摘要：煤炭?jī)r(jià)格波動(dòng)、發(fā)電負(fù)荷降低及電力市場(chǎng)改革對(duì)燃煤發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了越來(lái)越大的影響，為降低燃煤火電機(jī)組的檢修費(fèi)用，本文建立了考慮到機(jī)組上網(wǎng)電量、檢修投入、非計(jì)劃停運(yùn)以及機(jī)組能耗變化等因素的檢修優(yōu)化模型，并以某2×300MW機(jī)組電廠為例為研究目標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示，隨著檢修投入的增加，機(jī)組檢修優(yōu)化后的收益變大：在機(jī)組檢修費(fèi)用為1000萬(wàn)元/次、且檢修時(shí)間為500h時(shí)，每?jī)?yōu)化減少一次檢修所獲得的收益可以超過(guò)1500萬(wàn)元。但另一方面，機(jī)組檢修優(yōu)化的收益大小還要受非計(jì)劃停運(yùn)事件次數(shù)、非計(jì)劃停運(yùn)設(shè)備維修費(fèi)用以及機(jī)組能耗變化的影響，因此機(jī)組檢修間隔的延長(zhǎng)也需要有一定的范圍。該模型的計(jì)算結(jié)果表明，文中所建模型可以用于機(jī)組檢修間隔優(yōu)化的定量分析，能夠?yàn)殡姀S合理安排檢修次數(shù)提供技術(shù)參考。

　　關(guān)鍵詞：安全工程;設(shè)備管理;燃煤發(fā)電;機(jī)組檢修;檢修模型;檢修優(yōu)化;檢修間隔

　　目前，隨著我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的迅速發(fā)展[1]，發(fā)電企業(yè)的設(shè)備利用小時(shí)數(shù)在呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)：2019年，我國(guó)6MW及以上容量發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)為3828h，同比下降了51h[2]。與此同時(shí)，受新能源發(fā)展及電力市場(chǎng)化改革的影響，燃煤發(fā)電廠協(xié)議售電量在不斷增加，售電價(jià)格也有所下降，對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，降低發(fā)電機(jī)組的檢修成本也成了目前燃煤火力發(fā)電廠所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題[3,4]。在現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)發(fā)電機(jī)組的檢修等級(jí)及檢修周期做了規(guī)定[5]，但很多發(fā)電企業(yè)并不一定完全按照該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行執(zhí)行，因此在電廠實(shí)際日常維護(hù)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)該修不修或者過(guò)度檢修的問(wèn)題[6,7]。

　　發(fā)電論文范例：光伏發(fā)電站在紡織企業(yè)的應(yīng)用

　　另一方面，隨著發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)、制造工藝技術(shù)水平不斷提高，加之現(xiàn)在各種狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)也在不斷發(fā)展，發(fā)電設(shè)備的整體可靠性在不斷提高，為設(shè)備狀態(tài)較好、技術(shù)水平較高的發(fā)電機(jī)組檢修優(yōu)化提供了有利條件，國(guó)內(nèi)部分電廠或?qū)＜覍W(xué)者對(duì)檢修優(yōu)化問(wèn)題做了大量的研究。發(fā)電機(jī)組或設(shè)備的優(yōu)化檢修研究的主要目的是在保證設(shè)備安全可靠的情況下如何降低機(jī)組的檢修成本：2017年，鄧旭陽(yáng)等將機(jī)械工程領(lǐng)域的設(shè)備等劣化理論引入到電力設(shè)備運(yùn)行分析中，推導(dǎo)出了各檢修周期內(nèi)設(shè)備可靠度之間的關(guān)系，建立了設(shè)備基于風(fēng)險(xiǎn)的檢修策略優(yōu)化模型結(jié)合一個(gè)具體算例，求得了最優(yōu)檢修間隔[8]。

　　2020年，史進(jìn)淵提出了基于疲勞與蠕變壽命設(shè)計(jì)結(jié)果的汽輪機(jī)起動(dòng)加權(quán)系數(shù)與負(fù)荷變動(dòng)加權(quán)系數(shù)的計(jì)算方法、汽輪機(jī)第二種等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)的計(jì)算方法、汽輪機(jī)檢修周期的優(yōu)化方法、汽輪機(jī)年均壽命損耗與機(jī)組年均等級(jí)檢修費(fèi)用的計(jì)算方法，并給出了應(yīng)用實(shí)例[9]。周小藝等于2014年對(duì)電力系統(tǒng)檢修計(jì)劃優(yōu)化問(wèn)題的研究歷史、現(xiàn)狀和有待研究的問(wèn)題做了比較系統(tǒng)的總結(jié)和展望，指出了電力網(wǎng)絡(luò)檢修優(yōu)化領(lǐng)域有待研究的問(wèn)題和面臨的挑戰(zhàn)[10]。

