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1、項(xiàng)目背景介紹

靖煤（白銀）熱電有限公司成立于2012年5月23日，是甘肅靖遠(yuǎn)煤電股份有限公司全資子公司，主營(yíng)電力、熱力生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)務(wù)。廠址位于甘肅省白銀市銀東工業(yè)園區(qū)，占地面積47公頃。公司規(guī)劃建設(shè)4臺(tái)350MW超臨界燃煤間接空冷熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，一期建成投運(yùn)2臺(tái)350MW超臨界燃煤空冷熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，是甘肅省白銀市的供熱主熱源。靖煤（白銀）熱電有限公司于2022年籌劃智慧電廠建設(shè)并于2024年正式開始實(shí)施。

2、項(xiàng)目目標(biāo)與原則

靖煤（白銀）熱電有限公司開展“智慧電廠”建設(shè)工作。打造成全國(guó)首個(gè)基于生產(chǎn)一區(qū)DCS系統(tǒng)的全面感知、多系統(tǒng)融合、大數(shù)據(jù)分析的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、低碳、高效的現(xiàn)代化智慧電廠，大幅提升機(jī)組自動(dòng)化、智能化水平，進(jìn)一步挖掘機(jī)組潛在性能，使機(jī)組時(shí)刻保持最佳運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)機(jī)組節(jié)能、降耗雙提升。

3、項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用情況

為了吸納快速增長(zhǎng)的新能源，克服新能源發(fā)電間歇性的不穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響，中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)對(duì)承擔(dān)主要調(diào)頻調(diào)峰任務(wù)的燃煤機(jī)組要求不斷提升，靖煤（白銀）熱電有限公司面臨《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》考核的壓力也愈加突出，同時(shí)在“兩個(gè)細(xì)則”考核下，快速啟停機(jī)組也成為了一種新常態(tài)。在這種復(fù)雜多變的情況下，靖煤（白銀）熱電有限公司面臨諸多挑戰(zhàn)：

?  在深度調(diào)峰期間，目前機(jī)組協(xié)調(diào)控制能力差，在低負(fù)荷階段無法快速穩(wěn)定地響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷指令。同時(shí)燃料控制和給水控制復(fù)雜多變，運(yùn)行人員手動(dòng)操作失誤率較高。另外，深調(diào)期間還有SCR入口煙溫控制效果差、干濕態(tài)轉(zhuǎn)態(tài)及運(yùn)行參數(shù)多變等問題。

?  由于機(jī)組啟停成為一種新常態(tài)，運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)不足的技術(shù)斷層問題愈加凸顯，一方面機(jī)組的啟停過程相當(dāng)復(fù)雜，啟停同一臺(tái)機(jī)組，不同的運(yùn)行人員的操作對(duì)設(shè)備的沖擊影響、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、環(huán)保參數(shù)及安全性指標(biāo)有巨大差異。另一方面，電廠運(yùn)行人員新老更替速度加快，優(yōu)秀運(yùn)行人員的寶貴經(jīng)驗(yàn)難以保留。并且機(jī)組啟動(dòng)期間各種漫長(zhǎng)的聯(lián)鎖試驗(yàn)也嚴(yán)重影響電廠生產(chǎn)效率。

?  各種政策考核壓力下，當(dāng)前人工監(jiān)盤壓力更加巨大，失誤率明顯增高。機(jī)組監(jiān)盤工作作為典型的知識(shí)密集型和勞動(dòng)密集型的工種，運(yùn)行人員監(jiān)視的參數(shù)數(shù)量龐大，各參數(shù)間的客觀關(guān)聯(lián)因素僅憑人工辨識(shí)，難度非常之大，即使運(yùn)行人員精神可以保持高度集中，也很難避免對(duì)一些工況判斷失誤，更無法對(duì)機(jī)組的早期故障做出預(yù)測(cè)診斷。

?  伴隨著目前事故率的提升，傳統(tǒng)的歷史趨勢(shì)查詢分析方式因受到歷史點(diǎn)掃描周期限制和歷史點(diǎn)數(shù)量限制已經(jīng)難以有效的查詢分析出事故原因。

