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国网浙江丁宁:aps技术存在较大优化空间 应引入智能电厂建设——2018年智慧电厂论坛(二期)

北极星电力网新闻中心  来源:电力头条APP    2018/7/26 11:56:26  我要投稿  

北极星火力发电网讯:“基建调试存在较大的优化空间,希望把智能辅助、智能巡游的技术引进到电厂的建设中去,通过设计和规划以及实施这种面向自治对象的APS系统,旨在达到两个目的:第一,提升电站APS的多样性和灵活性,最终达到实用性的提高。第二,通过人机的融合,把智能的元素引入到电站的基建和生产过程中。”国网浙江电科院丁宁在2018年智慧电厂论坛(第二期)【分论坛一:智慧运行与管理(含新能源)】分享《面向自治对象的APS2.0系统结构与设计方法》时提出。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

 

直播地址:2018年智慧电厂(第二期) 

APS我们哲理提到的应该是APS的一个很小的部分,因为APS包括了工程管理和一些设备采购,还有调试管理,我们这里提到只是控制技术的交流。APS我们认为很重要,很重要的原因在哪里呢?因为不仅仅它能提升机组运行的自动化程度,更关键的,贯穿了我们机组从冷、热等状态的启动、停运,以及延伸到我们机组运行的操作、巡检、监视和控制的全过程。一般我们理解,APS是机组从启动到停运,启动刚刚也说到有冷态启动、热态启动等等启动过程,从广义来理解,我们觉得APS状态应该是机组的A状态到机组的B状态。从冷态到DCS这路径应该是APS的最长路径,但是不是唯一路径。PPT展示的是APS的目标,不用多说了。

它的发展历程,从上世纪90年代开始,DCS引进以后,受限于我们控制设备和测量,APS仅仅在规划之中,2000年之后引进国外的APS控制逻辑,也逐渐实施了在珠海电厂到海南电厂逐渐形成了APS的引进和国产化。第三个阶段,近些年来,比较知名的是各研究院在海丰电厂等,都实施了APS的应用,逐步完成了结构和设计方法。

但是随着我们电力诉求的提升,浙江省为例,大概2005年—2017年的阶段,机组掉停非常频繁,有的节假日4台机组能停3台,随着我们近两年深度调峰的技术研究,这个现象又有所改变,掉停的机组又逐步偏少,机组能够调峰的范围又有所增加,加上多元化信息技术、通讯、控制技术等领域的发展和APS在传统电站应用优化的提升,APS应该赋予了更多的期待和使命,应该能满足机组正常切换状态下多样性与灵活性的需求。第二,他应当是人、机、物,物这里指的是昨天和今天的专家们都提到的物是指物联网,包括我们的智能巡检这些技术,包括智是指我们的智能控制、智能测量技术,是为APS为机组的智能化提供一个融入和切入点。

随着APS在各大发电集团、科研院所、高校开展研究,我们国网电科院也做了一些这方面的研究,比如我们在国华舟山的35万超临界机组上APS技术研究和桐乡燃气机组的研究,同时也做了不完全是APS,比如我们在泰州做的全程的负荷控制和自动转态,在乌沙山电厂的磨组全程自启停管理系统。APS确实有巨大的提升和优化空间。

关于APS我们提出一个思考,经常有电厂的同仁们给我们提出,APS功能好坏取决于我的辅机、阀门和测点的可靠性,这个问题应该这么看,首先像我们造血年,90年代在北仑电厂调试的时候,那个时候很多系统都是手动系统,包括我们测量都是模拟量,那个时候APS全局的实施只是一个畅想,随着新一代的设备制造技术和新建机组可靠性的提升,加上APS的新建机组和改造技术对测量选型上也有特殊的要求,加上自动化仪表逐渐深入到远端,这些技术的研究全局的APS已经具备了充足的条件,设备是很重要,并非是阻碍APS应用的决定性因素。

我们换句话说,假如设备可靠性足够高,APS的使用性会提升吗?功能是全面的,但是使用性不会提升,因为机组一年启动、停机各几次,一次、两次?半年前做过的逻辑,半年后假如没有调试人员在我运行还敢再调试一次吗?现有的APS实际上大多都基于了一个面向过程的控制方式,功能较为单一,也比较固定,对于较多的变工况的情况下其实没有办法适应,这就导致了最终我人、操作员来配合我们这个程序,为了实施我所谓的自动化,操作人员反过来配合我程序的实施,这样反而是提升了我的工作量。

我的智能化检测技术,智能化检测和控制技术在电站中逐步发展和应用,如何通过APS加入到我的控制中去。当我APS断点时,操作员需要检查的内容,可以通过我智能辅助发送到操作员巡检的终端上,我们通过三维定位为操作员选取最优的时间、最优的巡检路线,等等包括后面的图象识别技术,如何在APS的接口中进行应用,我们觉得都是需要考虑的问题。不知道什么时候APS被大家冠以了一键启动的概念,其实APS我觉得并不是不需要的,而是通过这些先进的技术与人结合起来,最终达到通过人把这个智能化的东西加载到我们的生产过程中去,从而实现我的自动化向智能化的发展。

