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华润电力(海丰)电厂对火电厂智慧化运行的探索与实践

北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网    2019/8/22 11:29:23  我要投稿  

北极星火力发电网讯:从2015年国家发布实施制造强国战略第一个10年计划-中国制造2025,华润电力(海丰)电厂也开始智能电厂建设的探索,从APS3.0建设后,开始了智能电厂的规划、从提升设备、系统自动化到智能化,到机组变负荷自动巡航,以及技术监控中心到专家分析系统,电厂的智能化建设初见成效。

2019年8月22日,由中国能源研究会节能减排中心联合华北电力大学国家大学科技园共同举办的“2019年智慧电厂论坛(第二期)”在北京召开。主旨报告环节,华润电力(海丰)有限公司热控专业工程师 张海安作了题为“火电厂智慧化运行实践”的报告。北极星电力网对本次会议进行全程直播。直播会议合作,请联系手机/微信:13693626116。

张海安.jpg

华润电力(海丰)有限公司热控专业工程师 张海安

首先非常荣幸能借助这个平台向各位领导和专家汇报一下华润电力海丰有限公司智慧化运营的一些实践,也希望我这次的汇报能让海丰电厂的智慧化运营实践得到各位领导和专家的关注,更希望能得到各位领导和专家的指点。

我的汇报分为三个部分:

首先,我们项目公司的简介。

海丰项目是一个比较有特点的项目。首先它是属于华润电力旗下的华南大区,一期建设是2台百万机组,同步配套是10万吨级的煤炭码头和3千吨级的重件码头。1、2号机组分别于2015年的5月和3月投产运营,也是一个比较年轻的项目。三大主机采用哈、上、上结构。

项目公司比较注重环保工作,在秉承“绿色能源,润泽生活”的理念下,我们建设规划初期就实现了超低排放,也是广东省首个超低排放三同时的工程,2018年开始我们进行污泥掺烧。

我们海丰项目也是华润电力首家集风、光、火、储为一体的绿色能源示范基地。在我们的厂区里面不光有火电,还有风电、光伏、储能,也获得了亚洲能源大奖亚洲区域最好的电厂,同时也获得了香港绿色企业环保管理奖的银奖。

智能电厂的建设及规划。这是一个智能电厂的概念,概念类的东西我不再多说,之前也有专家做的非常好的介绍。我的理解,智能首先就是要会思考,用机器去代替人的思考方式、用机器代替人的操作,减轻工作量,智能电厂的一个特征不再多说。

架构体系,根据智慧电厂的发展纲要里,对智慧电厂分了四层。华润电力对整个智能电厂有一个统一的规划,我们项目公司主要在智能设备层和控制层、监管层做了一些工作。

我们的总体目标,是在2021年把海丰项目打造成一个智能电厂的示范化项目。

根据智能电厂的架构,海丰项目在智能的设备层、控制层、监管层共计实施了16项智能化、智慧化的项目。

APS系统。海丰项目的APS系统是从我们机组的基建期就开始进行统一的规划部署,包括我们的设计图纸。因为APS也是做了很多的优化,现场的一些阀门也是做了很多的改造,一些开关性的阀门也改成调节型的阀门。APS系统的调试和我们机组的调试是同步进行的,而且从我们APS系统一开始的设计到逻辑组态到调试,是我们全程人员跟踪参与的,也保证了我们整个APS系统更加贴合运行操作系统。

海丰项目APS系统是采用面向对象的设计思路,这种面向对象的设计方法也是使我们的系统更易用更灵活。给水控制、自动干湿态转化、升温升压控制等一些技术,也形成了我们海丰别有特色的一些项目。但是APS项目,在智能化电厂这块只有一个出路,APS主要解决的是机组启停过程当中的自动化、智能化,但是在机组正常运行操作还是靠运行人员完成,对此我们提出了一个比较新的概念,叫机组变负荷自动巡航。这个概念来源于我们汽车的“自适应巡航”,什么是变负荷自动巡航呢?当我们的AGC指令发生变化,或者我们燃烧的煤组发生变化的时候,我们这个系统能够自动判断我们脱硫、循环水系统、辅助系统是否需要启停,并且根据判断情况,按照预先设定好的顺序来进行启停。

举个例子,以制粉系统为例,当我们的AGC指令发生变化的时候,系统能够根据我们机组当前的运行情况以及运行人员事先设定好的我启停顺序自动触发制粉系统的启停,根据每种不同实现智能的功能。这个过程当中我们也是运用了一些比较先进的控策略,解决了调温的漏风问题,能够使整个过程温度控制非常好。而且启这个系统能够做到5分钟以内,同时这个系统里面也进行了应急梳理功能,过程中对风、对磨的一次封压包括对磨的加载率也实现了智能控制,使我们负荷响应更加快速。同时借助这个系统也增加了大量的控制,现在的海水淡化系统等可以实现一键启停,辅助系统一键启停,对减轻运行人员的工作量有非常大的帮助。这套系统也是解决了加氨自动的问题,虽然是比较小的系统,也是非常有代表性的。针对加氨的滞后我做了一个测试,大概有27分钟的滞后,按照常规的控制策略自动供给是投不上的。我也在好多其他项目做过一些了解,投入自动的不过,而且有些投入也是就地加了一套单独的PSC系统,采用智能控制算法,我们完全是在DCS里面使用,包括我们的负荷自动巡航也是在DCS里面实现,没有采用任何外挂。依靠这个系统,我们运行人员也在实现少人值守监盘的工作。

