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国华热电闫计栋:数据共享带来价值 共同推进智能电站的建设和提升

北极星电力网新闻中心  来源:电力头条APP    2018/5/9 11:59:41  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 智慧电厂 智能电站 国华热电

北极星火力发电网讯:就像可视化技术在电厂建设的深入延伸应用一样,发电企业为实现节能降耗减排、提高运营效率和盈利能力,普遍正在进行技术和管理模式的创新,信息技术的应用逐渐成为企业增强竞争力的重要环节。神华国华(北京)燃气热电有限公司党建行政部主任闫计栋在中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学国家大学科技园联合举办“2018年智慧电厂论坛(第一期)”上发表了重要讲话。北极星电力网全程对会议进行直播,如需了解更多的会议直播,请联系微信号:13693626116

神华国华(北京)燃气热电有限公司党建行政部主任闫计栋主题分享《“设计致简,实践致创”智能电站建设之路》。

非常荣幸今天回到我的母校跟大家报告一下我们在智能电站方面的探索和实践,也非常有幸能和在座的各位领导、专家一块来探讨智能电站的一些建设思路和想法。

正在经历的信息革命带来生产力的一次质的飞跃,对国际合政治经济各个领域都产生了深刻的影响。世界主要的工业强国都提出相关的发展战略,比如说以工业数据泛在互联为内涵的美国工业互联网,以智慧工厂智能生产为目标的德国工业4.0,正在进行的中美贸易战也再一次彰显了这个时代给工业强国带来的深刻变革,中国颁布的“中国制造2025”“互联网+行动计划”等等发展战略,也为行业的发展指明了方向。在《国家创新驱动发展战略纲要》就提出要加快工业化和信息化的深度融合,把数字化、网络化、智能化、绿色化作为提升产业竞争力的技术基点。

国华热电在2012年建设的时候,是为了优化整个北京市的能源供应,构建清洁低碳高效的供热体系,规划了四大热电中心,我们是东部热电中心的组成部分,2012年的时候正是互联网和信息化蓬勃发展的时候,我们建设之初就制定了要在智能电站方面有所建树这么一个建设目标。这是我们厂的概况。

建智能电站,当时并没有一个完全充分的可借鉴的经验,行业内也没有一个统一的标准,我相信每个理论的创新、每个电厂的实践,都为我们整个智慧电厂、智慧发电整个大的图景拼上了一块属于自己探索的拼图,所以,2012年建设时,我们对于智能电站的理念和目标也有自己的一些探索和想法。把它分为四层,从下面的智能设备,到智能控制、智能管理,包括涵盖各层的一体化的因平台。智能设备,其实解决了智能电站的基础,实现了对生产过程状态的测量、数据的上传以及从控制信号到控制操作等等各种转换,来具备信息的自检、自举以及预警,在智能控制层,在智能数据建立基础上对生产进行控制、优化和诊断,智能的设备和智能的控制共同建成了生产过程的数字化基础,并且在自适应、自学习、自趋优的控制系统下实现一个生产过程的数字化。智能的管理层,以全寿命、全周期的数字化资产为基础,协调管控各个生产和管理子系统,实现生产过程的优化、经营管理的决策支撑和全面的安全管理,把数字化资产形成高价值的数字资源和决策支持信息。

其实,智能电站并不是一个割裂的各层,也不是一些技术的罗列,所以,在三层之间建立了一个一体化的信息管理平台,来覆盖电厂的全流程、全业务和全数据的协同和共享,构成了数据化电厂的一个基础和信息化管理的一个保障。