同時(shí)隨著國(guó)內(nèi)火電機(jī)組裝機(jī)容量不斷提升，煤炭資源愈加緊張，電廠煤質(zhì)變化也越來越復(fù)雜，吹灰系統(tǒng)因此受到了前所未有的考驗(yàn)，以下問題的存在，對(duì)鍋爐壽命造成很大影響：

?  受熱面存在過吹和欠吹 。

?  吹灰造成再熱蒸汽過低 。

?  吹灰系統(tǒng)無法通過統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)吹灰槍投運(yùn)次數(shù)和故障做記錄。

?  吹灰邏輯缺乏數(shù)據(jù)支撐。

為了解決以上問題，靖煤（白銀）熱電有限公司經(jīng)過多方調(diào)研，最終選擇了艾默生過程控制有限公司完整的智慧化解決方案,并在多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)性突破。艾默生過程控制有限公司智慧化解決方案，主要包括以下模塊：

1）基于DCS系統(tǒng)嵌入式高級(jí)算法協(xié)調(diào)優(yōu)化及深度調(diào)峰優(yōu)化模塊：實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：

·   原系統(tǒng)機(jī)組在快速變負(fù)荷階段，機(jī)組協(xié)調(diào)控制能力差，無法滿足電網(wǎng)對(duì)兩個(gè)細(xì)則考核的要求，加裝該模塊后不但滿足了兩個(gè)細(xì)則的考核要求，同時(shí)在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易過程中取得較大優(yōu)勢(shì)。

·   實(shí)現(xiàn)了機(jī)組深調(diào)階段的全程協(xié)調(diào)、全程燃料自動(dòng)、給水全程自動(dòng)、全程脫硝自動(dòng)、解決了深調(diào)階段燃料控制和給水控制復(fù)雜多變，運(yùn)行人員手動(dòng)操作失誤率較高的問題，提高生產(chǎn)安全，極大釋放了操作人員的精神壓力。

2）嵌入式OIF平臺(tái)的機(jī)組運(yùn)行工況智能預(yù)警診斷系統(tǒng)模塊：

·   亞洲范圍內(nèi)第一次創(chuàng)新設(shè)計(jì)了基于DCS畫面進(jìn)行預(yù)警信息動(dòng)態(tài)滾動(dòng)顯示和基于DCS畫面進(jìn)行專家系統(tǒng)規(guī)則組態(tài)和二次性能計(jì)算。

·   亞洲范圍內(nèi)第一次實(shí)現(xiàn)預(yù)警診斷操作指導(dǎo)的閉環(huán)控制。其中5%重要參數(shù)閉環(huán)控制，25%次級(jí)參數(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警監(jiān)盤。

3）新常態(tài)下的機(jī)組快速智能啟停系統(tǒng)模塊：

在此次控制設(shè)計(jì)上，白銀熱電廠設(shè)計(jì)采用無斷點(diǎn)控制方式，并按三個(gè)功能區(qū)分層設(shè)計(jì)。最高層為調(diào)度級(jí)APS，主要負(fù)責(zé)導(dǎo)航、協(xié)調(diào)下游各個(gè)系統(tǒng)功能組，讓它們按最優(yōu)時(shí)間軸運(yùn)行，以達(dá)到最佳運(yùn)行需求；第二層為機(jī)組級(jí)APS功能組，它主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制各個(gè)設(shè)備層功能組的運(yùn)行；第三層是作為手腳的底層的設(shè)備級(jí)功能組。

機(jī)組APS功能組能接收調(diào)度級(jí)APS信號(hào)，并接受調(diào)度級(jí)APS的指令，進(jìn)行最優(yōu)時(shí)間軸運(yùn)行，以達(dá)到最佳運(yùn)行需求。

APS和原有的控制系統(tǒng)在APS的投入及退出時(shí)對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)無擾切換采用自動(dòng)自舉的概念，無論機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)還是停機(jī)狀態(tài)， MCS系統(tǒng)所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)都在自動(dòng)位，等待工藝系統(tǒng)滿足需要調(diào)節(jié)時(shí)，自動(dòng)系統(tǒng)才進(jìn)行PID運(yùn)算，否則處于預(yù)置值的跟蹤狀態(tài)（AUTO STANDBY）。

