隨著國家環(huán)保政策的持續(xù)推進(jìn)，火電廠的節(jié)能減排壓力愈發(fā)凸顯，對企業(yè)的管理優(yōu)化及技術(shù)創(chuàng)新提出了更高的要求。而當(dāng)前火電行業(yè)陳舊的管理模式，已無法更好地滿足新時代下企業(yè)運行優(yōu)化的需要，很有必要利用先進(jìn)的管理思想和技術(shù)建立一套全新的發(fā)電運行管控模式。面對企業(yè)發(fā)展的需要，華潤電力湖北有限公司大膽創(chuàng)新應(yīng)用精益六西格瑪方法論，開發(fā)出了一套全新的操作尋優(yōu)系統(tǒng)（OOS），應(yīng)用在發(fā)電運行管理。

       目前各火力發(fā)電廠發(fā)電運行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)管理普遍采取了小指標(biāo)競賽模式，隨著運行管理優(yōu)化工作、節(jié)能減排工作的開展，小指標(biāo)管理辦法已不能滿足管理需要。有必要利用先進(jìn)的管理思想和技術(shù)建立一套新的發(fā)電運行管控模式，實現(xiàn)發(fā)電運行持續(xù)優(yōu)化。

       1.小指標(biāo)競賽管理辦法有以下幾個較為明顯的弊端：

       （1）小指標(biāo)競賽得分不能真實反映機(jī)組經(jīng)濟(jì)水平；

       （2）小指標(biāo)競賽結(jié)果通常選用的是月度平均值作為評比，不能反映指標(biāo)的波動；

       （3）小指標(biāo)競賽無法指導(dǎo)運行人員操作，對于各種指標(biāo)的調(diào)整各值存在分歧；

       （4）小指標(biāo)競賽管理辦法無法約束運行人員采取經(jīng)濟(jì)合理的運行方式操作；

       （5）值際易造成惡性競爭；

       （6）運行部門績效無法分到具體的每個員工。

       2.鑒于這些弊端，有必要建立一套新的發(fā)電運行管理模式，這套管理模式應(yīng)滿足以下需要：

       （1）運行員工個人：應(yīng)具備操作調(diào)整的指導(dǎo)性，能夠?qū)崟r顯示機(jī)組當(dāng)前負(fù)荷下最優(yōu)化運行所需要調(diào)整的參數(shù)及范圍，指導(dǎo)運行人員針對性的調(diào)整操作，實現(xiàn)機(jī)組的最優(yōu)化運行。

       （2）生產(chǎn)運行部門：應(yīng)具備操作評價的公平性，能夠利用指標(biāo)得分與經(jīng)濟(jì)運行的關(guān)聯(lián)性，科學(xué)公正地開展運行評價工作，并將優(yōu)秀的個體從集體中篩選出來，最大限度的實現(xiàn)運行激勵作用，調(diào)動員工的積極性。

       （3）火電公司：生產(chǎn)管控的最優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組運行的持續(xù)優(yōu)化，實現(xiàn)機(jī)組長周期安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運行，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

       為了滿足上述需求，華潤電力湖北有限公司開發(fā)了操作尋優(yōu)系統(tǒng)（OOS）。

       二、OOS系統(tǒng)介紹

       1.系統(tǒng)整體思路。

       OOS系統(tǒng)利用精益管理思想、利用績效評價、利用耗差分析系統(tǒng)、利用信息化技術(shù)實現(xiàn)尋優(yōu)與優(yōu)化成果標(biāo)準(zhǔn)化。建立操作尋優(yōu)系統(tǒng)尋找最佳工況進(jìn)而建立標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫，利用耗差系統(tǒng)實現(xiàn)對運行操作量化考評、通過績效評價將運行優(yōu)化成果固化；建立尋優(yōu)計算系統(tǒng)用于建立與完善標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫。標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的建立是基于生產(chǎn)實際，它依據(jù)機(jī)組工況邊界自動提供最佳工況（即標(biāo)桿工況），通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，實際工況與標(biāo)桿工況會出現(xiàn)偏差，通過耗差分析系統(tǒng)可以自動計算出這個偏差對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響大小（即操作耗差），通過績效考評手段，通過操作耗差實現(xiàn)量化評價，激勵實際工況向標(biāo)桿工況靠攏。

