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★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(gòu)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(gòu)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(nèi)可以覆蓋從離散工業(yè)、混合工業(yè)到流程工業(yè)的各個細分領(lǐng)域和專業(yè)特點，也同時在縱向上實現(xiàn)了互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制以及應(yīng)用、分析與服務(wù)三個層級的打通，并提供專業(yè)的端到端網(wǎng)絡(luò)安全及云、邊、端的高效協(xié)同。為適應(yīng)電廠智慧化需求，促進工業(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(shù)據(jù)分析、三維可視化等最新的技術(shù)面向電廠用戶推出企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案，保證電廠安全、環(huán)保、高效的運營。

浙江巨化熱電有限公司（巨化熱電廠）8#機組于2000年建設(shè)，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(tǒng)，2001年投入使用，2014年低氮改造時，DCS系統(tǒng)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(tǒng)可靠性和滿足長周期運行要求。2021年1月#8B背壓機組上線運行。

圖2 EcoStruxure?電廠整體數(shù)字化解決方案

本項目基于施耐德電氣EcoStruxure?電廠整體數(shù)字化解決方案，結(jié)合巨化8#機組現(xiàn)狀和用戶需求，以“無人值守”為目標進行對整個機組全面的優(yōu)化。項目內(nèi)容包含了APS機組一鍵啟停+APC先進過程控制+事故自愈為核心的解決方案，并配備了System Advisor（系統(tǒng)顧問）+Control Advisor（控制顧問）+PRiSM設(shè)備預(yù)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(shù)字化建設(shè)搭建一個全方位一體化的整體解決方案。

2 項目實施應(yīng)用

從2018年施耐德電氣根據(jù)巨化電廠需求和現(xiàn)場實際情況，進行數(shù)字化電廠的建設(shè)，秉承整體規(guī)劃、分步實施的戰(zhàn)略思路進行逐步推進。

項目解決方案主要分為以下幾個模塊：

（1）一鍵啟停APS：通過自動啟動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(yù)，實現(xiàn)機組平穩(wěn)運行。

（2）事故自愈：#8機組故障順控模塊用于實現(xiàn)#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出錯概率，為機組安全和設(shè)備安全保駕護航。

（3）通過先進過程控制APC系統(tǒng)提升自動控制品質(zhì)，優(yōu)化燃燒和脫硝控制，進一步提升機組的經(jīng)濟性。

（4）通過機組級協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)整個機組的壓力-負荷全自動控制，減少運行人員的干預(yù)，實現(xiàn)機組的平穩(wěn)運行。

（5）通過SystemAdvisor系統(tǒng)顧問結(jié)合智慧語音報警功能實現(xiàn)對報警信息的管理，輔助分析操作員的操作記錄，并實現(xiàn)對DCS系統(tǒng)狀態(tài)的診斷功能等。

（6）通過ControlAdvisor控制顧問幫助運行人員實時監(jiān)測所有控制回路的控制品質(zhì)，并協(xié)助優(yōu)化自動控制回路的PID參數(shù)整定。

（7）通過PRiSM機組智能預(yù)警及故障自愈功能實現(xiàn)設(shè)備故障的提前預(yù)警，結(jié)合設(shè)備專家故障庫，對事故的原因進行自動判斷，同時會針對特定事故進行全自動的自愈操作，保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全。

（8）對執(zhí)行機構(gòu)進行了優(yōu)化，制粉系統(tǒng)增加粉位的自動啟停，冷風(fēng)門自動優(yōu)化，爐膛吹灰等進一步減少操作數(shù)。

3 項目價值

隨著有經(jīng)驗的一批操作工的老齡化，操作工的年輕化導(dǎo)致操作工生產(chǎn)經(jīng)驗較少，同時環(huán)保要求的嚴格、安全生產(chǎn)問題成為電廠的主要矛盾，電廠如何實現(xiàn)綠色智慧安全生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)。

將施耐德電氣自動化解決方案結(jié)合用戶現(xiàn)場成功進行無人值守應(yīng)用，給電廠帶來了新的方向，同時將一鍵啟停、事故自愈、APC先進過程控制、控制顧問、設(shè)備預(yù)測性維護和系統(tǒng)顧問等解決方案在電廠進行了集成優(yōu)化，組成電廠的無人值守解決方案。無人值守達到比傳統(tǒng)運行管理模式“更安全、更經(jīng)濟、更環(huán)保”的運行目標，實現(xiàn)“機器換人、管理換人、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機組無人值守是打造綠色智慧電廠、以數(shù)字化引領(lǐng)智慧公用發(fā)展的必由之路。