APS系統(tǒng)畫面不僅是機(jī)組啟動(dòng)和停止過程中運(yùn)行人員的操作畫面，同時(shí)還具備操作指導(dǎo)的功能。設(shè)計(jì)功能組不但可以在機(jī)組啟停期間使用，在機(jī)組的日常運(yùn)行期間也可以靈活得到使用。APS有相應(yīng)事件推送功能，可以讓運(yùn)行人員及時(shí)了解關(guān)注功能組執(zhí)行情況。

4）嵌入式高精度數(shù)字孿生系統(tǒng)模塊

·   嵌入式高精度數(shù)字孿生系統(tǒng)，可以將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際DCS數(shù)據(jù)庫(kù)、邏輯、畫面無失真繼承進(jìn)來，仿真模型與原DCS系統(tǒng)無縫連接

·   除培訓(xùn)運(yùn)行和熱工人員外，更重要的是可以對(duì)先進(jìn)想法進(jìn)行無失真仿真驗(yàn)證

·   為成功建設(shè)機(jī)組智能啟停系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的保證

·   配置了多媒體教學(xué)軟件，教練員站可以便捷監(jiān)控所有考生操作，并可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行遠(yuǎn)程操作知道

·   根據(jù)用戶需求開發(fā)了多種考核模塊，系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分，滿足各種考核需求

5）基于DCS數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的吹灰優(yōu)化系統(tǒng)模塊

靖煤（白銀）熱電有限公司在智能吹灰項(xiàng)目中，在中國(guó)范圍內(nèi)第一次創(chuàng)新使用了一鍵投入吹灰全程自動(dòng)控制技術(shù)，將吹灰控制過程中的所有環(huán)節(jié)都做了最優(yōu)設(shè)計(jì)，極大降低了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在受熱面換熱特性得到保證的情況下最大限度降低吹灰頻次，減少“四管”的磨損、防止“四管”爆漏及降“非停”，穩(wěn)定燃燒系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能降耗、提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性及可靠性。

爐膛智能吹灰系統(tǒng)成果主要包括以下方面內(nèi)容：

?  實(shí)現(xiàn)鍋爐受熱面清潔系數(shù)在線監(jiān)測(cè)。計(jì)算結(jié)果顯示在DCS流程圖畫面，可在任何操作員站查看。

?  可在線定義與各個(gè)受熱面臟污狀態(tài)對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)組，可變工況下動(dòng)態(tài)更新特征參數(shù)閥值，可在線修改吹灰專家系統(tǒng)規(guī)則的組合方式。

?  改造后的鍋爐智能吹灰系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)按需吹灰，最大限度降低吹灰頻次，減少“四管”的磨損、防止爆漏及減少“非停”。

?  首次實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組閉環(huán)吹灰過程中吹灰管道疏水問題的研究。

?  首次實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組基于大量歷史數(shù)據(jù)的智能優(yōu)化吹灰系統(tǒng)效益評(píng)估方法的研究。

6）playback視頻回放系統(tǒng)

·   技術(shù)實(shí)現(xiàn)了流程圖畫面、邏輯畫面的無限制回放，并且其時(shí)間保持與DCS系統(tǒng)一致

·   首次將數(shù)據(jù)查詢范圍從歷史點(diǎn)擴(kuò)展到了整個(gè)DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅包含硬件點(diǎn)還包含所有中間點(diǎn)

·   利用該技術(shù)首次讓歷史記錄頻率達(dá)到了DCS系統(tǒng)廣播頻率

通過以上各個(gè)模塊的建設(shè)將靖煤白銀電廠打造成全國(guó)首個(gè)基于生產(chǎn)一區(qū)DCS系統(tǒng)的全面感知、多系統(tǒng)融合、大數(shù)據(jù)分析的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、低碳、高效的現(xiàn)代化智慧電廠，大幅提升機(jī)組自動(dòng)化、智能化水平，進(jìn)一步挖掘機(jī)組潛在性能，使機(jī)組時(shí)刻保持最佳運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)機(jī)組節(jié)能、降耗雙提升。 

