京能宁东晁俊凯：基于大数据分析的“一部三中心”模式在智慧电厂的应用——2019年智慧电厂论坛（一期）

发电企业每天面对上千万甚至数以亿计的数据，用传统的人工分析手段已经远远不能够满足新时代对智慧企业的要求，随着人工智能的发展，现在是向着智能化和智慧化方向转变，发电企业在发展过程中，创新技术的应用是必不可少。宁夏京能宁东发电有限公司晁俊凯在2019年智慧电厂论坛（第一期）介绍了《基于大数据分析的“一部三中心”模式研究》，北极星电力网、电力头条APP将对大会进行全程直播。

直播地址：2019年智慧电厂论坛（第一期）    

晁俊凯：各位领导，各位专家，大家下午好！我来自宁夏京能宁东发电有限责任公司，目前是运营两台66万空冷机组，随着电力行业深化改革和电力市场形势发生变化，传统的发电企业现在面临着严峻的生产压力，各发电企业正在不断探索新的发展方向和机遇。随着人工智能的发展，现在是向着智能化和智慧化方向转变，发电企业在发展过程中，创新技术的应用是必不可少。但是我们觉得不仅是需要技术的创新，还得需要管理的创新。

我在这里跟大家分享一下关于在智能化、智慧电厂建设过程中关于管理创新的小小案例，是基于大数据“一部三中心”的研究，不到之处恳请各位批评指正。

我介绍的主要是四部分，第一个是关于目前大数据时代；另外一个是关于大数据在发电厂的应用；第三个是“一部三中心”创新管理模式是如何实施的；最后一个是管理创新与我们智慧电厂建设的关系；

关于大数据时代，我这里就不需要做过多的解释，大家对这个词是耳熟能详。我这里主要想点明的，在互联网和基于互联网和信息技术发展，目前各行各业的数据量现在都是海量增长，在这个时代，人工传统的分析手段已经远远不能满足于数据分析的需求，因此大数据分析手段已经成为一个必不可少的一个分析手段。

另外就是关于火力发电厂目前的大数据应用的必要性，我们现在随着火电机组，一个是装机容量的增加，还有一个是现代化、信息化技术的发展。人员数量是越来越少，但是实时的数据量是越来越大。随着电厂规模的不同，现在每秒钟每个电厂的数据量可能从1万到10万的等级，每天可能有上千万甚至上亿的数据量。这些数据量，虽然说相对于整个互联网行业来说，达不到一个大数据的标准，但是对于传统的火力发电厂数据分析来说，人工的分析手段已经没有一个及时有效深入的挖掘这些数据的价值，如何对这些数据进行一个实时的深度分析，挖掘数据背后隐藏的价值用于提升生产，这都是一个亟待解决的问题。

对于生产数据，我们更关注的是这个数据如何能实时地分析机组的健康状态和机组的能效诊断，对于我们发电企业来说，更关心的是安全和效益。安全来说，我们能保证设备安全经济运行，能够使机组实时地运行在一个最经济的工况，这个可乐是我们对于这个数据分析最终的结果，要求保证设备的可靠性和机组运行的经济性。

对于设备的可靠性来说，我们传统的监测可能还大部分还是基于一个报警和保护的作用，但实际上很多参数的变化在达到报警值之前，其实已经有明显趋势的变化。我们靠传统的人工，有成百上千个数据实时显示，靠人工的手段很难说实时监控到每个数据开始偏离了最初的原始值或者是我们的期望值。我们如何在这个数据开始变化的时候就能够监测到，给人员以提醒，这个是我们觉得对这个数据分析的一个重要的应用。

另外就是对于机组实时的能耗分析，我们如何从机组运行过程中，成百上千个参数来综合判断机组的能耗水平现在是不是偏离设计值了，是不是比前一天要高了？为什么高了？是哪个参数引起的？我们可能是想通过这种数据分析的手段，能够实时地给运行以指导。