       2.系統(tǒng)整體構(gòu)架。

       系統(tǒng)包括了標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫、尋優(yōu)計算輔助系統(tǒng)、運行績效考評系統(tǒng)、耗差分析與性能計算系統(tǒng)。標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫依據(jù)機(jī)組邊界條件自動展示最佳工況標(biāo)桿值，為運行人員操作提供指導(dǎo)；尋優(yōu)計算輔助系統(tǒng)是通過機(jī)組運行試驗、OOS系統(tǒng)報表功能進(jìn)行尋優(yōu)輔助計算，為標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫的建立與持續(xù)優(yōu)化提供便利；運行績效考評系統(tǒng)攘括了發(fā)電部運行日常管理，將部門績效分解至每位員工與人力資源績效管理對接，激勵員工向最優(yōu)靠攏。值班員對操作擬合度負(fù)責(zé)，技術(shù)管理人員對標(biāo)桿操作方式的先進(jìn)行負(fù)責(zé)；耗差分析與性能計算系統(tǒng)是OOS的基礎(chǔ)，為尋優(yōu)計算、績效考評提供數(shù)據(jù)支撐。

       3.操作尋優(yōu)方法及標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫建設(shè)方法。

       “最優(yōu)”工況的定義：綜合考慮安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)等邊界因素，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性的工況為最優(yōu)工況，最優(yōu)工況為實際存在的工況。

       機(jī)組工況的“最優(yōu)”，是在保證安全環(huán)保的前提下，使得機(jī)組的經(jīng)濟(jì)水平最高。通過分析現(xiàn)狀可知，要尋找真正的“最優(yōu)”并加以實現(xiàn)，必須統(tǒng)一運行調(diào)整中的具體操作，找到一定的邊界條件下，哪種操作組合能使機(jī)組處于“最優(yōu)”工況，再通過合理的手段真實評估實際操作對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，與之配套建設(shè)運行績效管理制度，從而激勵運行人員操作向最優(yōu)靠攏。

       標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方法是基于6西格瑪管理思想，應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析軟件MINITAB工具，進(jìn)行因子篩選和回歸分析。首先定義機(jī)組工況邊界消除不可控噪音，利用不同邊界組合形成目錄，制定最優(yōu)試驗策略。然后，篩選出對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響大、流程能力差的中間變量；通過機(jī)組運行試驗，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計回歸的方法找出中間變量與影響這些中間變量的可控因子的關(guān)系；最后再通過機(jī)組運行試驗，找出不同邊界條件下的“最優(yōu)”工況，這個工況下的各可控因子即為標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)桿值，作為操作指導(dǎo)和績效考評的依據(jù)，不同邊界條件下的標(biāo)桿工況組合構(gòu)成了標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫。

       4.系統(tǒng)建設(shè)步驟。

       （1）確定邊界建立邊界工況索引。

       首先需要設(shè)定邊界，不同的邊界對于機(jī)組運行產(chǎn)生不同的控制策略。安全、環(huán)保邊界是基本前提，尋找“最優(yōu)”工況都是在這個基本前提下進(jìn)行的，除此之外還有煤種邊界、負(fù)荷邊界、設(shè)備邊界等，通過邊界條件的設(shè)定來消除不可控噪音。

       （2）因子初步篩選。

       為獲得對影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性流程的清晰認(rèn)識，需要利用流程圖找出影響機(jī)組煤耗Y的各子步驟輸入因子x。為消除尋找x與Y關(guān)系時的不可控噪音，以及方便后續(xù)主要可控因子的篩選，引入了中間變量y。這里輸入因子x對應(yīng)具體操作，中間變量y則對應(yīng)能影響到機(jī)組煤耗計算的運行指標(biāo)，通過多次“分層研究”，找到煤耗大指標(biāo)Y、中間變量y與各輸入因子x的對應(yīng)關(guān)系。