建设目标,要建设一个低碳环保技术领先的世界一流的数字化电站,一键启停、无人职守、全员值班的数据化平台,我们行业交流会提出一个共性的问题,说你们的建设目标既要无人职守、又要全员值班是什么意思呢?我们从三个维度去理解我们的口号。第一个无人职守是从自动化的角度去提升的,自动化手段提升以后我们不需要像过去的电厂操盘监控一样无时无刻的去关注每个设备。第二个全员值班,是从信息化集成的角度去理解的,信息化的手段可以覆盖到电厂的每个角落,我们任何一个人在电厂随时随地都可以获取到电厂相关的各类信息和数据。第三个是从生产力提升和生产关系优化的角度去理解的,无人值守主要是对生产力提升带来一个效果,全员值班是随着生产关系的变化,原来可能是一个人盯着自己一亩三分地的事情,现在更提倡因为数据信息给你提供的便利,提倡一岗多能提供更多的专业触角去延伸。另外,我们对智能的理解是分开理解的,“能”其实是提升了能力,就是解放了生产力,解放了在现场的各种操作,把人聚焦到这种高价值产出的工作中去,“智”就是辅助决策,帮助我们更好的做电厂决策管理方面的判断。

我们在建成投产以后也是受到了一些关注,也取得了一些认可,主要就是从设计和实践来完成智能电站的创新。

首先设计,我们集中的理念就是业务向上资源、资源向下整合。2012年在建设之初,我们国华公司就成立了结合国华内部外优质资源的顶层设计小组,确定了生产数字化、管理信息化、运营智能化为目标的智能电站的整体思路,它的顶层设计概括起来的内容叫“GH—Smart136”,围绕价值创造的宗旨,立足企业、社会、员工要素,把智能化作为手段来提升电厂的核心业务能力,让电厂能够更安全、更可靠、更经济、更高效,用尽量少的资源投入,获取尽量多的价值回报。

概括起来说,智能电站就是这个三环结构,利用生产力的提升、信息化的保障来推动生产关系的优化,具体到我们热电就是利用了一系列数字化的技术,构建了一体化的数字管理一平台,实现了新的“一部一室三中心”管理模式的创新。

这就是我们“一部一室三中心”的管理模式,当时我们在顶层设计的时候国华有一部领导就说,衡量你们这个厂够不够智能的标准,就是看能不能用尽量少的人管理现代化的电厂,我们在投运三年以后,全厂的定员30人,包括4名厂领导和导班的运行人员在一起的,我们技术提升以外管理模式也做了很多创新,运维的社会化也是很重要的手段。我们利用了业务的互联、数据的共享,集合了我们公司内部外的资源,共同来实现业务专业化、服务共享化、运维社会化这样一个目标。首先我们梳理了电厂全部的业务,把每一个业务归纳汇总到“一部一室三中心”的工作岗位。

横坐标是社会化程度从低到高,纵坐标是管控层次从低到高,像社会化程度高、我们管控能力相对低的,保卫、后勤等我们社会化资源来管理,像社会化程度低、我们管控能力高的运行管理、技术管理我们就自己来承担,介于二者之间的我们统筹国华内部的资源来完成。关键设备的一些检修就是社会资源,介于二者之间的我们跟国华内部有合同关系,我们成立了一个项目部。

除了管理模式创新要保障有效的运营,我们就是从数字化电站、信息化管理入手的,数字化电站。

第一个技术,是现场总线,我们除了燃机的控制设备以外,我们大幅度的使用了智能设备和现场总线的技术,我们应用的比例是64%,通过现场总线就把丰富的设备数据提取上来,为我们的管理所用,通过我们后期开发的EMS系统,把数据的周期性、非周期性都提取上来,构建泛在感知的数据基础。

第二个技术,APS一键启停,我们解决了很多比如说测量偏差的问题,还有执行机构的问题,满水检测的自动排空等问题,做了八项的技术攻关,最后实现了冷热态全过程设备启停。我们每个设备3个人,如果没有一键启停设备我们是不会执行启停操作的,也是从这个侧面印证了我们一键启停项目的覆盖度。

第三个技术,是设备数据中心技术。我们把设备全维度、全寿命周期的数据都集中在单体设备商,我们的设备维护人员聚焦于某一单体设备的时候,可以从静态的、动态的从施工、安装、调试到生产过程的实时数据、到退出,可以检索到,这个数据中心每天处理的数据量是2.5亿条的实时数据同步,每天上百个GB,查询时间是2秒钟之内,为我们的设备管理人员提供了很好的数据平台。

