一种能效评价方法、装置、可读介质及电子设备与流程

本发明涉及分布式能源技术领域，尤其涉及一种能效评价方法、装置、可读介质及电子设备。

背景技术：

在北方地区“煤改气”，强调节能环保等背景下，燃气锅炉在工业和居民采暖中广泛使用，当前燃气锅炉行业一般使用单耗曲线作为评价燃气锅炉能效的指标，单耗曲线值的是燃气锅炉在不同负荷率下对应的单耗值，是判断锅炉运行经济性和是否健康运行的重要指标。

目前获得单耗曲线目前需要通过试验手段：手动控制燃气锅炉的燃气流量，在燃气蒸汽锅炉运行一段时间且稳定后观察产出蒸汽流量，由此得到在该负荷率下(负荷率＝蒸汽流量/额定蒸汽流量)产出下所对应的单耗(单耗＝燃气流量/蒸汽流量)，根据不同的燃气流量重复试验得到一组负荷率，以及对应的一组单耗，即是燃气蒸汽锅炉的能效曲线。

现有方法需要通过试验手段获得燃气蒸汽锅炉的单耗曲线，精度低；此外，由于外部运行环境的变化和设备老化等因素，燃气蒸汽锅炉的单耗曲线是动态变化的，通过试验手段需要定期进行试验，费时较长且会经常干扰正常生产运行。

技术实现要素：

本发明提供一种能效评价方法、装置、可读介质及电子设备，基于燃气蒸汽锅炉实时运行数据得到单耗曲线，作为燃气蒸汽锅炉的能效评价方法，具有精度高，自动实时计算，且不干扰正常生产运行的优势，能够完全克服现有试验手段的缺陷。

第一方面，本发明提供了一种能效评价方法，包括：

设置基准单耗、主蒸汽额定流量以及开停机状态，获取开停机状态变化过程中燃气蒸汽锅炉的燃气流量数据和主蒸汽流量数据；

对所述燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行清洗处理，得到清洗后的数据；

对清洗后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行延迟处理；

对所述延迟处理后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行标准化处理，通过计算主蒸汽流量与额定蒸汽流量的比值得到负荷率，并根据所述延迟处理后的燃气流量数据计算燃气流量与主蒸汽流量的比值得到单耗；

