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當(dāng)前火力發(fā)電面臨來(lái)自內(nèi)外環(huán)境的巨大挑戰(zhàn)，實(shí)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(rùn)電力為了解決外部形勢(shì)嚴(yán)峻的問(wèn)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(tái)，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效目標(biāo)，助力華潤(rùn)電力創(chuàng)新轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展。三年時(shí)間建設(shè)了華潤(rùn)電力集中監(jiān)測(cè)與分析專家系統(tǒng)（CSASS），在華潤(rùn)電力全國(guó)69臺(tái)機(jī)組上線，在江蘇大區(qū)19臺(tái)機(jī)組深度應(yīng)用，為華潤(rùn)電力解決了現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，達(dá)到了提升設(shè)備可靠性、提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、提升機(jī)組快速響應(yīng)、提升運(yùn)營(yíng)管理水平的效果。下階段在華潤(rùn)電力全面深化應(yīng)用將產(chǎn)生超過(guò)1億元/年收益。CSASS項(xiàng)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(tái)建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)與借鑒參考，獲得行業(yè)內(nèi)好評(píng)如潮。建設(shè)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(xiàng)目不斷迭代優(yōu)化、功能升級(jí)、深化應(yīng)用，產(chǎn)生更大價(jià)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(duì)于以火電裝機(jī)為主的發(fā)電企業(yè)，面臨市場(chǎng)需求放緩、設(shè)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(yùn)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(rùn)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(chǎng)發(fā)展需要，分析、診斷結(jié)果與運(yùn)營(yíng)管理脫節(jié)等問(wèn)題。為了實(shí)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(tái)，推動(dòng)提升運(yùn)營(yíng)管理水平，最終實(shí)現(xiàn)提升效率、提升效益、提升機(jī)組競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，華潤(rùn)電力對(duì)建設(shè)發(fā)電集團(tuán)智慧化平臺(tái)展開了積極探索，建設(shè)了華潤(rùn)電力火電集中監(jiān)測(cè)與分析專家系統(tǒng)（CSASS），這是一套基于設(shè)備管理、服務(wù)運(yùn)營(yíng)管理的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與診斷云平臺(tái)。

1.2　CSASS簡(jiǎn)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(shí)、便于操作的原則，將CSASS劃分為三個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)測(cè)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(shè)過(guò)程

建設(shè)期間，充分做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制定項(xiàng)目實(shí)施策略、實(shí)施路徑和計(jì)劃。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分調(diào)研，做好頂層設(shè)計(jì)，梳理標(biāo)準(zhǔn)、流程和職責(zé)。實(shí)施路徑采用先試點(diǎn)，后推廣的方法。成立以華潤(rùn)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(duì)，做好項(xiàng)目實(shí)施的組織保障和技術(shù)保障，全面參與項(xiàng)目建設(shè)。解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)難題，有效地推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施。項(xiàng)目建設(shè)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(shè)成果

目前CSASS項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)集成與展示已完成華潤(rùn)電力九個(gè)大區(qū)共28家電廠69臺(tái)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(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)平臺(tái)；分析專家系統(tǒng)已完成華潤(rùn)電力江蘇大區(qū)8家項(xiàng)目公司19臺(tái)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(shì)預(yù)警模型超過(guò)2400個(gè)，正確預(yù)測(cè)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(guò)2750個(gè)，制定各專業(yè)不定期工作項(xiàng)目408項(xiàng)，定期工作項(xiàng)目876項(xiàng)，完成指標(biāo)超限告警統(tǒng)計(jì)近5萬(wàn)次，自動(dòng)生成指標(biāo)超限問(wèn)題2000多項(xiàng)；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(fèi)用。關(guān)鍵燃料指標(biāo)的對(duì)比，促進(jìn)燃料管理水平提高。

