發電廠節能設計探討論文
摘要：發電廠承擔著生產和輸送能源的作用，是我國的支柱產業之一，尤其是在我國的經濟不斷髮展，產業規模不斷擴大的當今社會中，發電廠的作用進一步凸顯了出來。與此同時，世界各國也面臨著嚴峻的能源危機，為了有效的應對這一危機，在發電廠的執行過程中必須更加重視節能設計。對發電廠進行節能設計不僅能夠實現對資源的節約，還能有效的降低生產成本，提升生產效率。
關鍵詞：發電廠；節能設計；能耗
節能設計是當前發電廠發展的主要趨勢。當前先進科學技術手段能夠從一定程度上減少發電廠的能源消耗，但不同發電廠的生產狀況和要求都有所不同，需要對節能技術進行一定的調整和改善。當前，我國大多數的發電廠都開始逐漸推行節能設計，但由於尚處於起步階段，發電廠的能耗仍然較大。根據當前的發電廠能耗狀況及國內外的技術發展形勢，對發電廠的節能設計方法和措施進行了深入的分析。
1發電廠的機組能耗分析
1.1機組未能達到最佳的設計最佳化水平
當前，我國大多數的發電廠採用了先進的超臨界機組進行發電，但對相關的執行方式還沒有完成掌握，生產技術也未成熟，還需要在今後進行進一步的研究和實踐。一些發電廠在前期的施工投入較少，機組的設計十分倉促，因此不符合實際生產的要求，機組各個系統和零部件之間協調狀況也沒有達到標準，整體的生產效益也不高。
1.2機組的負荷率較低
我國大多數的發電廠仍然採用了傳統的電網構建方式，一些發電廠雖然對電網進行了更新，但在電網排程模式上仍然採用了傳統的方式。這種傳統的排程方式容易使機組的負荷率降低，從而影響機組的正常執行。
2發電廠節能系統功能性需求
2.1資料過濾
發電廠節能系統主要採用了DCS系統，這一系統的一大特點就是引數每秒都要變化一次，而與之相對應的監測系統也必須保持此頻率，才能確保監測結果的準確性。為此，需要對引數進行一定的預處理，從而使得引數在保持同樣趨勢的狀況下，能夠儘量減少波動，同時提高參數的時效性。對資料進行有效的過濾能夠起到這一作用。資料過濾分為實時資料過濾和歷史資料過濾兩種形式。實時資料過濾是在機組實際執行的過程中，對機組的儀表、感測器等裝置進行檢測。在實時監測的過程中往往會發現較多的資料錯誤，這些資料無法反映出裝置執行的真實狀況，因此會導致監測結果的失真。為了確保資料的真實性，在裝置執行的過程中進行實時資料過濾是十分必要的。歷史資料過濾是對裝置以往執行的資料進行檢測和分析，並將其中的錯誤資訊進行排除。歷史資料只能反映裝置以往的執行狀況，而無法與當前的執行狀況結合起來，因此對於調整裝置當前的執行狀況不能起到直接的作用。但透過對歷史資料的觀測和過濾，能夠得出裝置執行的趨勢和常見的執行故障，從而更好的判斷裝置當前的執行狀況。
2.2生產監控
生產監控主要是針對發電廠生產過程的監控過程，其中包括流程監控和效能監控等幾個環節。生產監控中有以下幾個關鍵環節：監控指標管理；監控許可權管理；問題警報；多樣化監控；日常監管；資料報表；資料分析等。
2.3能耗分析導航
能耗導航的過程是將機組的能耗情況透過圖形、表格等方式直觀有效的展現出來。圖表中的內容通常包括對顆粒度的分析、機組的分類等。透過對這些圖表的研究可以快速的找到一些異常的資料資訊，並且按照這些資料的重要程度進行排序，並形成相應的解決方案。還可以將這些圖表進行一定的整理分析，形成一個完善的資料庫，這樣就能對裝置機組的狀況進行更快速高效的分析。
2.4操作模式尋優
操作模式尋優需要先對歷史資料進行一定的分析，從中找出具有價值的資料，例如機組符合、迴圈水等。進行操作模式尋優有一定的條件約束，如負荷必須保持穩定，通常需要持續20分鐘左右，波動幅度則要保持在5%以內。記錄相似執行狀態下引數的極值，並記錄下資料產生的時間。對資料求平均值，並進行存檔記錄，當再次出現相同的資料時，將此資料與歷史資料進行對比。
2.5安全考核
安全考核的內容可以分為幾個方面，如專業考核、資料考核、重點考核等。對於考核得到的資料要進行及時的記錄，包括引數的極值、閾值等。引數屬性表述引數的從屬資訊,包括所屬裝置、專業、是否關鍵、是否易超限、個人、建立日期、其他等。
