统计学原理在发电厂节能降耗中的应用

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摘 要：面对全球资源日益紧张的严峻现实,作为耗能大户的发电厂节能减排的压力很大.提高能源利用效率是发电厂节能降耗的必然选择,本文分别从管理和技术角度阐述了节能降耗的主要途径和措施.能源统计是发电厂节能降耗工作的基础,因此本文以实例探讨了统计学原理在发电厂节能降耗中的应用问题.

关 键 词：统计学原理；火电厂；节能降耗

中图分类号：TM62文献标识码：A

能源和环境是当今世界关注的两大主题.经济发展离不开能源作为支撑,而能源的使用,尤其是化石燃料的大量使用,造成环境污染和气候变暖.例如燃煤导致温室气体二氧化碳及气态污染物二氧化硫、氮氧化物的大量排放.而且我国能源结构分布严重不平衡,一是能源总量虽多,人均较低；二是煤炭储量相对丰富,而石油、天然气较为不足.同时,我国能源利用效率低的弊端也未得到根本扭转.因此,节能减排在相当长的时期内都将是我国的基本国策.

火电厂是耗能大户,其消耗的煤炭资源占全部煤炭消耗量的50%左右,节能减排的压力非常大.根据《国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知》（国发〔2012〕40号）,到2015年火电节能降耗的指标中供电煤耗要达到325,厂用电率实现6.2%,分别比2010年的333和6.33%下降8%和0.13%.中电联《中国电力减排研究2012》披露,2012年全国6000kW及以上的火电机组平均供电标准煤耗已达到326,非常接近“十二五”电力节能减排目标了.所以,尽管火电厂节能减排压力很大,节能降耗目标仍然是现实的.但对于老发电厂节能降耗的任务还是不轻松.由于设备老化、长期养成的节约意识差等原因,要实现节能降耗目标有很大的难度.无疑,加快设备改造和提高企业管理水平是实现节能降耗目标的必由之路.提高管理水平的前提是科学管理,也就是基于客观事实的分析和研究,在节能降耗工作中需要掌握大量客观真实的数据和信息,这就有赖于准确的计量和完善的统计手段.统计学原理是研究收集、整理和分析统计数据的科学和方法论,运用好统计学原理对节能降耗目标的实现意义重大,故此本文结合实例探讨了老发电厂节能降耗工作中应用统计学原理的方法.

1发电厂节能降耗的主要途径与手段

1.1管理途径

1.1.1建立节能管理体系,落实降耗责任制度

节能降耗是一个系统工程,发电厂应建立完善的节能管理体系,依靠节能管理网络,开展全方位的节能管理.管理网络由厂级节能领导小组、部门节能小组和班级节能员组成,通过将能耗指标层层分解到班组、岗位,然后发挥岗位责任制的作用,以实现不断提高能源利用效率的目的.

1.1.2加强运行管理,保证节能效果

运行管理是实现节能目标的前提,主要包括燃料、吹灰器、汽轮机、锅炉、化学和综合等环节的运行管理对降耗影响很大.例如燃料运行管理,煤种、配煤、煤粉粒度等因素直接影响标准煤耗,所以应加强采购、煤场管理.再如锅炉的稳定运行和实时燃烧调整对能耗作用大,因而需采取保持燃烧稳定、运行可靠、燃烧效率高、炉膛合理负压等措施.

1.1.3完善检修管理,提高机组效率

检修质量是确保生产平稳、正常的基础,所以应加强检修管理,严格执行检修计划,采取合理的技术措施,提高检修质量,保证机组整体运行的经济性.目前,状态检修已获得广泛应用,值得推广.

1.2技术手段

1.2.1提高设备效率

提高锅炉效率可从控制锅炉的给水温度、降低飞灰可燃物含量与排烟温度、减少本体汽水损失等方面入手.提高机组效率应通过运用热力学理论、准确监测在线运行参数及诊断分析能耗的特点、大小,制定合理的节能技术措施.

1.2.2降低厂用电率

降低厂用电率可通过提高机组负荷率、降低辅助设备电耗和减少低负荷电能消耗等措施实现.如提高机组负荷率可从优化运行方式和提高电网负荷率两个途径加以解决,在保证安全、可靠的前提下保持最经济的运行状态.

1.2.3技改节能措施

技改可从能耗高的设备入手,为适应错峰填谷措施可对风机等辅机采用变频调速技术,加强管路、预热器的密封性能,更换陈旧落后的设备,应用热电联产,采用超超临界发电技术,应用节能灯具和照明变压器等.

