★施耐德電氣（中國）有限公司趙海坤，張醒，戴鋼

★浙江巨化熱電有限公司祝路平，蘇海東，楊冬麗

1 項目概述

圖1 施耐德電氣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構EcoStruxure

目前，施耐德電氣已經(jīng)推出了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構與平臺EcoStruxure，它完美詮釋了綠色智能制造的理念，在橫向的范圍內可以覆蓋從離散工業(yè)、混合工業(yè)到流程工業(yè)的各個(gè)細分領(lǐng)域和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，也同時(shí)在縱向上實(shí)現了互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制以及應用、分析與服務(wù)三個(gè)層級的打通，并提供專(zhuān)業(yè)的端到端網(wǎng)絡(luò )安全及云、邊、端的高效協(xié)同。為適應電廠(chǎng)智慧化需求，促進(jìn)工業(yè)化與信息化的深度融合，施耐德電氣充分利用互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能、大數據分析、三維可視化等最新的技術(shù)面向電廠(chǎng)用戶(hù)推出企業(yè)數字化轉型解決方案，保證電廠(chǎng)安全、環(huán)保、高效的運營(yíng)。

浙江巨化熱電有限公司（巨化熱電廠(chǎng)）8#機組于2000年建設，采用一臺280t/h自然循環(huán)鍋爐和一臺60MW凝汽式汽輪發(fā)電機組。8#機組采用了施耐德電氣Foxboro DCS系統，2001年投入使用，2014年低氮改造時(shí)，DCS系統升級到最新的版本，硬件升級到FCP270控器、FBM200系列IO以及全新的工作站以提高系統可靠性和滿(mǎn)足長(cháng)周期運行要求。2021年1月#8B背壓機組上線(xiàn)運行。

圖2 EcoStruxure?電廠(chǎng)整體數字化解決方案

本項目基于施耐德電氣EcoStruxure?電廠(chǎng)整體數字化解決方案，結合巨化8#機組現狀和用戶(hù)需求，以“無(wú)人值守”為目標進(jìn)行對整個(gè)機組全面的優(yōu)化。項目?jì)热莅薃PS機組一鍵啟停+APC先進(jìn)過(guò)程控制+事故自愈為核心的解決方案，并配備了System Advisor（系統顧問(wèn)）+Control Advisor（控制顧問(wèn)）+PRiSM設備預測性維護+智能診斷分析與優(yōu)化等輔助優(yōu)化手段，為巨化的數字化建設搭建一個(gè)全方位一體化的整體解決方案。

2 項目實(shí)施應用

從2018年施耐德電氣根據巨化電廠(chǎng)需求和現場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行數字化電廠(chǎng)的建設，秉承整體規劃、分步實(shí)施的戰略思路進(jìn)行逐步推進(jìn)。

項目解決方案主要分為以下幾個(gè)模塊：

（1）一鍵啟停APS：通過(guò)自動(dòng)啟動(dòng)APS技術(shù)輔助運行人員完成機組啟停階段的大量操作，減少了運行人員的干預，實(shí)現機組平穩運行。

（2）事故自愈：#8機組故障順控模塊用于實(shí)現#8機組8種情況下的故障順序控制，減少運行人員故障處理時(shí)出錯概率，為機組安全和設備安全保駕護航。

（3）通過(guò)先進(jìn)過(guò)程控制APC系統提升自動(dòng)控制品質(zhì)，優(yōu)化燃燒和脫硝控制，進(jìn)一步提升機組的經(jīng)濟性。

（4）通過(guò)機組級協(xié)調控制實(shí)現整個(gè)機組的壓力-負荷全自動(dòng)控制，減少運行人員的干預，實(shí)現機組的平穩運行。

（5）通過(guò)SystemAdvisor系統顧問(wèn)結合智慧語(yǔ)音報警功能實(shí)現對報警信息的管理，輔助分析操作員的操作記錄，并實(shí)現對DCS系統狀態(tài)的診斷功能等。

（6）通過(guò)ControlAdvisor控制顧問(wèn)幫助運行人員實(shí)時(shí)監測所有控制回路的控制品質(zhì)，并協(xié)助優(yōu)化自動(dòng)控制回路的PID參數整定。