       （3）利用中間變量篩選出關(guān)鍵可控因子。

       按照六西格瑪管理思想，需要辨別影響機(jī)組煤耗Y的各輸入因子x的優(yōu)先次序，從而分清主次，有的放矢。借助中間變量y進(jìn)行篩選時，除了比較各指標(biāo)單位變化對煤耗的影響外， 統(tǒng)計大量的機(jī)組運行數(shù)據(jù)，利用MINITAB工具中的中間變量移動極差圖，來分析中間變量y在實際運行操作中的波動范圍，兩者結(jié)合綜合評估對煤耗Y的影響程度，據(jù)此結(jié)果利用柏拉圖挑選出對煤耗影響較大（累積值<80％）的關(guān)鍵中間變量。根據(jù)可控因子與中間變量的對應(yīng)關(guān)系，篩選出關(guān)鍵的中間變量和主要可控因子。

       （4）建設(shè)性能計算與耗差分析模塊軟件。

       （5）組織機(jī)組運行試驗。

       通過機(jī)組運行試驗得出主要可控因子與煤耗關(guān)系，利用尋優(yōu)計算輔助系統(tǒng)對統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進(jìn)行尋優(yōu)計算建立標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫。

       （6）建設(shè)運行績效評價體系。

       5.系統(tǒng)功能介紹。

       軟件系統(tǒng)主要包括：系統(tǒng)首頁、性能計算與耗差分析、操作指導(dǎo)與操作考評、KPI考評、尋優(yōu)計算輔助及軟件后臺設(shè)置等幾部分。（各畫面應(yīng)用對象）系統(tǒng)首頁：部門公司領(lǐng)導(dǎo)層；性能計算與耗差分析：技術(shù)管理人員；操作指導(dǎo)與操作考評：運行值班人員；KPI考評：發(fā)電部各位員工；尋優(yōu)計算輔助系統(tǒng)：技術(shù)管理人員；軟件后臺設(shè)置：軟件維護(hù)信息管理人員。

       （1）重要參數(shù)展示。

       機(jī)組重要參數(shù)、性能計算與耗差分析結(jié)果通過柱狀圖、圖表、餅圖等直觀方式展示展示全廠機(jī)組煤耗指標(biāo)運行情況；應(yīng)用最新的svg和js控件技術(shù),實現(xiàn)關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的多維度對比分析，軟件系統(tǒng)穩(wěn)定、瀏覽速度快捷，避免了類似SIS系統(tǒng)處于廢置狀態(tài)的窘?jīng)r。

       （2）性能計算與耗差系統(tǒng)分析。

       1）性能計算與耗差分析模塊具有數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，能夠自動篩選數(shù)據(jù)壞點并進(jìn)行相應(yīng)的擬合替換，保證性能計算與耗差分析的連續(xù)性、穩(wěn)定性，使此系統(tǒng)更加有指導(dǎo)意義。

       2）性能計算與耗差分析模塊數(shù)據(jù)重算功能，在考評系統(tǒng)中可剔除因設(shè)備異常等引起的參數(shù)異常時間段數(shù)據(jù)并將重算前后數(shù)據(jù)均保存在數(shù)據(jù)庫，這樣保證了對操作員考評的公平合理。

       3）依據(jù)工況邊界的變化采用動態(tài)基準(zhǔn)值，使耗差分析系統(tǒng)更加準(zhǔn)確合理。

       （3）操作指導(dǎo)與操作考評。

       1）可控因子依據(jù)標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫實時展示為運行人員提供指導(dǎo)。

       2）經(jīng)濟(jì)I考評結(jié)果能夠?qū)崟r計算并展示，個人監(jiān)盤及班組監(jiān)盤報表實時展示，便于了解個人及班組監(jiān)盤情況。

       3）安全、環(huán)保量化指標(biāo)考核通過參數(shù)越限實現(xiàn)，實時統(tǒng)計，方便查詢，并有相應(yīng)的免考核申請機(jī)制，達(dá)到異常障礙標(biāo)準(zhǔn)自動提交至相應(yīng)技術(shù)管理人員。