　　2012年，孟祥萍等建立了考慮經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性的新檢修計(jì)劃優(yōu)化模型，并將改進(jìn)算法應(yīng)用到機(jī)組檢修計(jì)劃優(yōu)化模型，仿真驗(yàn)證了改進(jìn)算法及模型可取得良好效果[11]。發(fā)電機(jī)組延長(zhǎng)檢修周期可以有效降低檢修成本，降低檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管控風(fēng)險(xiǎn)，但延長(zhǎng)檢修周期可能會(huì)造成設(shè)備可靠性下降，帶來(lái)設(shè)備的非停風(fēng)險(xiǎn)[12~14]，同時(shí)也會(huì)造成設(shè)備經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)如機(jī)組效率的下降，間接影響機(jī)組效益。

　　因此，為全面衡量、科學(xué)決策機(jī)組是否具備檢修間隔延長(zhǎng)條件，在本文中建立了考慮了機(jī)組非停風(fēng)險(xiǎn)及機(jī)組能耗變化的檢修間隔優(yōu)化模型，并對(duì)某300MW機(jī)組的檢修間隔進(jìn)行了研究。 另一方面，檢修對(duì)于機(jī)組的能效指標(biāo)即供電煤耗可能有一定的影響，如果機(jī)組開(kāi)展A級(jí)檢修，那么汽輪機(jī)的效率會(huì)有所改善。或者其他級(jí)別的檢修，比如通過(guò)檢修降低了空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率，清洗可以清除凝汽器結(jié)垢，或者提高了吹灰器的效能降低了鍋爐排煙溫度等，不同的檢修級(jí)別對(duì)機(jī)組能耗指標(biāo)的影響可能有所不同，因此機(jī)組通過(guò)不同級(jí)別的檢修，檢修后的機(jī)組煤耗會(huì)有不同程度的降低。

　　隨著檢修費(fèi)用的增加，每減少一次檢修所帶來(lái)的收益也逐漸增加，在機(jī)組檢修費(fèi)用達(dá)到1000萬(wàn)元/次時(shí)，減少一次檢修所帶來(lái)的收益則超過(guò)了1500萬(wàn)元。考慮到機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)不同部位的修復(fù)費(fèi)用并不相同，所以在本圖的計(jì)算中，修復(fù)費(fèi)用取值從10萬(wàn)元到1000萬(wàn)元。不過(guò)從計(jì)算結(jié)果看，對(duì)于機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，修復(fù)故障部位費(fèi)用對(duì)整個(gè)機(jī)組的收益影響并不明顯，主要是因?yàn)樵撾姀S兩臺(tái)機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)較低所致。在本圖計(jì)算中，兩臺(tái)機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)概率的差異僅有0.005次/年。

　　當(dāng)非計(jì)劃停運(yùn)概率差異增加時(shí)，非計(jì)劃停運(yùn)修復(fù)費(fèi)用帶來(lái)的影響則會(huì)有顯著增加。給出了全國(guó)300MW機(jī)組不同服役年限與非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)值，從中可以看出，在總體趨勢(shì)上，隨著機(jī)組服役年限的增加，機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)先降低后增加，符合“澡盆曲線”理論。該電廠兩臺(tái)機(jī)組服役年限為16年，因此進(jìn)一步分析結(jié)果表明，該服役年限下相同容量機(jī)組計(jì)劃?rùn)z修1次與2之間的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)差異大約為0.33次。

