一种热电机组的性能评估方法、系统、设备与存储介质

本发明涉及热电机组试验，特别涉及一种热电机组的性能评估方法、系统、设备与存储介质。

背景技术：

1、汽轮机是热力发电的核心设备，其缸效率与热电机组热耗率是评判热力发电系统工作状态的主要技术指标，也是热电机组能耗诊断与运行优化的基础。

2、对于化石燃料热力发电来说，汽轮机高压缸和中压缸的进汽与排汽通常都是过热蒸汽，可以根据汽缸进汽压力和温度、排汽压力和温度的测量结果直接计算缸效率。但是，对于核电汽轮机的高、低压缸以及化石燃料热力发电汽轮机低压缸来说，汽缸排汽都是湿蒸汽，需要确定蒸汽湿度才能计算缸效率。但是到目前为止，没有能够满足工程应用需求的蒸汽湿度测量仪表，所以蒸汽湿度必须通过其他间接方法进行确定。另外，对于包含湿蒸汽工质的汽轮机来说，热耗率的计算也需要通过类似的方法确定蒸汽湿度。

3、目前常用的方法是，由安装在凝结水管路或主给水管路上的流量计直接测量凝结水流量或主给水流量，先预估排汽湿度，通过热平衡计算确定主蒸汽流量、汽轮机缸效率和输出功率；然后根据输出功率与发电机实测功率的差值修正排汽湿度，通过迭代计算使两个功率值匹配，从而确定排汽湿度和汽轮机缸效率、热电机组热耗率。

4、然而，由于热力发电汽水系统中存在可储存能量的设备，如凝汽器热井、除氧器水箱等，以及各种影响汽水平衡的不明泄漏等问题，由凝结水流量或主给水流量计算主蒸汽流量以及热平衡都是非常复杂的，汽水系统的瞬态质热平衡并不能反映热电机组的实际性能状态，需要满足特定试验条件才能按上述质热平衡方法进行热电机组性能的科学评估。正因为如此，目前热电机组都是委托电科院等专门机构的专业技术人员按照相关试验规程进行试验和分析，不但费时费力，而且成本很高，只能用于新热电机组性能考核、热电机组大修或改造前后的性能评估等重要场合，无法根据状态监测需求进行定期试验，也很难对热电机组性能状态的变化过程进行跟踪，这是当前热电机组智能运维的主要障碍。

5、随着热电机组运行监测系统的逐步完善，理论上，利用日常运行数据就可以完成热电机组性能评估。实际上，现有热电机组监测系统中大多都配置了根据在线运行数据计算热电机组热耗率以及其他能耗指标的功能，其目的也就是实现热电机组性能状态的在线监测与评估。但是，由于瞬态质热平衡并不能反映热电机组的实际性能状态，上述功能得到的相关指标可能严重偏离热电机组的实际性能状态，对热电机组性能评估和优化运行来说几乎没有实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种热电机组的性能评估方法、系统、设备与存储介质，以解决现有技术中由于瞬态质热平衡并不能反映热电机组的实际性能状态，上述功能得到的相关指标可能严重偏离热电机组的实际性能状态，对热电机组性能评估和优化运行来说几乎没有实用价值的问题。

2、本发明具体提供如下技术方案：一种热电机组的性能评估方法，包括如下步骤：

3、获取热电机组运行参数的历史数据，基于工况稳定性判据对所述历史数据进行机器学习，通过机器学习后的历史数据构建稳定工况预测模型，并通过所述稳定工况预测模型选择试验时段；所述运行参数包括热电机组负荷、主蒸汽、再热蒸汽参数以及冷端参数；

4、在选择的试验时段内，将热电机组运行模式自动切换到试验模式，在试验模式中关闭影响主蒸汽流量计算精度的阀门；采集试验模式下热电机组实时的运行参数、工质实时温度和储水容器液位，获得试验数据，并在实验数据获取后自动将热电机组恢复到正常运行模式；

5、利用工况稳定性判据对试验数据进行工况稳定性评估，将满足工况稳定条件的试验数据保存为有效试验数据；

6、根据所述有效试验数据进行系统质热平衡分析，获得热电机组热力性能指标，并通过所述热电机组热力性能指标进行稳定工况的能耗状态评估。

7、优选的，所述热电机组包括以蒸汽轮机为主要设备的火力发电热电机组、原子能发电热电机组以及太阳能热发电热电机组。

8、优选的，所述采集试验模式下热电机组实时的运行参数、工质实时温度和储水容器液位时，通过工质实时温度预测技术采集工质实时温度，所述工质实时温度预测技术包括：在热电机组所在的热力系统中安装或更换具有快速响应特性的温度传感器，对工质进行实时温度预测；利用计算机对常规温度传感器的测量数据进行机器学习，通过机器学习结果预测工质的实时温度；利用常规温度传感器与边缘ai耦合技术进行工质的实时温度测量。

9、优选的，所述采集试验模式下热电机组实时的运行参数、工质实时温度和储水容器液位时，通过液位测量技术采集储水容器液位，其中所述液位测量技术采用远传式差压液位变送器、多套液位计冗余布置和数据综合分析方法进行储水容器实时液位的远程检测；其中，储水容器包括凝汽器热井、除氧器水箱以及锅炉汽包。

10、优选的，所述在试验模式中关闭影响主蒸汽流量计算精度的阀门时，对于因热电机组运行安全性而无法长时间关闭的阀门，通过增加流量计测量其工质泄漏量。

11、优选的，所述在实验数据获取后自动将热电机组恢复到正常运行模式时，将试验模式时关闭的阀门恢复到常规运行模式。

12、优选的，通过所述热电机组热力性能指标进行稳定工况的能耗状态评估后，根据不同时间和运行工况的能耗分析结果，完成热电机组性能劣化分析及预警。

13、本发明提供一种热电机组的性能评估系统，包括：

14、工况稳定性预测模块，用于获取热电机组运行参数的历史数据，基于工况稳定性判据对所述历史数据进行机器学习，通过机器学习后的历史数据构建稳定工况预测模型，并通过所述稳定工况预测模型选择试验时段；所述运行参数包括热电机组负荷、主蒸汽、再热蒸汽参数以及冷端参数；

15、性能试验模块，用于在选择的试验时段内，将热电机组运行模式自动切换到试验模式，在试验模式中关闭影响主蒸汽流量计算精度的阀门；采集试验模式下热电机组实时的运行参数、工质实时温度和储水容器液位，获得试验数据，并在实验数据获取后自动将热电机组恢复到正常运行模式；

16、数据评估模块，用于利用工况稳定性判据对试验数据进行工况稳定性评估，将满足工况稳定条件的试验数据保存为有效试验数据；

17、性能评估模块，用于根据所述有效试验数据进行系统质热平衡分析，获得热电机组热力性能指标，并通过所述热电机组热力性能指标进行稳定工况的能耗状态评估。

18、本发明提供一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有程序，所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述一种热电机组的性能评估方法的步骤。

19、本发明提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器所执行，以使所述至少一个处理器执行所述一种热电机组的性能评估方法的步骤。

20、与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

21、本发明利用热电机组已有的仪表和数据采集系统，即通过获取热电机组的历史数据，构建稳定工况预测模型，在确定试验时，热电机组将运行模式切换到试验模式，采集热电机组的运行参数及测量液位数据，以及进行工质实时温度预测等，在不影响热电机组正常运行的情况下按照既定的控制策略自主完成热电机组的热力性能试验，贴合热电机组的实际性能状态，不仅提高了利用日常运行负荷开展性能试验的成功率，而且降低了试验模式下的热电机组运行风险。