分析现状,燃气轮机目前来看,它的APS包括我们自己在做的这些项目中也发现了燃气轮机由于它的燃气本体和机器本体受到我们参与程度不高、启动次数过多,运行的认可度还是比较高的,但是对燃煤机组,我们启动次数非常少、磨合时间少,我们单个的子功能面向过程的设计方式又比较单一,所以运行对整个操作的接受程度不高,最终导致我设计虽然是完整的,但是我实用率很低。

我们自己APS实现功能组的过程中遇到自己失败逐渐到研究的一个过程,我们机组是一台百万的超高临界机组,东锅对冲炉型,炉水循环泵,转态区间25%—30%,汽机旁路40%。为什么做这个呢?也是我启停过程中经常遇到机组超稳的状态。带汽机旁路转态和不带不带汽机旁路转态,这种操作非常复杂,但是汽机旁路没有开,为了避免汽机超温,当时采取一个办法,汽机旁路打开,这种超温非常简单,只要燃料量到一定位置以后,把旁路一收、给水一收,整个转态就转过来了,这样操作是比较简单的,但是经济性较差。我们针对这个情况,针对第一不带旁路的情况,为产品设计了一套转态方案。通过几次实验,我们在机组负荷25万的时候,通过操作员他们没有干预,最终通过煤量的增加、水量的变化实施转态了,而且多次实验成功。但是实现自动以后难道我的目标就达到了吗?其实并不是,我们为了去摆这个状态,实现我们所谓的自动控制,运行人员摆了大量的状态,我的负荷到25万,还不能低于25万,24万也不行,23万也不行,如果高了离转态很近了,所以这个运行做了大量的准备工作。第二点,我们这次转态是这样,下一次我的煤质变好变差了,怎么办?下一次我的磨煤机是两台运行不是三台运行怎么办,导致了我们转态的时候仅仅是所谓的假自动。这也是我们常用的APS可能会面临到的一些问题,我们在经过多次的技术讨论以后干脆一步到位,我们通过操作员设置预选方案,经济有优选、时间有优选,经济有选择就是不带旁路,时间优选带旁路转态,我们以启动系统为核心,通过控制我的自适应控制我的煤量增速给水,同时结合我的温度控制,最终负荷20万刚出头,最终也实现了我的职能转态,而且这种情况下得到了厂里面的经常使用,可以根据自己的需求选择哪种态方式,这种是具有广泛适应性的自治,我们觉得这样是一个过程。

由于人机融合程度较低,人是运行的主体,面向APS的设计,补丁式修改、不易拓展,APS缺乏智能方案有效的载体,因此我们一个新的想法、构思,就是我们之前提到的APS2.0的控制技术的表征就浮现睡眠,面向对象的框架,实施人机协作的理念,底层是实体化的自治基础为基础,上层实现全局的任务调度与调用,同时智能辅助对上下层有明确的加载方式。

第三个,我们就提到我们面向自治对象APS的架构和原理。这是我班门弄斧自己想的一块关于面向过程和面向对象的一个解释。简单的说,蔚主任说丁宁把话筒给我,这是一个对象,但是绝对不会说丁宁用右手把话筒递给我,这个时候我告诉他,我的右手不舒服,递不来,你只能自己来。其实本质是告诉我把话筒拿给他,拿左手递给他就OK了,就形成了对象自治的问题。同时关注我的速度是不是能加上去,油门是不是能加上去,至于挂几档我并不是太关注,因此我们对象的操作,在现场的操作员我们期望也让他有这种方式,他实际上操作的是这套系统,操作的是设备启停切换,我们需要设计这种系统,设计这种控制框架,来满足操作员的这种功能需求。

这种需求我们最早考虑到也是受到了DEH设计的,尤其是上汽的DEH控制方案,实际上是多个独立的自治系统构成的,围绕着系统和对象为中心,最终让操作员对个体阀门、个体执行机构的操作中解脱出来。

两层的分布式解构,这个是规划运营层,是它的路径,我们设计过程中主要设计了默认路线,就是我们常规的这些APS的启动路径,同时我们需要设计运行人员自定义的规划路径,并且可以运行人员手动调整的运行路径。比如说我现在着急启动,电网要求我设备赶紧起来,我有话过程当中我的风机系统同时可以起来,同时我们为上层的对象提供了路径的巡游规划,这个是智能的巡游的过程,就是时间最优和经济最优。下层我们自动的形成启停程序,常规的情况我们可以启停常规属性,包括我整个切换功能启停的授权、运行的设定等等。特殊属性,包括我整个系统的容错,通过这些软测量还有系统的容错,外部数据接口,包括我只能巡检的信息、可视化的信息、语义识别的信息,能输入到我的控制中。现在的过程中,我们期望并不是让系统自己形成闭环,而是通过运行人员形成人工闭环,当条件一旦具备,我们的技术和条件具备以后,再实现自动的闭环。给刚刚的架构加上时间结点,APS整个基本的框架。

这个系统中上面部分是我们整个运行的规划层,当然这里的路径也是默认路径,还有很多可以供运行去调整的路线。下面这些都是我们的自治对象,比如说凝结水系统,我们需要逐个的或者对重要的子系统进行自治系统规划。形成的框架,把它再抽象出来,就形成两层的分布式解构,规划层主要是来不知所操作对象的路径,下面任务对象层是完成自己的控制对象。

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