華潤電力集中監測與分析專家系統(CSASS)開發與應用
企業: 日期:2020-09-11
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當前火力發電面臨來自內外環境的巨大挑戰,實現發電高質量發展是發電企業當務之急。華潤電力為了解決外部形勢嚴峻的問題,滿足內部提升的需求,利用先進的工業4.0和工業互聯網技術手段,建設發電集團智慧化平臺,實現提質增效目標,助力華潤電力創新轉型、高質量發展。三年時間建設了華潤電力集中監測與分析專家系統(CSASS),在華潤電力全國69臺機組上線,在江蘇大區19臺機組深度應用,為華潤電力解決了現場問題,達到了提升設備可靠性、提升運行經濟性、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生超過1億元/年收益。CSASS項目是工業互聯網在火電領域積極且成功的探索,為火電大數據平臺建設提供經驗與借鑒參考,獲得行業內好評如潮。建設過程中攻克了許多難題,產生許多科研創新成果,促進行業進步。下一階段,CSASS項目不斷迭代優化、功能升級、深化應用,產生更大價值。

1 主要發展經歷

1.1 建設背景

在經濟發展新常態下,對于以火電裝機為主的發電企業,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、資產運維日益復雜、節能環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,不能適應電力市場發展需要,分析、診斷結果與運營管理脫節等問題。為了實現發電高質量發展,需要將各系統互通融合,整合集團、分公司、電廠離散數據;建設分析與診斷、統一大數據平臺,推動提升運營管理水平,最終實現提升效率、提升效益、提升機組競爭力的目標。為了實現該目標,華潤電力對建設發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測與分析專家系統(CSASS),這是一套基于設備管理、服務運營管理的工業大數據分析與診斷云平臺。

1.2 CSASS簡介

CSASS以板塊建設專業化、信息管控集中化、技術應用先進化、集團建設智慧化作為建設四大原則。橫向聯系、垂直集成,各環節任務互相聯系在一起,優化資源、把握核心、集中建設。按照方案合理、經濟高效、客觀務實、便于操作的原則,將CSASS劃分為三個部分:數據采集與集中監測系統、系統集成與展示、分析專家系統。系統架構圖如圖1所示。

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圖1 CSASS系統架構圖

2 建設過程

建設期間,充分做好系統設計、制定項目實施策略、實施路徑和計劃。系統設計時,充分調研,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,建立CSASS技術專家團隊,做好項目實施的組織保障和技術保障,全面參與項目建設。解決項目實施過程中的技術難題,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。

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圖2 技術難點

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圖3 管理難點

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大區共28家電廠69臺機組的數據接入,形成了發電行業世界領先的實時大數據平臺;分析專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。

分析專家系統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,診斷系統診斷成功率93%;系統案例數量超過2750個,制定各專業不定期工作項目408項,定期工作項目876項,完成指標超限告警統計近5萬次,自動生成指標超限問題2000多項;能耗模塊、負荷優化分配降低煤耗;AGC精度考核指標分析降低電網考核費用。關鍵燃料指標的對比,促進燃料管理水平提高。

3.1 提升經濟性

通過實時能耗指標輸出多維動態對標平臺;燃料對標平臺關鍵燃料指標KPI;大數據挖掘能耗規律優化熱、電負荷分配。在線能耗指標數據的輸出,在線自動投入率和品質評價指標。實時負荷優化負荷分配,中長期負荷電量分配,輔助能耗對標、尋優。燃料摻燒后評價,大數據分析電網考核,反饋數據積累。從而顯著提升經濟性。

3.2 提高可靠性

初步形成發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,實時監控預警。結合行業經驗和華潤電力的技術積淀,實現全方位、多維度對機組運行狀態進行實時監測、分析與診斷,為機組安全、經濟、環保運行提供建議和優化方案。

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,使機組調節更靈活快速。

(2)運營效率的快速性

企業級工業互聯網大數據平臺,實現海量數據采集、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起試驗并得出結果。自動生成工作任務計劃功能、系統間自動流轉。

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、使用優化提升項目公司用戶管理水平、技術水平。縮短管理路徑,技術進步帶動管理理念的創新。

4 實施效果

4.1 經濟效益

通過經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煤耗。自動模塊協助電廠減少江蘇電網考核費一年約100萬元;同時,江蘇大區各項目公司煤耗普遍下降,循泵優化模型為每家項目公司帶來節能收益約20萬元/年,合計為江蘇大區帶來直接經濟收益180萬元/年。低省優化模型為一臺60萬機組降低煤耗0.2g/kW·h。

目前預警準確率超過70%,為行業領先水平。華潤電力江蘇大區發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700萬元的直接經濟損失。設備檢修策略的優化可為一個項目公司每年節約成本40萬元。建立項目公司與控股之間線上實時業務通道,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,將實現超過1億元/年的經濟收益。

4.2 社會效益

CSASS項目是工業互聯網在發電領域的深入應用,經過為期三年的建設,已經逐步融入生產運營體系當中,顯著提高發電的高質量發展。CSASS項目的成功實踐與落地應用,為發電領域實現工業互聯網落地、能源高質量發展提供了借鑒。

5 后續發展目標

下一階段,CSASS將上線MindSphere云平臺(基于云的開放式物聯網操作系統),實現功能遷移部署,發揮云平臺作用。并將CSASS推廣至華潤電力全部大區,迭代式開發、螺旋式上升,推廣過程產生新的需求,不斷功能升級。充分發揮CSASS作用。

6 對未來發展的預期和建議

CSASS的建設是華潤電力在火力發電集團級工業互聯網系統的有效探索,下一階段將以“智慧發電集團”為方向,不斷實踐。融合新技術的應用,前端打通售電云、后端打通燃料管控,實現全生產全過程價值最大化,最終實現智慧決策、少人值守,如圖4所示。

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圖4 CSASS未來發展框架圖

摘自《自動化博覽》2020年9月刊

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