根据所述负荷率与所述单耗进行曲线拟合构建负荷率-单耗曲线；

根据所述负荷率-单耗曲线和所述基准单耗计算能效评价指标。

优选地，

所述对所述燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行清洗处理，得到清洗后的数据，包括：

对所述燃气流量数据和主蒸汽流量数据中异常的数据进行剔除；

对丢失的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行插补；

剔除关机后产生的燃气流量数据和主蒸汽流量数据；

剔除开机状态启动后若干时间之内产生的燃气流量数据和主蒸汽流量数据。

优选地，

所述对清洗后的燃气流量数据进行延迟处理，包括：

从历史数据中采集样本数据，所述样本数据包括从燃气燃烧到蒸汽流量开始变化的过程中，燃气流量随时间变化的数据和蒸汽流量随时间变化的数据；

选取燃气流量开始变化的时间作为延迟起始时间点，选取蒸汽流量开始明显变化的时间作为延迟终止时间点；

计算延迟起始时间点至延迟终止时间点的差值，所述差值即为延迟时间。

优选地，

所述根据所述负荷率与所述单耗进行曲线拟合构建负荷率-单耗曲线，包括：

将所述负荷率等间隔划分成若干个区间，相应地，所述单耗也被划分成同样个区间；

分别对每个区间的负荷率和单耗求平均值，得到一组负荷率区间平均值和一组单耗区间平均值；

根据所述负荷率区间平均值和单耗区间平均值生成负荷率-单耗曲线。

优选地，

所述根据所述负荷率-单耗曲线和所述基准单耗计算能效评价指标，包括：

统计所述负荷率-单耗曲线上单耗区间平均值大于所述基准单耗的区间个数，记为ncb，

将所述区间个数代入能效评价指标公式其中η为能效评价指标，n为所述负荷率被等间隔划分的区间个数。

优选地，

所述能效评价指标的阈值为0-1，能效评价指标越接近于1，表明燃气锅炉效率越高；反之，能效评价指标越接近于0，表明燃气锅炉效率越低。

第二方面，本发明提供了一种能效评价装置，包括：

数据获取模块，用于设置基准单耗、主蒸汽额定流量以及开停机状态，获取开停机状态变化过程中燃气蒸汽锅炉的燃气流量数据和主蒸汽流量数据；

数据清洗模块，用于对所述燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行清洗处理，得到清洗后的数据；

延迟补偿模块，用于对清洗后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行延迟处理；

标准化处理模块：用于对所述延迟处理后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行标准化处理，通过计算主蒸汽流量与额定蒸汽流量的比值得到负荷率，并根据所述延迟处理后的燃气流量数据计算燃气流量与主蒸汽流量的比值得到单耗；

曲线拟合模块，用于根据所述负荷率与所述单耗进行曲线拟合构建负荷率-单耗曲线；

计算模块，用于根据所述负荷率-单耗曲线和所述基准单耗计算能效评价指标。

优选地，

所述曲线拟合模块，用于执行如下步骤：

将所述负荷率等间隔划分成若干个区间，相应地，所述单耗也被划分成同样个区间；

分别对每个区间的负荷率和单耗求平均值，得到一组负荷率区间平均值和一组单耗区间平均值；

根据所述负荷率区间平均值和单耗区间平均值生成负荷率-单耗曲线。

第三方面，本发明提供了一种可读介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述指令时，所述电子设备执行如第一方面中任一所述的方法。

第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述存储器用于存储执行指令所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器的所述执行指令，以使所述处理器执行如第一方面中任一所述的方法。

本发明提供了一种能效评价方法、装置、可读介质及电子设备，该方法通过设置基准单耗、主蒸汽额定流量以及开停机状态，获取开停机状态变化过程中燃气蒸汽锅炉的燃气流量数据和主蒸汽流量数据，然后对获取的燃气流量数据和主蒸汽流量数据分别进行数据清洗处理、延迟补偿处理以及标准化处理后，再通过曲线拟合的形式构建负荷率-单耗曲线，根据拟合曲线计算评价指标，最终通过评价指标的计算结果判定燃气锅炉的效率。本发明基于燃气蒸汽锅炉实时运行的主蒸汽流量数据和燃气流量数据，计算负荷率，再将负荷率等间隔划分区间求每个区间负荷率和单耗的平均值，最终得一组负荷率区间平均值和单耗区间平均值构成的负荷率-单耗曲线，无需手动控制燃气锅炉的燃气流量，同时能够避免由于外部运行环境的变化和设备老化等因素对单耗曲线的变化产生干扰。根据拟合曲线计算能耗评价指标作为燃气蒸汽锅炉的能效评价方法，具有精度高，自动实时计算，且不干扰正常生产运行的优势，能够完全克服现有试验手段的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种能耗评价方法的流程示意图；

图1-1为本发明一实施例提供的数据延迟处理的流程示意图；

图1-2为本发明一实施例提供的延迟时间获得方法示意图；

图1-3为本发明一实施例提供的曲线拟合的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种能效评价装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种能效评价方法，包括

步骤101，设置基准单耗、主蒸汽额定流量以及开停机状态，获取开停机状态变化过程中燃气蒸汽锅炉的燃气流量数据和主蒸汽流量数据；

步骤102，对所述燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行清洗处理，得到清洗后的数据；

步骤103，对清洗后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行延迟处理；

步骤104，对所述延迟处理后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行标准化处理，通过计算主蒸汽流量与额定蒸汽流量的比值得到负荷率，并根据所述延迟处理后的燃气流量数据计算燃气流量与主蒸汽流量的比值得到单耗；

