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華潤電力集中監(jiān)測與分析專家系統(tǒng)(CSASS)開發(fā)與應(yīng)用
  • 企業(yè):     行業(yè):電力     領(lǐng)域:能源管理    
  • 點擊數(shù):3287     發(fā)布時間:2020-09-11 13:33:58
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當(dāng)前火力發(fā)電面臨來自內(nèi)外環(huán)境的巨大挑戰(zhàn),實現(xiàn)發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展是發(fā)電企業(yè)當(dāng)務(wù)之急。華潤電力為了解決外部形勢嚴(yán)峻的問題,滿足內(nèi)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(shè)發(fā)電集團(tuán)智慧化平臺,實現(xiàn)提質(zhì)增效目標(biāo),助力華潤電力創(chuàng)新轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展。三年時間建設(shè)了華潤電力集中監(jiān)測與分析專家系統(tǒng)(CSASS),在華潤電力全國69臺機(jī)組上線,在江蘇大區(qū)19臺機(jī)組深度應(yīng)用,為華潤電力解決了現(xiàn)場問題,達(dá)到了提升設(shè)備可靠性、提升運行經(jīng)濟(jì)性、提升機(jī)組快速響應(yīng)、提升運營管理水平的效果。下階段在華潤電力全面深化應(yīng)用將產(chǎn)生超過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(shù)據(jù)平臺建設(shè)提供經(jīng)驗與借鑒參考,獲得行業(yè)內(nèi)好評如潮。建設(shè)過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(yīng)用,產(chǎn)生更大價值。

1 主要發(fā)展經(jīng)歷

1.1 建設(shè)背景

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下,對于以火電裝機(jī)為主的發(fā)電企業(yè),面臨市場需求放緩、設(shè)備利用小時降低、電價下滑、燃煤成本不斷攀升、資產(chǎn)運維日益復(fù)雜、節(jié)能環(huán)保要求更加嚴(yán)格等巨大挑戰(zhàn)。華潤電力內(nèi)部面臨存在數(shù)據(jù)孤島、豎井管理,分析、診斷不夠準(zhǔn)確、有效,不能適應(yīng)電力市場發(fā)展需要,分析、診斷結(jié)果與運營管理脫節(jié)等問題。為了實現(xiàn)發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展,需要將各系統(tǒng)互通融合,整合集團(tuán)、分公司、電廠離散數(shù)據(jù);建設(shè)分析與診斷、統(tǒng)一大數(shù)據(jù)平臺,推動提升運營管理水平,最終實現(xiàn)提升效率、提升效益、提升機(jī)組競爭力的目標(biāo)。為了實現(xiàn)該目標(biāo),華潤電力對建設(shè)發(fā)電集團(tuán)智慧化平臺展開了積極探索,建設(shè)了華潤電力火電集中監(jiān)測與分析專家系統(tǒng)(CSASS),這是一套基于設(shè)備管理、服務(wù)運營管理的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與診斷云平臺。

1.2 CSASS簡介

CSASS以板塊建設(shè)專業(yè)化、信息管控集中化、技術(shù)應(yīng)用先進(jìn)化、集團(tuán)建設(shè)智慧化作為建設(shè)四大原則。橫向聯(lián)系、垂直集成,各環(huán)節(jié)任務(wù)互相聯(lián)系在一起,優(yōu)化資源、把握核心、集中建設(shè)。按照方案合理、經(jīng)濟(jì)高效、客觀務(wù)實、便于操作的原則,將CSASS劃分為三個部分:數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)測系統(tǒng)、系統(tǒng)集成與展示、分析專家系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

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圖1 CSASS系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 建設(shè)過程

建設(shè)期間,充分做好系統(tǒng)設(shè)計、制定項目實施策略、實施路徑和計劃。系統(tǒng)設(shè)計時,充分調(diào)研,做好頂層設(shè)計,梳理標(biāo)準(zhǔn)、流程和職責(zé)。實施路徑采用先試點,后推廣的方法。成立以華潤電力副總裁領(lǐng)導(dǎo)的CSASS建設(shè)組織機(jī)構(gòu),建立CSASS技術(shù)專家團(tuán)隊,做好項目實施的組織保障和技術(shù)保障,全面參與項目建設(shè)。解決項目實施過程中的技術(shù)難題,有效地推進(jìn)項目實施。項目建設(shè)過程也遇到不少問題,如圖2、圖3所示。

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圖2 技術(shù)難點

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圖3 管理難點

3 建設(shè)成果

目前CSASS項目數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)測、系統(tǒng)集成與展示已完成華潤電力九個大區(qū)共28家電廠69臺機(jī)組的數(shù)據(jù)接入,形成了發(fā)電行業(yè)世界領(lǐng)先的實時大數(shù)據(jù)平臺;分析專家系統(tǒng)已完成華潤電力江蘇大區(qū)8家項目公司19臺機(jī)組建設(shè),后續(xù)將推廣至完成其他大區(qū)建設(shè)。