（7）通過(guò)PRiSM機組智能預警及故障自愈功能實(shí)現設備故障的提前預警，結合設備專(zhuān)家故障庫，對事故的原因進(jìn)行自動(dòng)判斷，同時(shí)會(huì )針對特定事故進(jìn)行全自動(dòng)的自愈操作，保證系統和設備的安全。

（8）對執行機構進(jìn)行了優(yōu)化，制粉系統增加粉位的自動(dòng)啟停，冷風(fēng)門(mén)自動(dòng)優(yōu)化，爐膛吹灰等進(jìn)一步減少操作數。

3 項目?jì)r(jià)值

隨著(zhù)有經(jīng)驗的一批操作工的老齡化，操作工的年輕化導致操作工生產(chǎn)經(jīng)驗較少，同時(shí)環(huán)保要求的嚴格、安全生產(chǎn)問(wèn)題成為電廠(chǎng)的主要矛盾，電廠(chǎng)如何實(shí)現綠色智慧安全生產(chǎn)面臨挑戰。

將施耐德電氣自動(dòng)化解決方案結合用戶(hù)現場(chǎng)成功進(jìn)行無(wú)人值守應用，給電廠(chǎng)帶來(lái)了新的方向，同時(shí)將一鍵啟停、事故自愈、APC先進(jìn)過(guò)程控制、控制顧問(wèn)、設備預測性維護和系統顧問(wèn)等解決方案在電廠(chǎng)進(jìn)行了集成優(yōu)化，組成電廠(chǎng)的無(wú)人值守解決方案。無(wú)人值守達到比傳統運行管理模式“更安全、更經(jīng)濟、更環(huán)?！钡倪\行目標，實(shí)現“機器換人、管理?yè)Q人、智慧換人”，最大限度地解決人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)。#8機組無(wú)人值守是打造綠色智慧電廠(chǎng)、以數字化引領(lǐng)智慧公用發(fā)展的必由之路。

本項目難點(diǎn)為從無(wú)到有建立了電廠(chǎng)的無(wú)人值守解決方案，項目可復制性較強，在行業(yè)內有很好的示范意義，提升了電廠(chǎng)自動(dòng)化水平，電廠(chǎng)無(wú)人值守做到了真正的電廠(chǎng)無(wú)人化管理，為電廠(chǎng)的智慧化、數字化、智能化提供指導方向，被行業(yè)內稱(chēng)之為電廠(chǎng)“無(wú)人機”。以無(wú)人值守新模式為新起點(diǎn)，加強新技術(shù)、新工藝運用，在探尋電廠(chǎng)綠色化發(fā)展、數字化改革貢獻力量。

4 效益分析

#8機組無(wú)人值守項目操作數從最開(kāi)始的每個(gè)班916條，報警1000多條，經(jīng)過(guò)不斷的優(yōu)化，改進(jìn)降低至每個(gè)班組“0”操作數，10條以下的報警數。

環(huán)保要求提升：本項目投入后，將爐后環(huán)保出口NOx穩定控制在30～40mg/Nm3之間，環(huán)保超標次數從每年4～5次降低為0次。

生產(chǎn)指標帶來(lái)提升，通過(guò)本項目投用，鍋爐的主汽壓力、氧量、爐膛出口NOx和爐后環(huán)保NOx標準偏差提升30%以上，鍋爐效率提升了0.53%。項目前后生產(chǎn)指標對比如圖3所示。

圖3 項目前后生產(chǎn)指標對比

（1）直接經(jīng)濟效益

直接的顯性經(jīng)濟效益=鍋爐效率經(jīng)濟效益+制粉電耗經(jīng)濟效益=158.568萬(wàn)元/年。

（2）間接經(jīng)濟效益

（3）年度綜合經(jīng)濟效益=機器換人減員效益+環(huán)保效益+機組非停效益=148+40+294=482萬(wàn)元/年。本項目為電廠(chǎng)的數字化建設和無(wú)人值守的推進(jìn)奠定了良好基礎和項目示范效應，同時(shí)具有很強的復制性。

精彩對話(huà)

施耐德電氣工業(yè)自動(dòng)化中國區過(guò)程自動(dòng)化業(yè)務(wù)總經(jīng)理 喬锃

自動(dòng)化博覽：施耐德電氣能夠為電力能源行業(yè)提供哪些產(chǎn)品或解決方案？這些產(chǎn)品和解決方案具有怎樣的特點(diǎn)和優(yōu)勢？