步骤105，根据所述负荷率与所述单耗进行曲线拟合构建负荷率-单耗曲线；

步骤106，根据所述负荷率-单耗曲线和所述基准单耗计算能效评价指标。

如图1所示的实施例，该方法通过设置设置基准单耗、主蒸汽额定流量以及开停机状态，获取开停机状态变化过程中燃气蒸汽锅炉的燃气流量数据和主蒸汽流量数据。可以不需要手动控制燃气锅炉的燃气流量，在燃气蒸汽锅炉运行一段时间且稳定后观察产出蒸汽流量，可以避免因外部运行环境的变化和设备老化导致数据异常的问题。根据获取的数据分别对数据进行清洗、数据延迟补偿处理以及标准化处理后，通过对计算得到的负荷率与所述单耗进行曲线拟合构建负荷率-单耗曲线，最后根据负荷率-单耗曲线计算能效评价指标，并据此评价燃气锅炉的效率。不需要重复进行实验得到负荷率和单耗，提高数据处理的效率，具有精度高，自动实时计算，且不干扰正常生产运行的优势。

步骤102中通过对可能影响评价结果的数据进行清洗处理，从而保证获取的数据足够精准，从而提高评价结果的准确度。实际数据采集过程中可能对评价结果产生干扰的数据主要来源于设备运行、数据丢失或者设备开关机状态之外的数据混入，因此需要对燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行清洗处理，得到清洗后的数据，通过如下步骤实现数据清洗：

对所述燃气流量数据和主蒸汽流量数据中异常的数据进行剔除；

对丢失的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行插补；

剔除燃气蒸汽锅炉在关机后产生的燃气流量数据和主蒸汽流量数据，关机后的数据不能准确反映设备的效率，并且关机后的数据不稳定，为避免这部分数据对评价结构构成干扰，需要剔除关机后产生的数据，并且步骤101中预先配置了开关机状态，因此能够准确判定关机状态时的数据，从而精确地将关机后的数据进行剔除；

剔除开机状态启动后若干时间之内产生的燃气流量数据和主蒸汽流量数据。由于设备开机状态启动初始时间段，设备运行尚且不稳定，燃气流量和蒸汽流量也都不稳定，并且这期间的燃气并不会引起蒸汽的任何实质性变化，蒸汽流量的变化可能会受到其他外界因素的影响，因此需要对开机状态启动最初的数据进行剔除，优选地，通常剔除开机状态启动后十分钟之内产生的燃气流量数据和主蒸汽流量数据，避免该时间段的数据对评价结果产生干扰。

该实施例中，通过对数据清洗保证后续计算处理过程中使用的数据是准确的，从而提高最终评价结果的准确度。本实施例中根据实际应用中的经验值，选择剔除开机状态启动后十分钟之内产生的燃气流量数据和主蒸汽流量数据。

在实际应用过程中，由于从燃气燃烧到蒸汽流量的改变存在物理上的延迟，因此需要对燃气流量进行延迟处理。

如图1-1和图1-2所示，步骤103对清洗后的燃气流量数据进行延迟处理，包括：

步骤131，从历史数据中采集样本数据，所述样本数据包括从燃气燃烧到蒸汽流量开始变化的过程中，燃气流量随时间变化的数据和蒸汽流量随时间变化的数据，根据样本数据生成燃气流量和主蒸汽流量分别随时间变化的曲线图，如图1-2所示；

步骤132，选取燃气流量开始变化的时间作为延迟起始时间点，选取蒸汽流量开始明显变化的时间作为延迟终止时间点；

步骤133，计算延迟起始时间点至延迟终止时间点的差值，所述差值即为延迟时间θ，延迟时间θ即为图上燃气流量开始增长至主蒸汽流量开始增长的时间区间。

通过将数据标准化处理，可以减省通过燃气流量重复实验获取负荷率和单耗的步骤，提高获得能耗曲线的效率同时也保证获得的曲线的准确度。根据步骤104标准化处理后分别得到的负荷率和单耗如下：

