摘要：本文首先分析了决策支持系统理论，然后阐述了电厂运行优化目标，最后对电厂运行优化决策支持系统总体结构设计做了简单的探讨，供相关的人员参考。
关键词：发电厂；运行优化；决策支持系统
1 决策支持系统理论分析
利用计算机软硬件、网络通信设备等，可以加速信息的收集、传输、加工、存储、更新和维护，帮助决策管理者实现目标。信息系统一般包括数据处理系统、管理信息系统(ManagementInformationSystems，MIS)、决策支持系统和办公自动化系统等。
决策支持系统不仅可以实现数据处理，还能结合外部环境因素，给管理决策人员提供关键信息并辅助最终决策。DSS的概念在20世纪70年代由美国麻省理工学院的M.SMorton教授在《管理决策系统》一文中首先提出。随后，由于其实用与高效性，DSS系统在管理信息系统和运筹学的基础上迅速发展起来。DSS将众多辅助决策的模型有效地组织和存储，通过人机交互功能，将模型库和数据库有机结合起来。
信息管理系统与决策支持系统的特点对比如图1所示，从图1中可以看出，MIS与DSS的目标一致，均能提供相应的辅助信息，而DSS比MIS处理的信息更为复杂，辅助决策的级别相对更高，且对决策的准确度要求更高。
图1 MIS与DSS的特点对比
2 电厂运行优化目标
电厂机组运行优化目标包括机组当前最优化运行状况的各个性能指标和运行参数的优化目标,它为运行人员提供了机组在不同外部条件(负荷、环境等)下的最佳运行方式和参数控制,它建立在现有设备基础上(包括热力系统结构、设备的运行状态等),主要通过运行调整实现,其目的是使机组一直处于最优状态运行。性能指标目标值以机组热耗指标为核心,可分为设计基准值、维修可达基准值、计算应达值和运行最佳值。理论上(在不考虑机组改造等情况下),设计基准值优于维修可达基准值,维修可达基准值优于运行最佳值。重要运行参数目标值在理论上很难确定,它实际上是以机组热耗指标最优化为目标,在机组运行性能状态空间川上的多维约束寻优问题,由于难以数学表达,故无法从理论上求解。实际应用中可以设计基准值、维修可达基准值、计算应达值或运行最佳值来代替理论目标值作为优化目标。
在算法方面,基准值依据相关数据(设计数据或最佳运行调整试验数据)拟合模型,应达值依据机组变工况计算模型,它们都是纯粹基于数据和模型的,称为传统方法。最佳值方法则可基于数据挖掘技术,通过对数据库中的历史数据的统计分析,挖掘运行最佳值来作为优化目标值,称为基于数据挖掘的方法。
由理论分析可知,基准值、应达值和最佳值都不是严格意义上的优化目标值,它们应用的模型、方法不同,反映的结果也不一致,是否可达和如何取舍都值得考虑。因此,优化目标值确定问题是一个多模型的半结构化问题川,除了涉及模型、数据、知识和数据挖掘等技术外,还需运行管理人员通过人机交互进行参与和加以调整。
3 电厂运行优化决策支持系统总体结构设计
目前,国内外对于电厂机组性能监测和运行优化的研究及应用相当活跃,理论及工程上的成果不断涌现,然而还存在很多不尽如人意的地方川,因此对上述问题体系还没有一套合适、完整的解决方案。例如:在系统的目标定位方面,大多还是面向监测而不是面向决策的,缺乏与用户的交互和为用户提供决策支持的能力;在系统的设计定位方面,认为系统处理的是完全结构化的问题,缺乏对非结构化和半结构化问题的处理能力;在系统实现方面,有诸多关键性问题,例如模型的表示与重用、远程数据的传输与处理、分布计算技术支持等都巫待解决;在一些运行优化的核心问题例如优化目标值的确定、偏差分析等方面,还存在一些难以解决或有失偏颇之处；此外,系统普遍存在缺乏智能的问题,即只重视定量分析,缺乏基于人工智能的操作指导能力。
3.1 性能参数计算显示