3發電廠節能系統非功能性需求
發電廠節能系統的非功能性需要主要是指系統的軟體屬性和軟體環境等條件。非功能性需要強調的是準確性和可靠性。具體的要求有以下幾個方面：
3.1資料標準要求
要實現資料的標準化就需要對資料進行編碼，並確保編碼和功能的一致，提高資料間的關聯性。在進行資料的監控時要符合資料的提取和流程要求，生成資料的時間應當控制在10秒以內。
3.2易掌握性需求
使用者的介面設定應當符合人性化的特徵，使使用者能在較短的時間內獲取需要的資訊。介面的設定應當簡潔、清晰，便於使用者的理解和使用，還要能進行方便的修改。
3.3完整性需求
系統必須有完善的功能，只有這樣才能為使用者提供高效、高質量的服務。基本的功能包括資料管理、使用者管理、許可權管理等。系統應當具備良好的包容性和延展性，當100人同時線上時也應當具有良好的執行狀況。頁面的反應速度要快，資料處理的時間要控制在15秒內。
3.4穩定性需求
系統應當能夠長時間保持穩定高效的執行，這就要求系統具有較好的容錯性，當系統中的某個部件出現錯誤時。整體系統仍然能夠繼續執行。系統中還要包括一定的安全防護裝置，能夠抵禦外部的攻擊和入侵，並對使用者的身份進行有效的核實。
3.5業務可擴充套件性需求
在進行節能系統的設計時，應當考慮到後期功能和業務的拓展，並且方便日後的維護。
4發電廠節能系統的目標
發電廠節能系統設計的最終目的是設計和開發出能夠實現節能最佳化目標的機組。在這一過程中，需要根據以往的生產經驗和資料建立起一個完善的資料庫，為日後系統的執行提供一定的參考和指導。其次，還要形成一套完善的監督管理制度，對發電廠生產執行的各個過程進行全面的監管和考察，從細節入手，提高節能的效果及管理的質量，並對生產過程進行最佳化。在系統中還應當包括一些基礎的裝置，如模型管理裝置、資料過濾裝置、模型配置裝置。
5發電廠節能系統功能架構設計
5.1計劃管控
計劃管控主要是針對計劃部門、執行部門和生產部門設計的。計劃管控的作用就是對計劃的執行狀況進行有效的監控，並將計劃的執行情況進行彙總和記錄。若發現計劃沒有有效的執行，則要找到相關的負責人員進行詢問。
5.2能耗管控
能耗管控的作用部門主要是執行部門和生產部門。能耗管控能夠對計劃沒有及時完成的原因進行深入全面的分析，並根據實際的生產狀況，對執行機制進行合理的調節。透過這一模組的應用，還能對執行人員的工作過程進行監控，達到控制能耗的作用。
5.3測點管控
這一模組的主要作用物件是現場執行的機組。當機組出現故障時，透過對現場的分析能夠及時的發現機組中的故障點，並制定相應的解決方案。透過測點的管控還能建立起相應的資料庫，從而提高後續檢測的效率。
5.4執行最佳化
執行最佳化是在裝置執行的過程中對其執行狀況進行跟蹤和管理。這一過程的監控是分階段進行的，並能夠對產生的結果進行全面的分析，從而實現對模型的最佳化。該模組還能對檢測過程中的各種資訊進行彙總和分析，併為使用者提供一定的解決方案以供參考。此外，還能對機組效能的影響因素進行總結和分析，便於使用者瞭解裝置的狀況。使用者在掌握了這些資訊之後，就能決定是否需要對裝置進行大範圍的檢修。透過對歷史資料的調取，可以對裝置執行的歷史進行掌握，從而對檢修方案進行一定的調整。採用這一模組還能對不同時期的檢修效果進行對比，從而確定此次檢修的質量，形成有效的反饋。
5.5安全管控
安全管控具有警報的功能，能夠在故障發生時第一時間通知檢修人員。檢修人員可以根據警報的型別判斷裝置中存在的故障，並採取有效的措施進行解決。安全管控還會自動記錄輔助機的執行狀況，從而提高對生產現場的管理，使得裝置的執行更加的高效、穩定。在機組啟動、關閉等關鍵過程中，安全管控還能形成直觀、準確的曲線圖形，一旦發現引數中存在錯誤，就進行警報。此外，對備用裝置也要進行及時的檢查，防止在需要更換備用裝置時出現問題。
5.6環保管控
環保管控這一模組能夠為使用者提供直觀可靠的環保資料。當檢測到資料異常時，就會產生警報。一些重要的資料還具有提前預警的功能，從而能夠更好的幫助管理人員制定全面的排放物監管計劃、完善環保系統、降低生產成本。
5.7績效考核
