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當前火力發(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)當務之急。華潤電力為了解決外部形勢嚴峻的問題，滿足內(nèi)部提升的需求，利用先進的工業(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，實現(xiàn)提質(zhì)增效目標，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臺機組上線，在江蘇大區(qū)19臺機組深度應用，為華潤電力解決了現(xiàn)場問題，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1億元/年收益。CSASS項目是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在火電領域積極且成功的探索，為火電大數(shù)據(jù)平臺建設提供經(jīng)驗與借鑒參考，獲得行業(yè)內(nèi)好評如潮。建設過程中攻克了許多難題，產(chǎn)生許多科研創(chuàng)新成果，促進行業(yè)進步。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)，面臨市場需求放緩、設備利用小時降低、電價下滑、燃煤成本不斷攀升、資產(chǎn)運維日益復雜、節(jié)能環(huán)保要求更加嚴格等巨大挑戰(zhàn)。華潤電力內(nèi)部面臨存在數(shù)據(jù)孤島、豎井管理，分析、診斷不夠準確、有效，不能適應電力市場發(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、分公司、電廠離散數(shù)據(jù)；建設分析與診斷、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、提升機組競爭力的目標。為了實現(xiàn)該目標，華潤電力對建設發(fā)電集團智慧化平臺展開了積極探索，建設了華潤電力火電集中監(jiān)測與分析專家系統(tǒng)（CSASS），這是一套基于設備管理、服務運營管理的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與診斷云平臺。

1.2　CSASS簡介

CSASS以板塊建設專業(yè)化、信息管控集中化、技術(shù)應用先進化、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(jié)任務互相聯(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、客觀務實、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。

圖1 CSASS系統(tǒng)架構(gòu)圖

2　建設過程

建設期間，充分做好系統(tǒng)設計、制定項目實施策略、實施路徑和計劃。系統(tǒng)設計時，充分調(diào)研，做好頂層設計，梳理標準、流程和職責。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導的CSASS建設組織機構(gòu)，建立CSASS技術(shù)專家團隊，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。解決項目實施過程中的技術(shù)難題，有效地推進項目實施。項目建設過程也遇到不少問題，如圖2、圖3所示。

圖2 技術(shù)難點

圖3 管理難點

3　建設成果

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臺機組的數(shù)據(jù)接入，形成了發(fā)電行業(yè)世界領先的實時大數(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臺機組建設，后續(xù)將推廣至完成其他大區(qū)建設。

分析專家系統(tǒng)建立趨勢預警模型超過2400個，正確預測設備異常超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，完成指標超限告警統(tǒng)計近5萬次，自動生成指標超限問題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。關鍵燃料指標的對比，促進燃料管理水平提高。

3.1　提升經(jīng)濟性

通過實時能耗指標輸出多維動態(tài)對標平臺；燃料對標平臺關鍵燃料指標KPI；大數(shù)據(jù)挖掘能耗規(guī)律優(yōu)化熱、電負荷分配。在線能耗指標數(shù)據(jù)的輸出，在線自動投入率和品質(zhì)評價指標。實時負荷優(yōu)化負荷分配，中長期負荷電量分配，輔助能耗對標、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)濟性。

3.2　提高可靠性

初步形成發(fā)電集團級統(tǒng)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，實時監(jiān)控預警。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、多維度對機組運行狀態(tài)進行實時監(jiān)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

利用自動模塊提高機組自動投入率，提高機組使機組自動化水平，使機組調(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。對標工具、自定義組件等加快用戶的使用效率。CSASS平臺多個遠程離線試驗平臺，用戶可以利用工具快速發(fā)起試驗并得出結(jié)果。自動生成工作任務計劃功能、系統(tǒng)間自動流轉(zhuǎn)。

3.4　提升運營管理水平

認知與應用深化，通過認知培訓、操作培訓、實際應用、使用驗證、理論培訓、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)進步帶動管理理念的創(chuàng)新。

4　實施效果

4.1　經(jīng)濟效益

通過經(jīng)濟性線相關模塊實施與應用，能耗、負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)濟收益180萬元/年。低省優(yōu)化模型為一臺60萬機組降低煤耗0.2g/kW·h。

目前預警準確率超過70%，為行業(yè)領先水平。華潤電力江蘇大區(qū)發(fā)現(xiàn)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700萬元的直接經(jīng)濟損失。設備檢修策略的優(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)電領域的深入應用，經(jīng)過為期三年的建設，已經(jīng)逐步融入生產(chǎn)運營體系當中，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用，為發(fā)電領域?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

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(tǒng)的有效探索，下一階段將以“智慧發(fā)電集團”為方向，不斷實踐。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。

圖4 CSASS未來發(fā)展框架圖

摘自《自動化博覽》2020年9月刊