将经济性能计算模块计算得到的数据（基准值和实际值）以表格的形式实时显示在web页面上，页面刷新频率为5s。
3.2 耗差分析
耗差分析模块分为数据曲线、耗差棒图、耗差饼图3个子模块。数据曲线包括运行参数实时和历史曲线、性能计算实时和历史曲线，可分析各种参数在不同时段的波动情况，对监测参数变化和分析故障有重要意义。同时，将机组分为锅炉、主蒸汽、高压加热器、旁路给水和凝汽器5个热力子系统进行耗差分析，分别用棒图和饼图表现其比例关系。点击任一热力子系统，可查看其中各热力参数的耗差。耗差计算结果以5s时间间隔动态显示，对某些运行指标偏差太大的性能参数进行实时报警，使运行人员能及时了解机组的运行经济性，确定当前能损的关键部位，调整机组相关参数，做到节能降耗。
图2 0 0DSS逻辑结构
Fig.2 LogicstructuerofC城)DSS
3.3 综合报表
综合报表模块分为报表管理和报表查询2个子模块。报表管理子模块可在Web页面上自动生成电厂所需的各种报表，包括按班、值统计的各热力参数日报、季报、月报、年报和各种报警报表；报表查询子模块为用户提供查询历史数据的接口。
3.4 系统管理
对于现场无法采集而计算中又要用到的数据如燃料特性参数、部分辅机性能参数等，本系统提供了手工设置接口，运行人员可根据实际情况进行相关数据的输入与更新。
根据现场运行的安全性需要，用户管理子模块根据用户角色定义用户权限：系统管理员具有修改数据、添加和删除用户等所有权限；运行管理人员可进行基准参数和计算参数设置；普通浏览用户只可对现有数据进行浏览查询。
3.5 逻辑结构
根据运行优化的问题分析,在00DSS体系结构(见图1)中,采用第1个和第3个主体相结合的智能决策支持系统结构是合适的选择。OODSS的各主干子系统例如人机交互系统、问题处理系统、模型库系统、数据库系统、专家系统(知识库系统和推理机)、数据挖掘系统等的任务,就是在主系统总体结构下相互协调解决运行优化中的问题。
人机交互和PPS是整个系统的首脑部件,负责在用户监控下协调其他各主干子系统以解决运行优化中各层面的问题,它的逻辑结构就是OODSS的核心运作逻辑,如图2所示。
从图2中可以看出,首先,运行和管理人员指令通过人机交互系统送人PPS,由PPS调度OODSS数据库系统和数据检验模型库,完成数据采集和检验功能;然后,调度性能计算模型库和数据库完成在线性能计算功能,调度目标值计算模型库、数据库、数据挖掘系统(模型库)和知识库系统完成确定优化目标值的功能;最后,调度偏差分析模型库和数据库进行偏差分析计算,调度专家系统和数据库完成运行优化操作指导功能。以上逻辑的执行都是准实时的(循环执行时间间隔为分钟级)。此外,还要定期调度统计评估模型库和数据库,生成统计评估报告。
结束语
该运行优化决策系统已在某电厂投入试运行，效果良好，运行人员可根据当前工况下机组各主要参数偏离目标值后对全厂供电煤耗的影响，合理调整运行参数，降低煤耗。该系统为运行优化提供了科学的指导依据，对提高全厂的经济效益具有重要意义，其通用软件组件设计模式使该软件系统具有广泛的工业应用前景。目前该系统还不能做到通过深度规则挖掘找出影响供电煤耗的更深层次的原因，这是下一步的研究重点。
参考文献
[1]傅旭,杨攀峰,李冰寒,黄明良.西北电力规划决策支持系统设计与开发[J].陕西电力,2011,39(02):71-74.
[2]裘浔隽,杨瑜文.火电厂运行优化技术研究的发展趋势[J].华东电力,2009,37(06):1049-1052.
论文作者:杨灵杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/17
标签：目标值论文; 系统论文; 机组论文; 基准论文; 电厂论文; 数据论文; 支持系统论文; 《基层建设》2018年第28期论文;