將節能工作與績效結合起來，能夠有效的提高工作人員的節能意識，增強其工作責任感和積極性。
6發電廠節能系統安全性設計
6.1應用系統安全性設計
應用系統安全性主要分為四個方面，分別是系統級安全、程式資源訪問控制安全、功能性安全、資料域安全。系統級安全包括對IP的控制、登入時間的控制和登入次數的控制等。程式資源訪問控制安全則能從使用者角度對使用者介面進行安全管理，透過程式資源的管理能夠使使用者介面上僅出現選單和有限的許可權。功能性安全是指在使用者使用系統的過程中對系統的操作過程進行監控，對上傳附件的大小進行限制。資料域安全則包括兩個方面的內容，首先是規定了使用者可以訪問的內容和區域，這是透過對使用者進行過濾來實現的。其次是資料欄位的安全，這是透過對業務記錄的'調查來實現的。
6.2資料儲存安全性設計
發電廠在執行的過程中會產生大量的資料，要儲存這些資料面臨著較大的難度，通常需要較大規模的儲存裝置，此外還必須對資料進行有效的檢查和設計，確保儲存的安全性和可靠性，並對資料的功能進行一定的拓展。資料儲存的安全主要包括三個方面的內容，首先是資料庫的定期備份。一些重要的資料必須進行提前的備份，這樣就能避免在系統出現故障時，這些重要的資訊資料不會丟失。如果沒有對這些資料進行及時的備份，一旦系統受到外部的入侵或人為的破壞，要想事後恢復這些資料，將會產生極大的經濟損失。其次是資料庫的叢集配置，這一過程主要是為了減小硬體破壞的風險，並能夠顯著的提高原有服務的質量和水平，更有效的利用現有的資料資源，提高發電廠的經濟效益。最後是對檔案的密碼保護。檔案在儲存和獲取的過程中都是透過密碼來讀取和保護的，這樣能夠更好的保障資料的安全性。
7發電廠節能系統的整體模型結構
發電廠節能系統的結構包括能耗管控模組、執行最佳化模組、計劃管控模組、安全管控模組等幾個部分。發電廠的節能系統在執行的過程中需要處理大量的資料，對這些資料的處理質量直接影響著節能系統最終的執行效果。為此，發電廠應當提高資料接入和處理的效率，增強資料的分析和採集水平
7.1系統資料庫設計原則
發電廠節能系統本身就是一個較為複雜、規模較大的系統，在系統的執行效率上需要進行一定的最佳化才能保證日常工作的需要。在進行資料庫的設計時，應當儘量減少不必要的結構和內容。當計算的過程較為複雜時，應先在資料庫外進行一些簡便的運算，用資料庫來進行關鍵環節的運算，這樣就能有效的提高資料計算的效率和質量。檔案在完成計算處理後才能儲存到系統中。當系統中某個表包含的內容過多時，應該及時對錶格進行切割，並用資料庫對錶格的功能進行最佳化。
7.2能耗管控模組的詳細設計
能耗管控模組包括三個方面的內容和指標，分別為一級指標、二級指標和三級指標。發電廠的能源消耗要進行及時的分解，這樣就能提高能源消耗控制管理的效率和質量。透過設計能耗管控模組，可以對電廠的執行狀況進行自動的監控，併為監控人員提供有效的參考資料，從而對系統進行及時的調整。
7.3執行最佳化模組的詳細設計
執行最佳化模組中也包含著幾個方面的內容。首先是可控耗差。可控耗差包括機組執行功率、供電消耗、廠用電率等資料。非可控耗差則由四個部分的內容組成，分別是上層條件、主要指標、非可控耗差表格、曲線圖。系統能夠對這幾個方面的資料進行自動的統計和計算，並給出最終的結果。第三是試驗最佳化。試驗最佳化的介面主要由兩個部分組成，分別是上部的查詢條件和下部的標籤。最後是尋有最佳化。這一模組的內容與試驗最佳化相同，只是在操作上有所區別。
8結束語
發電廠的節能設計是當前社會環境下的必然趨勢。在進行發電廠的節能設計時，首先要符合發電廠的生產和管理要求，在開發的過程中對資料和資源進行合理有效的控制，逐步實現系統的完善和最佳化，在確保發電廠生產效益的同時，做好能源的節約和合理利用。
參考文獻
[1]吳德亮.發電廠節能設計探討[J].黑龍江科技資訊,2015(26):54-56.
[2]吳德亮.發電廠節能設計探討[J].科技創新與應用,2014(23):46-48.
[3]周洪軍.發電廠中的節能電力技術探討[J].中國科技博覽,2012(24):33-35.