2发电厂加强能源统计的措施与方法

2.1企业能源统计的作用与意义

关于能源统计的意义,有句话说得好“数据不能说明一切,但没有数据说明不了任何问题”.发电厂加强能源统计工作,至少有以下作用：一是掌握企业能耗的差距和节能努力的方向,例如通过与节能先进企业进行对标,可找出本企业的差距和不足,进而确定降耗的方向；二是内部挖潜,通过统计分析确定在工艺、技术、管理等方面可以改进的地方；三是改善外部环境,利用差别电价政策识别和分类高能耗企业,为电企赢得更多发展资金.

2.2建立科学统计系统的方法

2.2.1建立统计调查系统

调查是统计工作的起点,通过科学的调查方法采集所需要的数据,数据必须保证全面性、准确性和实时性,就要设计灵活多样的调查途径.

2.2.2完善指标评价体系

指标体系是统计的度量工具,合理的能耗指标体系是节能降耗的可靠依据.目前能耗统计有三大指标体系,即国家统计局的能耗统计指标体系、国家发改委的能源统计指标体系和国资委的企业节能减排指标体系,这三大指标体系各有偏重,发电央企一般运用国资委的节能减排指标体系,主要指标是供电煤耗.虽然企业统计基础较好、资料齐全、具备折标系数的计算条件,但指标体系系统性不强、全面性不够,交叉重叠现象较多,不便于不同类型企业比较.文献提出将指标体系架构分为核心指标、重点指标和基础指标.火电企业的能耗指标体系如表1所示.评价体系就是企业在指标体系基础上所进行的综合评价,通过比较和评价,了解企业的节能降耗处于什么样的水平.评价体系可以源于国家行业的评价标准,也可以是对标的参考标准.

2.2.3科学的统计分析

统计分析是通过对统计数据的分析与处理,发现数据所揭示的本质及其变化规律,以便作出评估或预测,为企业经营管理的决策提供依据.

3统计学原理应用于发电厂节能降耗的实例

3.1供电标准煤耗对标分析

火电厂的标准煤耗是综合性能耗指标,反映其经营管理水平.运用对标分析比较标准煤耗水平是一种简便易行的方法,通过与国内外同行业先进企业之间进行对比分析,确定达到甚至赶超的标杆.下面以实例分析标准煤耗对标分析应用.

某发电公司拥有30余座火电厂,与行业领先的标杆公司比较标准煤耗.该公司整体供电煤耗率按下式计算：

式中B为整体供电煤耗率（g/kWh）；为某容量机组供电标准煤耗率（g/kWh）；为某容量机组供电量占整体供电量之比例（%）.

令机组煤耗差异量为,装机结构影响差异量为,则整体供电标准煤耗差距.表2是经过统计计算所得某公司与标杆公司标准煤耗率差异结果,表3是装机结构差异比较情况.

通过表2可见,某公司与标杆公司的供电标准煤耗差距为13.62g/kWh,其中煤耗水平差距为5.06g/kWh,装机结构因素影响为8.56g/kWh.再通过表3可以进一步发现,该公司≥600MW机组装机比例优于标杆公司,但空冷机组比例偏高,而供热机组比例偏低,所以该公司可以在装机结构调整方向进行努力,以达到或赶超标杆公司的煤耗水平.

3.2发电机组能耗参数统计分析

目前,发电企业热力机组DCS系统积累了长期、完整的原始运行数据,对这些数据适当筛选,并进行统计分析,可以找出机组运行能耗的变化规律,从而为运行管理提供可靠的依据.图1是统计某发电厂2台600MW机组近1年数据得到的煤耗率与负荷关系图.

接下来的问题是2台机组在不同负荷下优化分配方案.由于电网错峰填谷愈来愈频繁,如何选择最优分配方案对于煤耗率有重要影响.目前有平均分配法、最大效率法和二次规划法等方法.平均分配法是2台机组等量平均调节负荷,也是该厂主要采用的方法.最大效率法是根据图1（a）、（b）负荷曲线分别选择2台机组最低煤耗工况.如1#机组在500MW处煤耗率最小,2#机组在400～600MW处煤耗率维持较低范围（图中虚线框内）,当在900～1100MW时可以将1#机组固定在500MW处,2#机组则在400～600MW调节可获得较好的经济效果.二次规划法是利用非线性规划二次目标函数原理求解最优化方案.表4是这几种方案的比较结果.由表4可见,最大效率法效果最好,其次是二次规划法,该厂使用的平均分配法最差.以最大效率法与平均分配法进行比较,平均差距约在1t/h,按10h/日、300日/年、500元/t运行情况计算,采用最大效率法每年可节约150万元.这个例子生动说明了运用好统计学原理能实现可观的经济效益.

结语

发电厂节能降耗是一个系统工程,必须采取科学管理才能有效实现其目标.而统计分析是科学管理的基础,所以也是发电厂节能降耗工作的有力支撑.因此,发电厂应加强能源管理的统计分析,为创建节约型企业打下坚实的基础.