标准化后的负荷率阈值为(0，1)。对于标准化处理后的数据进行单耗曲线拟合得到负荷率-单耗曲线。

如图1-3所示，步骤105中根据所述负荷率与所述单耗进行曲线拟合构建负荷率-单耗曲线，包括：

步骤151，将所述负荷率等间隔划分成若干个区间，相应地，所述单耗也被划分成同样个区间；

步骤152，分别对每个区间的负荷率和单耗求平均值，得到一组负荷率区间平均值和一组单耗区间平均值；

步骤153，根据所述负荷率区间平均值和单耗区间平均值生成负荷率-单耗曲线。

在本实施例中，假设将负荷率等间隔划分成n个区间，根据实际经验值，优选的，n的取值范围为20-50。

得到负荷率-单耗曲线后，结合步骤101配置的基准单耗计算能效评价指标。

根据所述负荷率-单耗曲线和所述基准单耗计算能效评价指标，包括：

统计所述负荷率-单耗曲线上单耗区间平均值大于所述基准单耗的区间个数，记为ncb，

将负荷率被等间隔划分的区间个数n和负荷率-单耗曲线上单耗区间平均值大于基准单耗的区间个数ncb代入能效评价指标公式计算得到η为能效评价指标。能效评价指标的阈值为(0，1)，能效评价指标越接近于1，表明燃气锅炉效率越高；反之，能效评价指标越接近于0，表明燃气锅炉效率越低。

需要说明的是，本实施例中以燃气蒸汽锅炉为例说明锅炉能效评价方法，基于本发明方法的构思，用于评价燃油蒸汽锅炉/燃气热水锅炉/燃油热水锅炉等设备的能效，应当视为本发明的保护范围。其区别仅仅在将燃气流量与蒸汽流量分别相对应地替换为燃油流量与蒸汽流量/燃气流量与热水流量/燃油流量与热水流量，于本领域技术人员能够通过本发明的实施例在不需要付出创造性劳动的基础上将本发明方法应用于评价燃油蒸汽锅炉/燃气热水锅炉/燃油热水锅炉等设备的能效。

基于与本发明方法实施例相同的构思，请参考图2，本发明实施例提供了一种能效评价装置，包括：

数据获取模块201，用于设置基准单耗、主蒸汽额定流量以及开停机状态，获取开停机状态变化过程中燃气蒸汽锅炉的燃气流量数据和主蒸汽流量数据；

数据清洗模块202，用于对所述燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行清洗处理，得到清洗后的数据；

延迟补偿模块203，用于对清洗后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行延迟处理；

标准化处理模块204：用于对所述延迟处理后的燃气流量数据和主蒸汽流量数据进行标准化处理，通过计算主蒸汽流量与额定蒸汽流量的比值得到负荷率，并根据所述延迟处理后的燃气流量数据计算燃气流量与主蒸汽流量的比值得到单耗；

曲线拟合模块205，用于根据所述负荷率与所述单耗进行曲线拟合构建负荷率-单耗曲线；

计算模块206，用于根据所述负荷率-单耗曲线和所述基准单耗计算能效评价指标。

本发明的一个优选实施例中，所述曲线拟合模块205，用于执行如下步骤：

将所述负荷率等间隔划分成若干个区间，相应地，所述单耗也被划分成同样个区间；

分别对每个区间的负荷率和单耗求平均值，得到一组负荷率区间平均值和一组单耗区间平均值；

根据所述负荷率区间平均值和单耗区间平均值生成负荷率-单耗曲线。

图3是本发明的一个实施例电子设备的结构示意图。在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(random-accessmemory，ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。

处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是isa(industrystandardarchitecture，工业标准体系结构)总线、pci(peripheralcomponentinterconnect，外设部件互连标准)总线或eisa(extendedindustrystandardarchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。

在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的计算机程序，以在逻辑层面上形成能效评价装置。处理器，执行存储器所存放的程序，以通过执行的程序实现本发明任一实施例中提供的能效评价方法。

上述如本发明图2所示实施例提供的能效评价装置执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。

结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，能够使该电子设备执行本发明任一实施例中提供的能效评价方法。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元或模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元或模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。