另外就是我们公司，相对来说，很多发电公司目前面临的这么几个问题，一个就是海量的生产数据得不到有效利用。像我们厂的情况，在各个发电厂应该都有类似的情况，在信息化过程中，我们厂也是上了很多套信息系统，比如说检修一体化，包括还有巡点检系统，包括小指标绩效系统等等，这些所有的系统都在实时采集数据，但是很多时候这些数据都只是存储在硬盘里，存储在信息库里，而没有用于指导生产。

另外就是实现设备的状态检修比较困难，主要是缺乏科学的判断依据。现在很多时候我们的设备检修还是基于计划检修或者是故障检修。其实计划检修，这个设备是不是到了该修的时候，是不是还能够再运行一段时间，是不是在故障之前能够及时发现，能够进行一个预知性的检修，这个对于我们经济检修来说具有很重要的意义。

另外，我们现在面临的一个很重要的问题，就是检修人员对现场运行的判断，没有一个有效的手段，通过成百上千的数据很难综合判断这个设备运行在什么状态。也就是说对现场设备在出现问题之前能够分析、解决的能力不足，没有能够有效地在设备出现故障之前或者明显地出现了隐患之前能够发现。

我们想通过，一个是目前这种运行管理模式已经很难说是有效地把这些问题都能够解决掉，因为现在我们的运行人员在台前的操作，面对的是成百上千个数据，所以目前来说很难通过目前的运行管理模式解决上述问题。

我们提出来“一部三中心”管理思路，主要是基于这么一个将检修和运行员进行系统融合，以提升机组的自动化水平为主，我们释放了运行人员的劳动力，将这部分人员用于实时的生产数据的分析研究，包括对一些设备历史运行设备进行查询，来分析一个设备的趋势判断，进行一个建立设备的劣化分析监测模型，使设备管理从原来的计划检修、故障检修向着一个经济性检修、预知性检修转变。

我们的具体做法，就是把发电部传统的专业管理和运行值管理进行重新的整合分工，同时把设备部的热控专业划到发电运行部管理，成立运行值管理中心、运行监控分析中心和自动化控制中心，形成“一部三中心”的管理模式。

我们为什么要进行这种管理模式呢？因为所有发电厂的核心就是安全、稳定运行、经济运行，我们运行值管理中心直接面对的是经济性。运行监控分析中心，我们的运行操作人员在台前操作，就好象是航天飞机的航天员，而我们的运行监控分析中心和自动化控制中心人员就好象地面的技术支持人员，我们必须靠运行监控分析中心和自动化控制中心人员来保证台前操作人员，保证安全操作。

我们未来想实现的一个管理模式就是台前人员真正实现是单人值班，他们只是起到一个系统调度，保证正常的维护。所有后台的分析和自动控制逻辑化，都靠我们的运行监控中心和自动化控制中心来进行后台的工作。

我们现在进行这种管理模式，主要的优势是为了打破专业管理之间的界限，还有部门所属之间的隔阂，以问题为导向来解决现场的实际问题。因为我们知道原来热控归属于产品设备部，我们某些设备需要优化，通常需要跨部门的沟通，但是有时候这种沟通会存在很多的隔阂和阻碍。我们把自动控制热控人员划到发电部“一部三中心”管理之后，进行三个中心之间的协同配合，以提升机组的自动化控制水平为基础，实现减少值班人员，把更多的运行人员去做一个数据的分析与研究工作，这是我们的一个目的。

但是我们现在电厂的运行人员可能对于现场的实践和经验相对来说较强，但是对于一些设备的原理理论和数据分析能力可能还是不足，所以我们开展了一个校企合作，我们与华北电力大学进行校企合作，拓宽我们的人才培养渠道，通过派遣他们的研究生团队驻厂实践，和我们的人员进行现场探讨交流，更重要的是对我们的运行监控分析人员开展一些针对性的培训，比如说开展数据分析和数学建模的理论培训。

在这个过程中，我们的重点工作开展方向，就是做设备的劣化分析和状态监测。另外，辅助设备检修部门来开展设备检修和巡点检修的工作。

我们通过“一部三中心”的管理模式，最终实现的主要成绩，一个是机组自动控制化水平得到明显提升，机组的调峰能力有了明显改善，通过对各个子系统的控制优化，我们在机组的升降过程中减少实现少的人员干预。