3.1　提升經(jīng)濟(jì)性

通過(guò)實(shí)時(shí)能耗指標(biāo)輸出多維動(dòng)態(tài)對(duì)標(biāo)平臺(tái)；燃料對(duì)標(biāo)平臺(tái)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(dòng)投入率和品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。實(shí)時(shí)負(fù)荷優(yōu)化負(fù)荷分配，中長(zhǎng)期負(fù)荷電量分配，輔助能耗對(duì)標(biāo)、尋優(yōu)。燃料摻燒后評(píng)價(jià)，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(jí)統(tǒng)一的策略庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、案例庫(kù)、故障模式庫(kù)。建設(shè)了設(shè)備預(yù)警功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警。結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和華潤(rùn)電力的技術(shù)積淀，實(shí)現(xiàn)全方位、多維度對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析與診斷，為機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)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(dòng)模塊提高機(jī)組自動(dòng)投入率，提高機(jī)組使機(jī)組自動(dòng)化水平，使機(jī)組調(diào)節(jié)更靈活快速。

（2）運(yùn)營(yíng)效率的快速性

企業(yè)級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集、處理、分析、存儲(chǔ)、展示一體化。自動(dòng)報(bào)表、自動(dòng)報(bào)告等減輕日常的工作量。對(duì)標(biāo)工具、自定義組件等加快用戶的使用效率。CSASS平臺(tái)多個(gè)遠(yuǎn)程離線試驗(yàn)平臺(tái)，用戶可以利用工具快速發(fā)起試驗(yàn)并得出結(jié)果。自動(dòng)生成工作任務(wù)計(jì)劃功能、系統(tǒng)間自動(dòng)流轉(zhuǎn)。

3.4　提升運(yùn)營(yíng)管理水平

認(rèn)知與應(yīng)用深化，通過(guò)認(rèn)知培訓(xùn)、操作培訓(xùn)、實(shí)際應(yīng)用、使用驗(yàn)證、理論培訓(xùn)、使用優(yōu)化提升項(xiàng)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(dòng)管理理念的創(chuàng)新。

4　實(shí)施效果

4.1　經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)經(jīng)濟(jì)性線相關(guān)模塊實(shí)施與應(yīng)用，能耗、負(fù)荷模塊降低華潤(rùn)電力江蘇大區(qū)煤耗。自動(dòng)模塊協(xié)助電廠減少江蘇電網(wǎng)考核費(fèi)一年約100萬(wàn)元；同時(shí)，江蘇大區(qū)各項(xiàng)目公司煤耗普遍下降，循泵優(yōu)化模型為每家項(xiàng)目公司帶來(lái)節(jié)能收益約20萬(wàn)元/年，合計(jì)為江蘇大區(qū)帶來(lái)直接經(jīng)濟(jì)收益180萬(wàn)元/年。低省優(yōu)化模型為一臺(tái)60萬(wàn)機(jī)組降低煤耗0.2g/kW·h。

目前預(yù)警準(zhǔn)確率超過(guò)70%，為行業(yè)領(lǐng)先水平。華潤(rùn)電力江蘇大區(qū)發(fā)現(xiàn)預(yù)警模塊正確預(yù)測(cè)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(wàn)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(gè)項(xiàng)目公司每年節(jié)約成本40萬(wàn)元。建立項(xiàng)目公司與控股之間線上實(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(rùn)電力全控股，將實(shí)現(xiàn)超過(guò)1億元/年的經(jīng)濟(jì)收益。

4.2　社會(huì)效益

CSASS項(xiàng)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(guò)為期三年的建設(shè)，已經(jīng)逐步融入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)體系當(dāng)中，顯著提高發(fā)電的高質(zhì)量發(fā)展。CSASS項(xiàng)目的成功實(shí)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(tái)（基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)功能遷移部署，發(fā)揮云平臺(tái)作用。并將CSASS推廣至華潤(rùn)電力全部大區(qū)，迭代式開發(fā)、螺旋式上升，推廣過(guò)程產(chǎn)生新的需求，不斷功能升級(jí)。充分發(fā)揮CSASS作用。

6　對(duì)未來(lái)發(fā)展的預(yù)期和建議

CSASS的建設(shè)是華潤(rùn)電力在火力發(fā)電集團(tuán)級(jí)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(shí)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(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)全過(guò)程價(jià)值最大化，最終實(shí)現(xiàn)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