       （4）KPI考評。

       1）KPI考評依據(jù)績效管理辦法將部門分解至每位員工，基本滿足發(fā)電部日常管理功能要求，按照相關(guān)管理制度實現(xiàn)實時在線考評。

       2）實現(xiàn)不同崗位,不同個人的考評得分實時查詢，對于有異議的考評結(jié)果具有復(fù)議功能。

       （5）尋優(yōu)計算輔助系統(tǒng)及標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫。

       1）可擴(kuò)展的標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫，邊界條件、可控因子、中間變量均可擴(kuò)展，使系統(tǒng)兼容性和拓展性更強(qiáng)，避免了因設(shè)備改造、軟件完善升級等原因?qū)е孪到y(tǒng)重建。

       2）尋優(yōu)計算及分析是基于大量的試驗或者生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，并且計算較為復(fù)雜繁瑣，尋優(yōu)計算輔助系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可依據(jù)技術(shù)人員的要求，自動采集要求時間段內(nèi)規(guī)定的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出、耗差計算，從而大大減輕技術(shù)人員尋優(yōu)工作。

       三、創(chuàng)新點介紹

       1.創(chuàng)造性的建立了全新的火電廠優(yōu)化運行評價系統(tǒng)及其方法。

       OOS系統(tǒng)以真實評價運行值班員操作水平、為運行值班員操作提供指導(dǎo)、持續(xù)優(yōu)化、激勵運行值班員向最優(yōu)靠攏為建設(shè)目標(biāo)。該系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考評由傳統(tǒng)的對中間變量的考評延伸到對運行操作（因子）的考評，建立了新型的耗差分析系統(tǒng)用于對運行值班員的操作進(jìn)行評價；該系統(tǒng)建立了不同工況條件下的操作因子標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫，用于指導(dǎo)運行值班員操作、同時作為運行值班員操作水平考評基準(zhǔn)；該系統(tǒng)建立了相應(yīng)的KPI考評體系激勵運行值班員向最優(yōu)靠攏，通過崗位分層將部門關(guān)鍵績效有效的分解到每位員工，取消了原有小指標(biāo)競賽運行班組值際排名的辦法。

       2.建立了新型的耗差分析系統(tǒng)。

       新型的耗差分析系統(tǒng)以運行操作作為分析指標(biāo)，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計回歸的辦法找到運行操作因子與機(jī)組煤耗的關(guān)系。

       3.建立獲得最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)及方法。

       有別于傳統(tǒng)的工況尋優(yōu)，新的試驗方法對“最優(yōu)”進(jìn)行了重新定義——在一定的邊界條件下，提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，綜合考慮安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)等邊界因素，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，從而最終達(dá)到長時間下的系統(tǒng)“最優(yōu)”。“最優(yōu)”工況是機(jī)組實際存在的，而非設(shè)計工況或者不穩(wěn)定的最經(jīng)濟(jì)工況。試驗系統(tǒng)設(shè)計了因子篩選辦法、噪音消除辦法、因子試驗辦法。

       4.制定了新的衡量指標(biāo)對煤耗的影響程度辦法。

       傳統(tǒng)衡量指標(biāo)對煤耗的影響程度主要是基于理論計算中該指標(biāo)對供電煤耗影響大小來衡量的即用該項指標(biāo)的單位耗差值來衡量。新的衡量辦法是利用統(tǒng)計工具，機(jī)指標(biāo)在實際運行中的波動范圍即6倍標(biāo)準(zhǔn)差（6σ），用這個波動范圍與該項指標(biāo)的單位耗差乘積得到的結(jié)果作為衡量該項指標(biāo)對煤耗的影響程度。

       5.采取動態(tài)基準(zhǔn)值建立標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫。

       傳統(tǒng)的耗差分析系統(tǒng)通常采取的是靜態(tài)基準(zhǔn)值，分析的指標(biāo)也是中間變量（小指標(biāo)），多采取設(shè)計值、額定值、額定負(fù)荷下的實驗值，不僅不適用于不同工況，而且這些基準(zhǔn)值的組合并不能實際工況中同時實現(xiàn)。新的耗差分析系統(tǒng)通過機(jī)組運行試驗得出實際工況中存在的真實值作為基準(zhǔn)值，應(yīng)用于中間變量與可控操作因子，利用邊界分層建立不同邊界工況下的基準(zhǔn)值，建立動態(tài)的標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫。這樣在不同的機(jī)組運行工況下采用動態(tài)基準(zhǔn)值，使耗差分析更為科學(xué)、合理。