第四个技术,用了在线仿真的技术,我们用了双虚拟包的在线仿真,我们的在线仿真系统跟我的机组运行是实时同步的。我有一些操作的时候可以操作预言,也可以回溯到某一个历史时间段进行再现,我们把再现仿真系统从原来的服务培训到辅助运行管理,实际调试和运行过程中我们就发现了很多比较重大的逻辑缺陷、控制缺陷和保护缺陷,避免了在机组真正实时工况时候的一些重大的事故。尤其是燃机的主保护应该都是在各个燃机厂自己有一些技术的封锁,我们就可以在在线仿真系统上对各种保护做一些破坏性的实验。我们就发现了燃机控制逻辑大的缺陷就是12条,也是获得了燃机主厂商东方以及三菱公司高度的认可。

第五个技术,故障预警系统,我们分主机和辅机两种不同的方式,主机是远程的诊断,我们共同开发了系统,利用最小相似性的原理把实时数据和历史进行比对,合理的运行区间,一旦我的某一个数据跟我的运行区间有偏差,就会把这个设备的趋势提前暴露,实际使用过程中确实为我的设备健康管理起到了很积极的作用。

有了一系列数字化技术以后,我们就可以在数字化技术的基础上对信息化管理做很多探索,我们建设了一体化的云平台对底层系统进行了整合,第一,是单点登录,第二,界面集成,把所有的功能、业务板块全部解耦,根据我的使用需求,根据每个岗位的使用需求重新汇总到我岗位,登录云平台时就是定制化、一站式的服务,集合的数据、指标、参数应用都是不一样的。第三,数据集成,把不同的系统产生的数据统一集中到我的数据仓库里,根据需求做数据的综合应用,也可以做数据的共享和复用。第四,业务集成,我一个业务操作可能要不同的操作系统支撑,现在利用我的业务把它串联起来,比较典型的就是移动作业的应用,后面我会详细的介绍。这样我们电厂就把传统的这种管理模式,因为电厂其实我们信息化起步还是挺早的,把这种人面向系统得救给它变成了岗位、面向应用,首先把系统作为支撑引擎,把人的需求汇总到我们“一部一室三中心”的每一个岗位,在二者之间建立一个支撑平台,最后根据应用做多终端的展示,在这个平台上实现了很多功能。第一,比较典型的是一个定制化的智能工作台,我用不同的身份去登录这个平台的时候,他支撑的业务应用是不一样的,比如原来我们生产管理的时候,可能要进入生产管理系统检索,现在是交接班还是怎么样,现在我支撑的应用、业务操作全部集合到我的一体化平台上。第二,自动报表。我们在电厂工作的都知道,很多时候跟上级公司或者外部公司发生联系都是报表方式,我们处理的409张,指标是14426个,我们把这些报表极大的提高了它的自动采集率,我们的自动采集率是89.9%,这里面还包括经营人力等等主观分析的数据,如果剔除掉这些数据的话,我们的自动采集率在95%以上,比如我们的生产核心数据自动采集率是接近100%。

比如我们的值长,原来填报一个每日生产指标简报,原来花费的时间将近一个小时,从数据的采集、加工、计算到上报,现在我们的值长只要5分钟时间就可以上报了,这个基础上我们对准确性对进行校验,从原来的人找数据变成了数据找人,我们全厂的数据应用程度大到每天的利润值、小到每张A4纸的消耗都可以在这个系统上方便的检索到。这是刚才我介绍的值长填的每日生产简报,这是我们的利润指标每天完成了多少,离我们的计划差多少,通过调整我们的发电量,通过调整我们的机组运行方式,怎么能够更好的实现我们的利润指标。这是打印机的消耗,可以聚化到每个人、每个时间段消耗了多少纸,也是我们智能电站要求的一个目标,实现每一张纸的实时统计,也体现数字化支撑下实现精细化管理的可能性。这是全厂职工的分布。