4、效益分析

(1)  在應(yīng)對(duì)深度調(diào)峰和協(xié)調(diào)優(yōu)化方面，首次提出設(shè)計(jì)一種特殊的CCS模式以保證轉(zhuǎn)態(tài)的穩(wěn)定性，并針對(duì)性的設(shè)計(jì)了一種特殊的CCS-TF模式,使得這種模式下可以投入AGC。在此次協(xié)調(diào)優(yōu)化及深度調(diào)峰優(yōu)化中采用了大量先進(jìn)的先進(jìn)算法，將URO控制策略從機(jī)組常規(guī)運(yùn)行工況（50%-100%Pe）延伸到深度調(diào)峰負(fù)荷范圍（30%-50%Pe）。

(2)  在智能預(yù)警診斷系統(tǒng)中，在亞洲范圍內(nèi)第一次創(chuàng)新設(shè)計(jì)了基于Ovation畫面進(jìn)行預(yù)警信息動(dòng)態(tài)滾動(dòng)顯示，和基于Ovation畫面進(jìn)行專家系統(tǒng)規(guī)則組態(tài)和二次性能計(jì)算。亞洲范圍內(nèi)第一次在智能監(jiān)調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)警診斷操作指導(dǎo)的閉環(huán)控制。其中5%重要參數(shù)閉環(huán)控制，25%次級(jí)參數(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警監(jiān)盤。

(3)  在智能吹灰系統(tǒng)中首次實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組閉環(huán)吹灰過程中吹灰管道疏水問題的研究。首次實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組基于大量歷史數(shù)據(jù)的智能優(yōu)化吹灰系統(tǒng)效益評(píng)估方法的研究。

獨(dú)創(chuàng)的基于DCS數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鍋爐受熱面清潔因子專有技術(shù)

?  一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)按需吹灰，精準(zhǔn)對(duì)臟受熱面進(jìn)行吹灰

?  減少受熱面吹灰頻次約30%，當(dāng)年累計(jì)減少吹灰時(shí)間約700小時(shí)，減少吹灰蒸汽量月1.1萬噸，減少煤耗量約1000噸，節(jié)約燃煤成本約80萬元

?  平均提高再熱器溫度8度，當(dāng)年累計(jì)減少煤耗約2500噸，節(jié)約燃煤成本約200萬元

?  提高吹灰自動(dòng)控制水平，大大降低運(yùn)行人員監(jiān)盤工作強(qiáng)度

(4)  同時(shí)由于新常態(tài)下的機(jī)組快速智能啟停系統(tǒng)需要大量的機(jī)組啟停機(jī)會(huì)進(jìn)行邏輯驗(yàn)證和優(yōu)化，靖煤（白銀）熱電有限公司引入嵌入式高精度數(shù)字孿生系統(tǒng)，電廠首次實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際DCS數(shù)據(jù)庫(kù)、邏輯、畫面無失真轉(zhuǎn)化，搭建高精度仿真模型，實(shí)現(xiàn)了仿真機(jī)操作與現(xiàn)場(chǎng)操作無差別。滿足運(yùn)行培訓(xùn)、技術(shù)比武、以及熱工邏輯驗(yàn)證、離線靜態(tài)調(diào)試需求。此次新常態(tài)下的機(jī)組快速智能啟停系統(tǒng)就利用該方案實(shí)現(xiàn)了在保證電廠正常生產(chǎn)的情況下完成相關(guān)的邏輯驗(yàn)證和優(yōu)化。首次實(shí)現(xiàn)了在不對(duì)電廠的日常生產(chǎn)影響的情況下完成全部邏輯驗(yàn)證工作，是國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)無擾部署的智能啟停系統(tǒng)。

(5)  新常態(tài)下的機(jī)組快速智能啟停系統(tǒng)

?  將技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)顯化為一套標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行操作規(guī)范，不給運(yùn)行人員操作上犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，每個(gè)人的操作過程即為最優(yōu)操作過程，解決了因運(yùn)行人員流失帶來的操作安全風(fēng)險(xiǎn)問題