分析專家系統(tǒng)建立趨勢預(yù)警模型超過2400個,正確預(yù)測設(shè)備異常超600例以上,診斷系統(tǒng)診斷成功率93%;系統(tǒng)案例數(shù)量超過2750個,制定各專業(yè)不定期工作項目408項,定期工作項目876項,完成指標(biāo)超限告警統(tǒng)計近5萬次,自動生成指標(biāo)超限問題2000多項;能耗模塊、負(fù)荷優(yōu)化分配降低煤耗;AGC精度考核指標(biāo)分析降低電網(wǎng)考核費用。關(guān)鍵燃料指標(biāo)的對比,促進(jìn)燃料管理水平提高。

3.1 提升經(jīng)濟(jì)性

通過實時能耗指標(biāo)輸出多維動態(tài)對標(biāo)平臺;燃料對標(biāo)平臺關(guān)鍵燃料指標(biāo)KPI;大數(shù)據(jù)挖掘能耗規(guī)律優(yōu)化熱、電負(fù)荷分配。在線能耗指標(biāo)數(shù)據(jù)的輸出,在線自動投入率和品質(zhì)評價指標(biāo)。實時負(fù)荷優(yōu)化負(fù)荷分配,中長期負(fù)荷電量分配,輔助能耗對標(biāo)、尋優(yōu)。燃料摻燒后評價,大數(shù)據(jù)分析電網(wǎng)考核,反饋數(shù)據(jù)積累。從而顯著提升經(jīng)濟(jì)性。

3.2 提高可靠性

初步形成發(fā)電集團(tuán)級統(tǒng)一的策略庫、知識庫、案例庫、故障模式庫。建設(shè)了設(shè)備預(yù)警功能,實時監(jiān)控預(yù)警。結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗和華潤電力的技術(shù)積淀,實現(xiàn)全方位、多維度對機(jī)組運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測、分析與診斷,為機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運行提供建議和優(yōu)化方案。

3.3 提高設(shè)備響應(yīng)快速性

(1)機(jī)組反應(yīng)的快速性

利用自動模塊提高機(jī)組自動投入率,提高機(jī)組使機(jī)組自動化水平,使機(jī)組調(diào)節(jié)更靈活快速。

(2)運營效率的快速性

企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺,實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集、處理、分析、存儲、展示一體化。自動報表、自動報告等減輕日常的工作量。對標(biāo)工具、自定義組件等加快用戶的使用效率。CSASS平臺多個遠(yuǎn)程離線試驗平臺,用戶可以利用工具快速發(fā)起試驗并得出結(jié)果。自動生成工作任務(wù)計劃功能、系統(tǒng)間自動流轉(zhuǎn)。

3.4 提升運營管理水平

認(rèn)知與應(yīng)用深化,通過認(rèn)知培訓(xùn)、操作培訓(xùn)、實際應(yīng)用、使用驗證、理論培訓(xùn)、使用優(yōu)化提升項目公司用戶管理水平、技術(shù)水平。縮短管理路徑,技術(shù)進(jìn)步帶動管理理念的創(chuàng)新。

4 實施效果

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過經(jīng)濟(jì)性線相關(guān)模塊實施與應(yīng)用,能耗、負(fù)荷模塊降低華潤電力江蘇大區(qū)煤耗。自動模塊協(xié)助電廠減少江蘇電網(wǎng)考核費一年約100萬元;同時,江蘇大區(qū)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節(jié)能收益約20萬元/年,合計為江蘇大區(qū)帶來直接經(jīng)濟(jì)收益180萬元/年。低省優(yōu)化模型為一臺60萬機(jī)組降低煤耗0.2g/kW·h。

目前預(yù)警準(zhǔn)確率超過70%,為行業(yè)領(lǐng)先水平。華潤電力江蘇大區(qū)發(fā)現(xiàn)預(yù)警模塊正確預(yù)測設(shè)備劣化600例以上;診斷模塊的故障診斷正確率達(dá)93%,挽回約700萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失。設(shè)備檢修策略的優(yōu)化可為一個項目公司每年節(jié)約成本40萬元。建立項目公司與控股之間線上實時業(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,將實現(xiàn)超過1億元/年的經(jīng)濟(jì)收益。

4.2 社會效益

CSASS項目是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)電領(lǐng)域的深入應(yīng)用,經(jīng)過為期三年的建設(shè),已經(jīng)逐步融入生產(chǎn)運營體系當(dāng)中,顯著提高發(fā)電的高質(zhì)量發(fā)展。CSASS項目的成功實踐與落地應(yīng)用,為發(fā)電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)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(xù)發(fā)展目標(biāo)

下一階段,CSASS將上線MindSphere云平臺(基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)),實現(xiàn)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(qū),迭代式開發(fā)、螺旋式上升,推廣過程產(chǎn)生新的需求,不斷功能升級。充分發(fā)揮CSASS作用。

6 對未來發(fā)展的預(yù)期和建議

CSASS的建設(shè)是華潤電力在火力發(fā)電集團(tuán)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的有效探索,下一階段將以“智慧發(fā)電集團(tuán)”為方向,不斷實踐。融合新技術(shù)的應(yīng)用,前端打通售電云、后端打通燃料管控,實現(xiàn)全生產(chǎn)全過程價值最大化,最終實現(xiàn)智慧決策、少人值守,如圖4所示。

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圖4 CSASS未來發(fā)展框架圖

摘自《自動化博覽》2020年9月刊

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