下一个典型的应用就是智能分析诊断体系。其实数据的利用自动报表只是把一次数据提取上来做展示,其实我们更多的是要寻求数据背后关于机组的可靠性、关于设备的健康程度、关于全厂的利润预测等等,数据背后要挖掘背后的意义,我们是针对我们厂的全岗位做了一次数据应用方面的梳理,构建了50幅的重点监测画面,涵盖了设备管理、生产管理、经营管理各个维度,通过对数据的采集、加工、计算、数据利用,实现对我们燃气轮机的经济性、主辅机的耗差、设备的可靠性、经营状况全方位的了解,就为我们的管理人员解放了事务性的工作,把他的精力更多的投入到高价值产出的分析性工作里面去。

这个应用就是安防报警的联动,我们通过三维空间的载体,把原来分散的火灾报警、视频监控、门禁管理、周界防护统一到一个平台上完成,并且构建各个系统之间的联动,一点触发多点联动。比如说在我们厂这个区域发生了一个火灾报警,我在这个平台上就会自动的弹出离这个火灾报警点最近的摄像头的实时画面,如果在云台控制的摄像头,会转向到火灾报警里面指示的火灾位置,如果我的监控人员确认实报以后就会弹出相应的应急预案,我的周界如果有非法闯入,也会抓拍一张离周界防护最近的摄像头,提醒我的安防人员,现在这个人员的轨迹、追踪到哪个位置,都可以在这个平台上方便的完成,也助力我们用比较少的人完成安全管理。

我们现在个全厂无纸化作业,我们在移动作业的时候,通过扫描二维码就可以知道这个设备的实时状况,通过三级的防护来保障我的作业安全,第一个,来判别我的二维码扫描的设备跟我的票面的设备是不是一致。第二个,可以去校验这个设备的实时状况是不是符合我现在的业务操作。第三个,通过五防系统和蓝牙开关做一个硬隔离,一旦不符合我的安全防护逻辑,就禁止我做这个开关,这个开关就像我们现在的共享单车一样,扫描二维码,符合判断才能执行这个开关操作,这样来提高我们作业效率的同时也有效的保障了作业安全。

这个是我们的一个世纪应用,我们通过故障预警系统发现设备的异常信息以后,可以把这个异常推送给现场的巡检人员,他通过手持终端扫描这个设备的二维码,自动弹出缺陷单,还可以通过拍照,这个是我们的安防平台,可以通过手机、PC检索现场摄像头的信息,也可以提取我关键的参数指标。通过一系列移动作业的应用,就实现我们无人职守、全员值班这么一个建设目标。通过智能的设备、智能的控制、智能的管理三重的技术,和一体化的云平台,就形成了信息共享、流程协同、资源优配、动态扩展这么一个智能的运营能力,驱动了我们“一部一室三中心”这么一个管理体制的创新,实现30个人的高效运营,也开创了我们电站智能化管理的一个新局面,也有效的集成了内外部资源,共同为我们电厂的高效运营的服务。

我们这个电厂建成以后受到了各界的关注,因为地处北京,也是神华集团,也是国家能源投资集团的窗口电厂,接待了各级的来访。我们国家能源投资集团前段时间习主席和特朗普签2000亿美元大单的时候,其中也签了一个对西弗吉尼亚的投资,他来的时候就说愿意把我们中国的制造水平拿到西弗吉尼亚去做展示,印尼的驻华大使苏更˙拉哈尔佐的时候说没想到中国制造水平到了这个程度,以前只知道中国速度、中国质量,现在看来中国标准也是要推广到全世界的,确实也获得了行业内外的认可。其实从我们建设的初衷,智能国华的初衷来讲,智慧电厂、智慧发电源源不局限于一个厂,随着我们整个集团智能发电顶层设计的推广,原来从我们一个厂的一点聚焦,将来就要走向节点的协同,智能化发挥的作用、产生的价值将会更大,我们可以畅想一下未来,就像昨天刘院士讲的,智能发电不能只局限在一个厂甚至一个集团,可以拓延到发、输、配、售、用各个领域,这样数据共享带来业务协同的价值可能是出乎意料的大。所以我们也是愿意跟行业内外的各位同仁一起,共同来推进我们智能电站的建设和提升。

谢谢大家!

(发言为电力头条APP根据速记整理,未经本人审核)

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