喬锃：施耐德電氣可以為電力能源行業(yè)提供全生命周期的工業(yè)自動(dòng)化、電氣化、數字化解決方案和咨詢(xún)服務(wù)。包括DCS、PLC、安全系統、SCADA、現場(chǎng)儀表、分析儀表、變頻、中低壓配電以及全面的數字化解決方案。賦能企業(yè)數字化轉型，施耐德電氣提供包含了從設計建造階段二三維設計軟件E3D、施工管理軟件ERM、數字化交付平臺AIM、實(shí)時(shí)數據庫PI、操作員仿真模擬OTS等，運維階段先進(jìn)過(guò)程控制APC以及PID控制回路優(yōu)化、無(wú)人值守等，到設備管理和維護側的資產(chǎn)策略管理優(yōu)化、設備預測性維護PRiSM等，提供工廠(chǎng)從工藝設計、建造升級、運營(yíng)與維護和資產(chǎn)優(yōu)化全生命周期的完整解決方案。這些產(chǎn)品主要特點(diǎn)是產(chǎn)品成熟，并已在電廠(chǎng)成功應用多年，效果良好。

自動(dòng)化博覽：數字化轉型是當前中國制造業(yè)由大轉強的必經(jīng)之路，施耐德電氣將如何幫助電力行業(yè)客戶(hù)實(shí)現數字化轉型？

喬锃：施耐德電氣引領(lǐng)全球能源管理和自動(dòng)化領(lǐng)域數字化轉型，充分利用EcoStruxure架構，提供數字化轉型咨詢(xún)、平臺和方案實(shí)施，從“平臺融合”、“數據融合”、“功能融合”三個(gè)維度去構建完整的數字化轉型解決方案，利用數字孿生技術(shù)和數字化交付及實(shí)時(shí)數據平臺，實(shí)現物理工廠(chǎng)和孿生工廠(chǎng)、設計建造和生產(chǎn)運維的全廠(chǎng)信息共享，打通功能壁壘，最大限度地為工廠(chǎng)全面數字化打下堅實(shí)的基礎，關(guān)于企業(yè)數字化轉型，施耐德的成功經(jīng)驗是先醫后藥、先軟后硬、小步快跑。

自動(dòng)化博覽：“30·60”雙碳戰略倒逼能源轉型，提升了電力中長(cháng)期需求，施耐德電氣對此有何舉措？

喬锃：針對國家雙碳戰略帶來(lái)的壓力和機遇，施耐德電氣在電力能源方面主要做了以下調整和部署：

（1）積極配合常規火電的靈活性改造，幫助客戶(hù)提高機組的調峰能力；

（2）通過(guò)自動(dòng)化控制的優(yōu)化和數字化應用大力支持電廠(chǎng)運行優(yōu)化及CCUS和其它減碳措施；

（3）為氫能、抽水蓄能等儲能應用提供全面解決方案；

（4）為水電、風(fēng)電、光伏、垃圾發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等領(lǐng)域提供從前期規劃到中期實(shí)施到項目落地完整可行的解決方案，助力新能源電力的智能制造。

自動(dòng)化博覽：火力發(fā)電仍然是目前我國發(fā)電方式的主要占比，您認為自動(dòng)化技術(shù)將助力哪些新一代技術(shù)引入火力發(fā)電，從而促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展？

喬锃：雖然國家出臺的各種政策導致火電的增長(cháng)受到限制，但火力發(fā)電在未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間還是我國電力的主要貢獻者?；痣娦袠I(yè)的自動(dòng)化水平已經(jīng)很高了，但我們的無(wú)人值守方案把自動(dòng)化的標準又提高了一大截。不僅僅通過(guò)APS、APC、報警管理優(yōu)化節省了大量操作，還通過(guò)預測性維護、故障自愈等手段把專(zhuān)家知識變成自動(dòng)化的一部分，進(jìn)一步提高了電廠(chǎng)運行的經(jīng)濟性和安全性。

當然，施耐德電氣還有很多新技術(shù)來(lái)幫助電廠(chǎng)來(lái)應對越來(lái)越嚴峻的挑戰，包括數字化交付、嚴格機理仿真、設備診斷維護、虛擬檢修、人員主動(dòng)安全平臺等，確保電廠(chǎng)在環(huán)保、安全要求越來(lái)越苛刻的背景下，還能保持較高的效率和效益。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年7月刊