當前火力發(fā)電面臨來(lái)自?xún)韧猸h(huán)境的巨大挑戰，實(shí)現發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展是發(fā)電企業(yè)當務(wù)之急。華潤電力為了解決外部形勢嚴峻的問(wèn)題，滿(mǎn)足內部提升的需求，利用先進(jìn)的工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，建設發(fā)電集團智慧化平臺，實(shí)現提質(zhì)增效目標，助力華潤電力創(chuàng )新轉型、高質(zhì)量發(fā)展。三年時(shí)間建設了華潤電力集中監測與分析專(zhuān)家系統（CSASS），在華潤電力全國69臺機組上線(xiàn)，在江蘇大區19臺機組深度應用，為華潤電力解決了現場(chǎng)問(wèn)題，達到了提升設備可靠性、提升運行經(jīng)濟性、提升機組快速響應、提升運營(yíng)管理水平的效果。下階段在華潤電力全面深化應用將產(chǎn)生超過(guò)1億元/年收益。CSASS項目是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在火電領(lǐng)域積極且成功的探索，為火電大數據平臺建設提供經(jīng)驗與借鑒參考，獲得行業(yè)內好評如潮。建設過(guò)程中攻克了許多難題，產(chǎn)生許多科研創(chuàng )新成果，促進(jìn)行業(yè)進(jìn)步。下一階段，CSASS項目不斷迭代優(yōu)化、功能升級、深化應用，產(chǎn)生更大價(jià)值。

1　主要發(fā)展經(jīng)歷

1.1　建設背景

在經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)下，對于以火電裝機為主的發(fā)電企業(yè)，面臨市場(chǎng)需求放緩、設備利用小時(shí)降低、電價(jià)下滑、燃煤成本不斷攀升、資產(chǎn)運維日益復雜、節能環(huán)保要求更加嚴格等巨大挑戰。華潤電力內部面臨存在數據孤島、豎井管理，分析、診斷不夠準確、有效，不能適應電力市場(chǎng)發(fā)展需要，分析、診斷結果與運營(yíng)管理脫節等問(wèn)題。為了實(shí)現發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展，需要將各系統互通融合，整合集團、分公司、電廠(chǎng)離散數據；建設分析與診斷、統一大數據平臺，推動(dòng)提升運營(yíng)管理水平，最終實(shí)現提升效率、提升效益、提升機組競爭力的目標。為了實(shí)現該目標，華潤電力對建設發(fā)電集團智慧化平臺展開(kāi)了積極探索，建設了華潤電力火電集中監測與分析專(zhuān)家系統（CSASS），這是一套基于設備管理、服務(wù)運營(yíng)管理的工業(yè)大數據分析與診斷云平臺。

1.2　CSASS簡(jiǎn)介

CSASS以板塊建設專(zhuān)業(yè)化、信息管控集中化、技術(shù)應用先進(jìn)化、集團建設智慧化作為建設四大原則。橫向聯(lián)系、垂直集成，各環(huán)節任務(wù)互相聯(lián)系在一起，優(yōu)化資源、把握核心、集中建設。按照方案合理、經(jīng)濟高效、客觀(guān)務(wù)實(shí)、便于操作的原則，將CSASS劃分為三個(gè)部分：數據采集與集中監測系統、系統集成與展示、分析專(zhuān)家系統。系統架構圖如圖1所示。

圖1 CSASS系統架構圖

2　建設過(guò)程

建設期間，充分做好系統設計、制定項目實(shí)施策略、實(shí)施路徑和計劃。系統設計時(shí)，充分調研，做好頂層設計，梳理標準、流程和職責。實(shí)施路徑采用先試點(diǎn)，后推廣的方法。成立以華潤電力副總裁領(lǐng)導的CSASS建設組織機構，建立CSASS技術(shù)專(zhuān)家團隊，做好項目實(shí)施的組織保障和技術(shù)保障，全面參與項目建設。解決項目實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)難題，有效地推進(jìn)項目實(shí)施。項目建設過(guò)程也遇到不少問(wèn)題，如圖2、圖3所示。

圖2 技術(shù)難點(diǎn)

圖3 管理難點(diǎn)

3　建設成果

目前CSASS項目數據采集與集中監測、系統集成與展示已完成華潤電力九個(gè)大區共28家電廠(chǎng)69臺機組的數據接入，形成了發(fā)電行業(yè)世界領(lǐng)先的實(shí)時(shí)大數據平臺；分析專(zhuān)家系統已完成華潤電力江蘇大區8家項目公司19臺機組建設，后續將推廣至完成其他大區建設。

分析專(zhuān)家系統建立趨勢預警模型超過(guò)2400個(gè)，正確預測設備異常超600例以上，診斷系統診斷成功率93%；系統案例數量超過(guò)2750個(gè)，制定各專(zhuān)業(yè)不定期工作項目408項，定期工作項目876項，完成指標超限告警統計近5萬(wàn)次，自動(dòng)生成指標超限問(wèn)題2000多項；能耗模塊、負荷優(yōu)化分配降低煤耗；AGC精度考核指標分析降低電網(wǎng)考核費用。關(guān)鍵燃料指標的對比，促進(jìn)燃料管理水平提高。

