摘要：目前，各发电企业在响应电网深度调峰时，有单辅机运行与双辅机运行两种方式。而从节约运营成本，减少电能消耗等方面来讲，关于配置两台50%容量的双辅机机组在特定工况下切至单辅机运行方式的研究内容还是少之又少。针对上述问题，本文通过引入多属性信息，构建基于G1-熵权-TOPSIS的经济性综合评估模型，为送风机运行方式在何种工况下进行合理切换提供指导意见。算例结果表明，当机组运行在计算负荷工况时，可将双送风机运行模式切换至单送风机运行，从而使机组工作在最优状态，经济效益提升显著。
关键词：G1-熵权-TOPSIS法、经济性评估、负荷切换判别
0 前言
火电企业的节能降耗与提高机组的运行经济性一直是我国能源绿色发展所关注的焦点。随着国家方针政策和能源结构的调整，火电企业在参与深度调峰过程中，将长期以“非经济”的低负荷方式运行[]。在负荷变化过程中，单/双辅机切换方式应充分考虑机组的经济性与安全可靠性，分析机组在何种工况下进行辅机运行方式切换的经济性最好，且保证切换后机组仍然具有较高的安全可靠性，将是此项研究的重点之一。
由此，本文在充分分析单/双辅机运行时相关参数指标的基础上，以单/双送风机切换运行方式为研究对象，通过评估诊断机组相关参数的经济性，以此来指导判断单/双辅机的运行方式，建立基于G1-熵权-TOPSIS运行方式切换模型。
1 经济性评估模型
本文基于熵权法计算客观权重，利用权重结果指导G1法[]（序关系分析法）构建主观权重模型，作为从客观角度反映各指标相较于评估目标的重要性排序关系的判断依据，由此确定综合权重。最后通过优劣解距离法计算每种辅机运行方案到理想解的标准欧式距离，来获得更贴近实际工况的评估结果，依靠评估值的大小来判断机组在何种工况下进行单/双送风机切换可以使经济性达到最佳。
1.1 基于熵权法确定评估模型的客观权重
熵权法建模步骤如下：
① 对n个评估样本，m个评估指标，建立初始决策矩阵[Aij]n×m，其中Aij为第i个待评估样本相较于评估指标j的观测值。通过对决策矩阵进行规范化处理，得到矩阵A=[Aij]n×m。
其中，对于热效率指标越大越好，其规范化公式为：
（1）
对于其它指标则是越小越好，其规范化公式为：
（2）
② 计算目标熵值Ej。
（3）
其中，
，
。且
时，
。
③ 计算各个指标的客观权重
（4）
则客观权重向量为：
。
1.2 基于G1法确定评估模型的主观权重
G1法建模步骤如下：
① 确定序关系。
即将j个评价指标 A=[A1,A2,...,Am] 按照某种评价依据确定序的关系（即由熵权法确定的各个指标客观权重大小排序）。有A1*>A2*>...>Am*。由专家理性确定各个评价指标
与
之间重要程度之比
的值。
② 计算主观权重系数Q。
，k=2,3,...,m （5）
（6）
，k=2,,...,m （7）
则各指标的主观权重向量为：
（8）
1.3 构建TOPSIS经济性分析模型
TOPSIS法建模步骤如下：
① 由规范化决策矩阵初始决策矩阵A和组合权重向量
构建加权决策矩阵
，这里
。其中，i=1,...,n, j=1,...,m。
② 确定整体方案的正/负理想解。对于正向指标，正负理想解分别为：
（9）
对于负向指标，正负理想解分别为：
（10）
③ 各方案指标对象到正/负理想解之间的距离
。
（11）
其中，i=1,...,n。
④ 计算相对接近度Ci。
，i=1,...,n （12）
其中，若某个方案的
值越接近1，则表明其越接近理想解，即为最优方案。
2 数据信息来源
本文所采集的数据主要来自吉林省某集团热电厂300MW机组的实际运行数据，该数据资料种类较全面，历史信息充足，可以充分反映出单/双辅机运行方式切换时的相关数据信息变化情况。经过信息筛选与整理，有效数据如表1所示。
表中，工况1、工况2分别为75%与55%负荷的典型工况（双送风机运行），工况3、4、5为55%负荷的典型工况（单送风机运行），工况2、3、4、5除了磨煤机运行方式不同（分别为三台磨运行、三台磨运行、四台磨运行、五台磨运行）以外，其它运行参数保持一致。
基于先验知识，选定热效率[]、排烟损失、散热损失[]、机械不完全燃烧[]、飞灰含碳[]、送风机电耗、漏风率七种参数进行分析建模，后续可添加环保指标，如粉尘排放质量浓度、二氧化硫、NOx等用来丰富评估模型。
表1 模型试验数据
Table2 Model test data
3 模型应用及分析
首先，对该厂实际运行指标（表1）进行归一化处理，经熵权法计算得到客观权重为：W=[0.0885,0.0845,0.3405,0.1775,0.0865, 0.0978,0.1248]。
鉴于G1法依靠序的关系求取权重值，序的关系又依赖于专家的经验来确定，存在一定的主观性和模糊性。而熵权法所确定的权重虽然不能完全反映客观实际，但却在客观角度给出了各指标相对于评价目标的序间关系的指导意见。由此，可以得到各指标的序关系为A3>A4>A7>A6>A1>A5>A2。 利用专家给出的相邻指标间重要性程度之比为：
（13）
再通过主观权重系数计算得到综合权重U=[0.1705，0.1420，0.1364，0.1193，0.1250，0.1591，0.1477]。
最后，通过TOPSIS分析模型对正负理想解的贴近度进行计算。其中，热效率是指标值越大越好，其它指标是越小越好。得到各方案距离正理想解的贴近度为0.7343，0.7096，0.7121，0.7071，0.6923。根据计算的结果可以得出，在不同辅机运行方式下，机组经济效益优劣方案排序为：工况1>工况3>工况2>工况4>工况5。
对于火电机组，负荷越高，锅炉性能越好，由以上计算结果可知，该机组75%负荷运行状态明显优于55%运行状态。对比工况2与工况3可知，在同等条件下，单送风机运行的经济效益要高于双送风机运行。而随着磨煤机投入台数增加，机组经济效益随之下降。所以，该机组在55%负荷时，可以将机组切换至单辅机运行模式，使之工作在最优状态，来确保机组运行经济可靠。
6 结论
本文通过对不同负荷工况及多参数影响的送风机运行模式进行综合筛选，提出了一种基于机组运行经济性的权重评估分析模型。该模型算法简单直观，易于实现。建模数据一切来自生产实际，可根据实际需要进行调整，在使用过程中，只需将有用数据带入模型内，即可得出单、双辅机切换运行方式的合理负荷段。且经仿真验证，本文提出的经济性评估模型可有效依据运行指标经济性指导机组在低负荷工况下，实现单、双送风机运行方式的自动判别，帮助发电企业经济在现有条件下实现经济效益最大化。
参考文献：
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[]何家骏. 降低热损失提高工业锅炉热效率研究[J]. 内燃机与配件,2018(17):207-208.
论文作者:李宣谕
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：工况论文; 权重论文; 送风机论文; 机组论文; 指标论文; 负荷论文; 模型论文; 《电力设备》2019年第6期论文;