2018年度，我们公司的机组由于两个细则获得西北电网的奖励大概2500万元，通过调峰，我们能到30—35%的调峰能力，总共补贴大概1160余万元。

设备管理水平得到提升，逐渐向状态检修模式转变。通过对锅炉干排渣机、磨煤机等故障率高的设备进行劣分析及运行状态监测，利用负荷低谷进行维护性检修，年度减少机组降出力运行电量损失2000万KWH以上。

另外，对我们厂现有的信息系统数据进行一个资源价值得到初步开发，我们通过开展数据分析建模工作，解决生产现场遇到的一些实际问题。比如说我们的锅炉燃煤掺配，近几年劣质煤掺比越来越大，我们如何使设备的运行安全稳定，又能够尽量降低标煤单价，我们开展这方面的工作。

另外就是锅炉SCR系统控制优化、制粉系统经济运行优化、机组冷端系统运行优化。特别是深度调峰经济性分析模型，我们如何判断机组深度调峰盈利水平如何？并且未来如果深度调峰采取这种竞价的模式，我们如何报价能保证我们机组、厂能够有收益，这个方面通过数据分析做了研究。

下面有几个实际做的实例，跟大家分享一下。

一个是锅炉制粉系统经济运行优化，我们通过分析制粉系统各个参数的变化，来通过大数据分析的方法，对运行数据进行一个分析建模，通过深度挖掘历史运行数据，获得系统的运行特性和能耗特性，在不进行改造的前提下得到系统制粉经济运行状态，实现降低整个制粉系统整体单耗降低。这个是通过一些神经网络优化算法，来做的一个经济运行的分析。

另外还做了一个机组冷端系统运行优化，冷端系统受环境温度、环境风速等等影响非常大，所以我们通过历史数据分析的方法，确定了不同温度、不同环境风速的情况下，不同负荷下，不同环境温度下，不同风速下，如何调整经济循环水量。

这个目前来说对于各个发电厂参与深度调峰的话，这个是比较具有现实意义的一个课题，就是机组深度调峰的经济性分析。我们通过建立机组的深度调峰经济性模型，研究了深度调峰对机组经济性的影响，分析了各成本的变化，比如说深度调峰过程中煤耗会迅速增长，不仅煤耗，水耗，包括石灰石耗量都有增长，跟深度调峰使电网给的补贴能有多大收益，多大的差距，这个是我们分析的目的。

另外，当各个参与深度调峰的各个厂越来越多，电网肯定要采取竞价模式，我们如何保证我们的报价让机组有一定的收益，我们通过深度调峰的经济性分析，对我们的报价有很好的指导意义。

另外我们在做探索性研究，并且随着电网绿色调度的理念，应该是会对各个厂放开厂级AGC控制的，让各个厂对厂内的机组负荷有一个自主分配，对于各个发电企业来说有一个很现实的经济意义。我们目前做的这个，以两台机组为例，在厂级AGC控制之下，进行负荷优化分配，目的就是达到全厂能耗最低。

空冷机组正常运行中煤耗不仅受负荷率影响，同时受外部环境温度变化引起机组凝汽器真空下降的影响较大，因此分别建立不同环境温度下两台机组的负荷，当AGC给了负荷指令之后，在一定的安全限制条件范围内，求解出当前环境温度下实现全厂能耗最低时机组之间的负荷是如何分配的。我们通过模型分析判断，以我们厂的机组为例，当全厂总负荷100万时，大概能降低能耗0.5克，这个全年下来应该有一个比较可观的经济效益。

最后，我想说我们通过这种管理创新的模式，推动一个新技术，包括一种新思想，在发电企业中的一个应用或者实践，对于促进企业的生产数据资源得到有效利用，人才培养方式得到优化，还有企业市场竞争力，具有一个比较明显的促进作用。

另外，我想说我们通过管理创新，对于智慧电厂的建设也是起到一个积极的促进作用。

谢谢，我的分享到此完毕！