试验数据校准基准并回溯历史数据，形成全流程闭环运行体系。

26、本技术提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

27、1、通过稳态工况切片匹配技术与分负荷分段基准的劣化解耦计算，有效降低了机组负荷波动对性能评估的干扰，实现了设备真实劣化状态的较为精准的量化，提升了性能分析的准确性与可靠性，完善了燃煤发电机组基准测试的技术体系；

28、2、通过构建基于能流传递链路的有向加权劣化传导网络，搭配传导性劣化分量与原发性劣化分量的量化分离机制，能够较为精准地区分劣化的因果属性，有效缓解了传统评估难以区分根因劣化与伴随劣化、易误判优化方向的问题，大幅提升了性能指标监控的深度与精准度；

29、3、通过多路径反向溯源的三级根因定位方法，能够从系统、设备、参数三个层级逐层锁定劣化根源，结合多维度置信度校验保障定位结果的可靠性，为性能诊断提供了标准化、可复现的分析逻辑，减少人工经验判断的主观性偏差；

30、4、通过劣化演化趋势预测与考虑紧急度修正的检修优先级量化决策模型，将性能评估结果转化为可落地的运维决策参考依据，实现了性能分析与检修资源配置的深度联动，提升了发电企业绩效管控的精细化水平与资源利用效率；

31、5、通过分层输出与基准库动态迭代的闭环机制，实现了评估结果的差异化交付与基准值的自适应校准，能够适配设备全生命周期的状态变化，保障评估体系长期运行的准确性与有效性，可广泛适配各类300mw及以上燃煤发电机组的性能管控需求。