　　如果以0.33次為基準(zhǔn)計(jì)算，減少一次檢修的收益結(jié)果，所呈現(xiàn)出的規(guī)律類似，隨著檢修費(fèi)用的增加，每減少一次檢修所帶來(lái)的收益也逐漸增加，不過(guò)由于圖7中非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)增加，所以機(jī)組修復(fù)故障部位的檢修費(fèi)用也隨之增加，因此在機(jī)組檢修費(fèi)用同樣達(dá)到1000萬(wàn)元/次時(shí)，減少一次檢修所帶來(lái)的收益則降低至約1200萬(wàn)元。應(yīng)用本文所建模型，經(jīng)過(guò)對(duì)某2×300MW檢修優(yōu)化計(jì)算，結(jié)果表明，減少一次機(jī)組的檢修可以帶來(lái)較大的收益，收益與檢修費(fèi)用密切相關(guān)，檢修費(fèi)用越高，則收益越大。

　　由于該電廠機(jī)組目前處于故障率較低的時(shí)期，而且減少檢修后的收益較高，因此建議可以對(duì)機(jī)組的檢修周期適當(dāng)優(yōu)化，以取得更好的效果。不過(guò)，由于機(jī)組延長(zhǎng)檢修間隔后，非計(jì)劃停運(yùn)事件的概率將會(huì)增加，同時(shí)機(jī)組的能耗水平也會(huì)有所增加，一定程度上抵消了部分收益，所以機(jī)組檢修間隔的延長(zhǎng)需要有一定的范圍。

　　不過(guò)需指出的是，由于模型參考數(shù)據(jù)為電廠提供數(shù)據(jù)，受數(shù)據(jù)收集周期及前期測(cè)點(diǎn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)不完全準(zhǔn)確影響，所以計(jì)算結(jié)果勢(shì)必有一定誤差。首先是在計(jì)算中做了一定的簡(jiǎn)化假設(shè)，其次是兩次檢修減少一次，那么在這一次檢修過(guò)程中可能需要檢修更多的項(xiàng)目，從而增加時(shí)間和費(fèi)用。不過(guò)本文的目的在于提供一個(gè)合理的檢修優(yōu)化決策模型，因此盡管在計(jì)算中采取了簡(jiǎn)化假設(shè)，其結(jié)果仍能夠定性的分析問(wèn)題。在實(shí)際使用模型的過(guò)程中建議盡量代入電廠運(yùn)行管理的實(shí)際數(shù)據(jù)，或者根據(jù)該模型的需求，電廠盡量安排電力試驗(yàn)單位做機(jī)組有關(guān)性能試驗(yàn)，以使得該模型在使用過(guò)程中邊界條件更為準(zhǔn)確，這樣計(jì)算的結(jié)果更為精確，對(duì)電廠檢修為周期的合理選取參考性更強(qiáng)。

　　結(jié)論

　　(1)由于充分考慮了燃煤機(jī)組上網(wǎng)電量、檢修投入、非計(jì)劃停運(yùn)以及機(jī)組能耗變化等因素，本文所建的檢修優(yōu)化模型可以用于定量分析機(jī)組的檢修優(yōu)化收益;(2)對(duì)于本文中所研究的機(jī)組，由于狀態(tài)較為穩(wěn)定，機(jī)組發(fā)生非計(jì)劃停運(yùn)的次數(shù)較低，所以適當(dāng)延長(zhǎng)檢修周期的收益較高，在機(jī)組檢修費(fèi)用為1000萬(wàn)元/次，當(dāng)檢修時(shí)間為500h時(shí)，每?jī)?yōu)化減少一次檢修所獲得的收益可以超過(guò)1500萬(wàn)元，但對(duì)于服役期限較短或者接近退役狀態(tài)的機(jī)組，由于非停概率增加，延長(zhǎng)檢修周期收益會(huì)有一定程度的下降;(3)為進(jìn)一步完善本文中所建立的模型，建議機(jī)組通過(guò)性能試驗(yàn)取得煤耗與運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)的精確函數(shù)關(guān)系式，以更為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)機(jī)組檢修優(yōu)化后的收益。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]ChinaElectricityCouncil(中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì))，ChinaPowerIndustryAnnualDevelopmentReport(中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告)[M]，Beijing：ChinaBuildingMaterialsIndustryPress，2020.06

　　[2]ChinaElectricityCouncil(中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì))，AnnualDevelopmentReportonReliabilityofChina'sPowerIndustry(中國(guó)電力行業(yè)可靠性年度發(fā)展報(bào)告)[M]，Beijing：ChinaBuildingMaterialsIndustryPress，2020.09

　　作者：李勇1李建鋒2楊娟2馬更生1