       OOS系統(tǒng)建設(shè)過程中應(yīng)用了很多新思路、新方法，已累計向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交了10項專利（5項實用新型專利、5項發(fā)明專利）、1項軟件著作權(quán)申請。其中5項實用新型專利和軟件著作權(quán)均已獲得授權(quán)，發(fā)明專利處于審批階段。

       四、應(yīng)用成效

       1.管理價值。

       （1）火電廠發(fā)電部績效指標(biāo)分解到每個員工，公平合理。傳統(tǒng)的管理方法是績效分解至運行值，值內(nèi)員工統(tǒng)一指標(biāo)，新的運行KPI管理辦法按崗位職責(zé)將績效分解至個人。

       （2）廢除排名高低決定得分高低的小指標(biāo)競賽管理辦法，新的考評體系中經(jīng)濟(jì)績效得分不會依據(jù)排名的高低來決定得分高低，而是以運行人員操作是否符合標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)桿值來評價。這樣既激勵的運行人員向最優(yōu)靠攏，又避免了值際惡性競爭。

       （3）標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫指導(dǎo)運行操作，約束了運行人員不規(guī)范操作，使運行人員操作更具明確性。避免了運行人員為了某項小指標(biāo)的高得分采取不合理不經(jīng)濟(jì)的運行方式犧牲了機(jī)組整體的經(jīng)濟(jì)性；同時避免不同運行人員操作方法不明確，不清楚如何操作才是最優(yōu)工況。

       （4）機(jī)組運行優(yōu)化試驗結(jié)果得到有效應(yīng)用。標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)桿值來源于機(jī)組運行優(yōu)化試驗，是實際存在可執(zhí)行的。通過機(jī)組運行優(yōu)化試驗得出機(jī)組穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的操作方法，然后將各操作因子標(biāo)桿值錄入標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫用于運行操作人員的考評、指導(dǎo)。

       2.經(jīng)濟(jì)價值。

       OOS系統(tǒng)將機(jī)組運行優(yōu)化成果通過標(biāo)桿值數(shù)據(jù)庫有效的應(yīng)用到了生產(chǎn)實際，激勵運行人員向最優(yōu)的運行工況靠攏，機(jī)組運行避免了參數(shù)波動引起的浪費，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。通過針對機(jī)組運行尋優(yōu)，機(jī)組供電煤耗2×330MW機(jī)組降低約2.11g/(kW•h)、2×1000MW機(jī)組降低約4.05g/(kW•h)，優(yōu)化成果標(biāo)準(zhǔn)化后以2×330MW機(jī)組全年發(fā)電量30億千瓦時、2×1000MW機(jī)組全年發(fā)電量80億千瓦時計算，共可節(jié)約標(biāo)煤3.873萬噸，按照本年度標(biāo)煤單價660元/噸計算，共產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約2556.18萬元。

       3.社會價值。

       火力發(fā)電企業(yè)既是為社會提供優(yōu)質(zhì)清潔能源的大型能源生產(chǎn)企業(yè)，又是一個能源消耗和污染排放的大戶，是節(jié)能減排工作的重點領(lǐng)域。OOS系統(tǒng)從約束運行操作著手，實現(xiàn)“節(jié)能減排”與“經(jīng)濟(jì)效益”的和諧統(tǒng)一。按照2014年華潤電力湖北有限公司一期、二期全年發(fā)電量110億千瓦時計算，共減少向大氣排放二氧化碳約16.355萬噸。

       4.應(yīng)用推廣價值。

       OOS系統(tǒng)具有很強(qiáng)的推廣價值。對于坑口電站、進(jìn)煤結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定（邊界條件穩(wěn)定）的火電廠尤為適用；進(jìn)煤結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電廠在建立數(shù)字化煤場的基礎(chǔ)具有很強(qiáng)的適用性。（主創(chuàng)人員：羅家林、王加林、王志軍、姚登鋒、黎俊飛、李鋒平、李艷兵）