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

4 效益分析

#8機組無人值守項目操作數(shù)從最開始的每個班916條，報警1000多條，經(jīng)過不斷的優(yōu)化，改進降低至每個班組“0”操作數(shù)，10條以下的報警數(shù)。

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

生產(chǎn)指標帶來提升，通過本項目投用，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=482萬元/年。本項目為電廠的數(shù)字化建設(shè)和無人值守的推進奠定了良好基礎(chǔ)和項目示范效應(yīng)，同時具有很強的復(fù)制性。

精彩對話

施耐德電氣工業(yè)自動化中國區(qū)過程自動化業(yè)務(wù)總經(jīng)理 喬锃

自動化博覽：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)自動化、電氣化、數(shù)字化解決方案和咨詢服務(wù)。包括DCS、PLC、安全系統(tǒng)、SCADA、現(xiàn)場儀表、分析儀表、變頻、中低壓配電以及全面的數(shù)字化解決方案。賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，施耐德電氣提供包含了從設(shè)計建造階段二三維設(shè)計軟件E3D、施工管理軟件ERM、數(shù)字化交付平臺AIM、實時數(shù)據(jù)庫PI、操作員仿真模擬OTS等，運維階段先進過程控制APC以及PID控制回路優(yōu)化、無人值守等，到設(shè)備管理和維護側(cè)的資產(chǎn)策略管理優(yōu)化、設(shè)備預(yù)測性維護PRiSM等，提供工廠從工藝設(shè)計、建造升級、運營與維護和資產(chǎn)優(yōu)化全生命周期的完整解決方案。這些產(chǎn)品主要特點是產(chǎn)品成熟，并已在電廠成功應(yīng)用多年，效果良好。

自動化博覽：數(shù)字化轉(zhuǎn)型是當(dāng)前中國制造業(yè)由大轉(zhuǎn)強的必經(jīng)之路，施耐德電氣將如何幫助電力行業(yè)客戶實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型？

喬锃：施耐德電氣引領(lǐng)全球能源管理和自動化領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型，充分利用EcoStruxure架構(gòu)，提供數(shù)字化轉(zhuǎn)型咨詢、平臺和方案實施，從“平臺融合”、“數(shù)據(jù)融合”、“功能融合”三個維度去構(gòu)建完整的數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案，利用數(shù)字孿生技術(shù)和數(shù)字化交付及實時數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)物理工廠和孿生工廠、設(shè)計建造和生產(chǎn)運維的全廠信息共享，打通功能壁壘，最大限度地為工廠全面數(shù)字化打下堅實的基礎(chǔ)，關(guān)于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，施耐德的成功經(jīng)驗是先醫(yī)后藥、先軟后硬、小步快跑。

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

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

（1）積極配合常規(guī)火電的靈活性改造，幫助客戶提高機組的調(diào)峰能力；

（2）通過自動化控制的優(yōu)化和數(shù)字化應(yīng)用大力支持電廠運行優(yōu)化及CCUS和其它減碳措施；

（3）為氫能、抽水蓄能等儲能應(yīng)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(guī)劃到中期實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，從而促進行業(yè)的發(fā)展？

喬锃：雖然國家出臺的各種政策導(dǎo)致火電的增長受到限制，但火力發(fā)電在未來很長一段時間還是我國電力的主要貢獻者。火電行業(yè)的自動化水平已經(jīng)很高了，但我們的無人值守方案把自動化的標準又提高了一大截。不僅僅通過APS、APC、報警管理優(yōu)化節(jié)省了大量操作，還通過預(yù)測性維護、故障自愈等手段把專家知識變成自動化的一部分，進一步提高了電廠運行的經(jīng)濟性和安全性。

當(dāng)然，施耐德電氣還有很多新技術(shù)來幫助電廠來應(yīng)對越來越嚴峻的挑戰(zhàn)，包括數(shù)字化交付、嚴格機理仿真、設(shè)備診斷維護、虛擬檢修、人員主動安全平臺等，確保電廠在環(huán)保、安全要求越來越苛刻的背景下，還能保持較高的效率和效益。

摘自《自動化博覽》2022年7月刊