?  日常管理和幫助信息整合至智能啟停系統(tǒng)中，通過DCS畫面實(shí)時(shí)推送給運(yùn)行，能夠幫助運(yùn)行人員高效、準(zhǔn)確的進(jìn)行整臺(tái)機(jī)組的啟停或生產(chǎn)過程中的大型操作

?  智能啟停系統(tǒng)能夠快速提高運(yùn)行人員的操作水平，同時(shí)運(yùn)行人員更佳優(yōu)秀的技能水平對(duì)智能啟停操作規(guī)則進(jìn)行不斷完善，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)技能的正向迭代

?  一體化設(shè)計(jì)，硬件與開發(fā)平臺(tái)均采用Ovation Studio軟件包，邏輯完全開放設(shè)計(jì)，保證了運(yùn)行的更好經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崟r(shí)與智能啟停系統(tǒng)進(jìn)行交互完善

?  建成智能啟停系統(tǒng)后，運(yùn)行人員將從傳統(tǒng)的繁瑣操作過程中解脫出來，從事高級(jí)的指標(biāo)優(yōu)化、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)確認(rèn)、故障診斷等工作

?  運(yùn)用高級(jí)算法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)的自動(dòng)強(qiáng)制切除功能，幫助熱工人員解決大型試程中需要手動(dòng)強(qiáng)制、切除點(diǎn)掃描問題，大大減輕熱工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)避免犯錯(cuò)

?  智能啟停系統(tǒng)完全開放，為客戶技術(shù)創(chuàng)新提供了無限的平臺(tái)

?  智能啟停系統(tǒng)在啟停機(jī)組及日常大型操作過程中取得了良好的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益

靖煤（白銀）熱電有限公司選擇的艾默生過程控制有限公司完整的智慧化解決方案,在多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)性突破。

?  在應(yīng)對(duì)深度調(diào)峰和協(xié)調(diào)優(yōu)化方面，首次提出設(shè)計(jì)一種特殊的CCS模式以保證轉(zhuǎn)態(tài)的穩(wěn)定性，并針對(duì)性的設(shè)計(jì)了一種特殊的CCS-TF模式,使得這種模式下可以投入AGC。

?  在智能預(yù)警診斷系統(tǒng)中，在亞洲范圍內(nèi)第一次創(chuàng)新設(shè)計(jì)了基于Ovation畫面進(jìn)行預(yù)警信息動(dòng)態(tài)滾動(dòng)顯示，和基于Ovation畫面進(jìn)行專家系統(tǒng)規(guī)則組態(tài)和二次性能計(jì)算。亞洲范圍內(nèi)第一次在智能監(jiān)調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)警診斷操作指導(dǎo)的閉環(huán)控制。其中5%重要參數(shù)閉環(huán)控制，25%次級(jí)參數(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警監(jiān)盤。

?  在智能吹灰系統(tǒng)中首次實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組閉環(huán)吹灰過程中吹灰管道疏水問題的研究。首次實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組基于大量歷史數(shù)據(jù)的智能優(yōu)化吹灰系統(tǒng)效益評(píng)估方法的研究。

?  同時(shí)由于新常態(tài)下的機(jī)組快速智能啟停系統(tǒng)需要大量的機(jī)組啟停機(jī)會(huì)進(jìn)行邏輯驗(yàn)證和優(yōu)化，靖煤（白銀）熱電有限公司引入嵌入式高精度數(shù)字孿生系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了在不對(duì)電廠的日常生產(chǎn)影響的情況下完成全部邏輯驗(yàn)證工作，是國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)無擾部署的智能啟停系統(tǒng)。

以上的各種突破，將靖煤（白銀）熱電有限公司“智慧電廠”打造成全國(guó)首個(gè)基于生產(chǎn)一區(qū)DCS系統(tǒng)的全面感知、多系統(tǒng)融合、大數(shù)據(jù)分析的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、低碳、高效的現(xiàn)代化智慧電廠，并大幅提升機(jī)組自動(dòng)化、智能化水平，進(jìn)一步挖掘機(jī)組潛在性能，使機(jī)組時(shí)刻保持最佳運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)機(jī)組節(jié)能、降耗雙提升。