3.1　提升經(jīng)濟性

通過(guò)實(shí)時(shí)能耗指標輸出多維動(dòng)態(tài)對標平臺；燃料對標平臺關(guān)鍵燃料指標KPI；大數據挖掘能耗規律優(yōu)化熱、電負荷分配。在線(xiàn)能耗指標數據的輸出，在線(xiàn)自動(dòng)投入率和品質(zhì)評價(jià)指標。實(shí)時(shí)負荷優(yōu)化負荷分配，中長(cháng)期負荷電量分配，輔助能耗對標、尋優(yōu)。燃料摻燒后評價(jià)，大數據分析電網(wǎng)考核，反饋數據積累。從而顯著(zhù)提升經(jīng)濟性。

3.2　提高可靠性

初步形成發(fā)電集團級統一的策略庫、知識庫、案例庫、故障模式庫。建設了設備預警功能，實(shí)時(shí)監控預警。結合行業(yè)經(jīng)驗和華潤電力的技術(shù)積淀，實(shí)現全方位、多維度對機組運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、分析與診斷，為機組安全、經(jīng)濟、環(huán)保運行提供建議和優(yōu)化方案。

3.3　提高設備響應快速性

（1）機組反應的快速性

利用自動(dòng)模塊提高機組自動(dòng)投入率，提高機組使機組自動(dòng)化水平，使機組調節更靈活快速。

（2）運營(yíng)效率的快速性

企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數據平臺，實(shí)現海量數據采集、處理、分析、存儲、展示一體化。自動(dòng)報表、自動(dòng)報告等減輕日常的工作量。對標工具、自定義組件等加快用戶(hù)的使用效率。CSASS平臺多個(gè)遠程離線(xiàn)試驗平臺，用戶(hù)可以利用工具快速發(fā)起試驗并得出結果。自動(dòng)生成工作任務(wù)計劃功能、系統間自動(dòng)流轉。

3.4　提升運營(yíng)管理水平

認知與應用深化，通過(guò)認知培訓、操作培訓、實(shí)際應用、使用驗證、理論培訓、使用優(yōu)化提升項目公司用戶(hù)管理水平、技術(shù)水平?？s短管理路徑，技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)管理理念的創(chuàng )新。

4　實(shí)施效果

4.1　經(jīng)濟效益

通過(guò)經(jīng)濟性線(xiàn)相關(guān)模塊實(shí)施與應用，能耗、負荷模塊降低華潤電力江蘇大區煤耗。自動(dòng)模塊協(xié)助電廠(chǎng)減少江蘇電網(wǎng)考核費一年約100萬(wàn)元；同時(shí)，江蘇大區各項目公司煤耗普遍下降，循泵優(yōu)化模型為每家項目公司帶來(lái)節能收益約20萬(wàn)元/年，合計為江蘇大區帶來(lái)直接經(jīng)濟收益180萬(wàn)元/年。低省優(yōu)化模型為一臺60萬(wàn)機組降低煤耗0.2g/kW·h。

目前預警準確率超過(guò)70%，為行業(yè)領(lǐng)先水平。華潤電力江蘇大區發(fā)現預警模塊正確預測設備劣化600例以上；診斷模塊的故障診斷正確率達93%，挽回約700萬(wàn)元的直接經(jīng)濟損失。設備檢修策略的優(yōu)化可為一個(gè)項目公司每年節約成本40萬(wàn)元。建立項目公司與控股之間線(xiàn)上實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)通道，提升管理效率50%左右，降低了管理成本。下一階段將CSASS推廣至華潤電力全控股，將實(shí)現超過(guò)1億元/年的經(jīng)濟收益。

4.2　社會(huì )效益

CSASS項目是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)電領(lǐng)域的深入應用，經(jīng)過(guò)為期三年的建設，已經(jīng)逐步融入生產(chǎn)運營(yíng)體系當中，顯著(zhù)提高發(fā)電的高質(zhì)量發(fā)展。CSASS項目的成功實(shí)踐與落地應用，為發(fā)電領(lǐng)域實(shí)現工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地、能源高質(zhì)量發(fā)展提供了借鑒。

5　后續發(fā)展目標

下一階段，CSASS將上線(xiàn)MindSphere云平臺（基于云的開(kāi)放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統），實(shí)現功能遷移部署，發(fā)揮云平臺作用。并將CSASS推廣至華潤電力全部大區，迭代式開(kāi)發(fā)、螺旋式上升，推廣過(guò)程產(chǎn)生新的需求，不斷功能升級。充分發(fā)揮CSASS作用。

6　對未來(lái)發(fā)展的預期和建議

CSASS的建設是華潤電力在火力發(fā)電集團級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統的有效探索，下一階段將以“智慧發(fā)電集團”為方向，不斷實(shí)踐。融合新技術(shù)的應用，前端打通售電云、后端打通燃料管控，實(shí)現全生產(chǎn)全過(guò)程價(jià)值最大化，最終實(shí)現智慧決策、少人值守，如圖4所示。

圖4 CSASS未來(lái)發(fā)展框架圖

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年9月刊