智能吹灰,我们也是引进了德国的一项技术,这个技术也是在国内首次引用。引进德国的技术我们做了一些改造,大量的优化,为什么?因为德国的电厂运行方式和国内电厂是有很大区别的,他们整个运行过程是比较平稳的,而且在我们国内机组的工况比较复杂,特别是现在的深度调峰,所以我们对他们这个系统进行了大量的改造,改造之后整个效果还是非常明显的。我们将锅炉的受热面分为八个区域,这八个区域分别计算它的清洁系数,而且能够平衡我们锅炉的吹灰带来的蒸汽损耗以及吹灰之后锅炉性能的提升之间的平衡,来寻找最佳的吹灰点。按照目前我们投入的情况来看,蒸汽吹灰的气耗降低了25%,投资回报率还是非常高的。

智能喷氨,首先对我们的测点做了一些改造,原来是单独取样的方式,采用网格取样,首先保证我们测评的稳定性。另外,我们也采用是基于变量闭环控制的策略,根据SCR出口和烟囱出口的NOx浓度,实现喷氨的自动调节。改造之后我们的氨耗降低也是非常明显的,降了15%的氨耗,对堵塞也是有非常大的改善的。

大集控建设,也是我们华润电力在推的一个项目。我们海丰项目在建设初期就对智能化做了一个整体的规划。基建期间,我们单元机组、辅网到输网系统,就采用了DCS一体化的策略,同时将我们的脱硫系统也纳入到电源机组,输灰系统纳入到辅网系统,我们在基建期就已经将五个控制室减少为三个控制室,同时我们也取消了大量的PLC,现在我们全厂除了电除尘用到PLC之外,其他系统很少用PLC了,我们都已经采用DCS的控制,这样也是为我们智能化建设提供了很好的控制环境。后期又做了进一步的改造,将我们辅网控制室和单元机组控制室又做了合并,合并到同一个控制室集中控制。这么做的好处是,让辅网和单元机组之间的信息沟通更为畅通,也保证了我们机组运行的最优状态,而且也为下一步我们的少人值守提供了必要的条件。

储能调频,各位专家应该也都知道,应用电池快速充放电的能力,AGC发生变化的时候能够对负荷迅速的响应,缩短电厂侧负荷的响应时间,提高调节数据,提高我们机组整体AGC的调节性。为我们构建智能电网、改善电网对再生能源的接纳能力有很大意义。海丰项目的储能是3万的容量,也是目前国内投产的规模最大的一个储能调频项目,我们的储能和常规的储能一样参与的是机组的AGC的调频,我们项目公司正在探索让储能参与一次调频,这样的好处就是,能让机组的性能到最大,减少机组的损失,提高我们机组的经济性。

煤场自动化,也是目前应用自动控制、激光三维扫描、精确定位的技术手段,实现我们自动堆料、自动取料、各种作业模式的手自动切换,包括煤厂出煤信息的实时显示,也是构建数字化、三维煤厂。目前我们这个系统还是在调式阶段,预计8月底、9月初就能调试完毕,可以实现我们在输煤控制室控制堆取料作业、现场的无人作业。

智能电除尘系统,我们常规的电除尘的控制,就是根据负荷以及运行人员的经验来进行手动的去调整电厂的出力,现在我们通过改造,电除尘阶段根据我们的负荷信号自动调节我们的高峰电源,并且以电厂运行的工况分析作为一个依据,生成高负荷下最优的方式。通过我们这个项目是2018年初就投入使用,升级前后我们也做了分析比较,2018年全年呈下降趋势,大概下降了0.2个百分点,效果还是非常明显的。

二维码的管理,这是我们在现场的设备一些重要的辅机上采用了二维码的管理,里面通过扫描二维码可以看到我们的设备情况,参数以及我们的检修状态。

根据2017年国际能源署有一个模拟分析,他们认为,如果将我们全球减排目标在2060年控制全球气温的升温,并且减排2/3的温室气体,碳捕集进行封存,将会贡献14%的二氧化碳减排量。联合国气候变化专业委员会,将燃煤电厂的碳捕集封存技术作为2025年温室气体减排目标重要的方向之一。因此碳捕集的封存技术,对像我国这种煤炭为主导的能源结构国家具有特殊的意义。目前碳捕集的封存我们不是首家,上海、重庆都有相关的项目。但是我们和其他项目不同的是,我们不是仅仅对碳进行捕集,我们的作用是提供测试平台,来为各种新的技术提供测试的平台,来降低一些碳捕集的成本。项目于今年的5月份已经投入运营,于美国的国家碳捕集中心和挪威的一个碳捕集中心并列为世界上第三个中增规模的实验基地。同时海丰项目碳捕集也是得到了这两个中心技术方面的支持。我们碳捕集的定位不以最大盈利为商业目标,我们主要引进新兴的碳捕集技术与合作单位进行测试与示范,寻求降低碳捕集的技术成本与方案,推动CCUS的项目进行,邀请国内外多个国家和地区的碳捕集技术参与公开测试,实现测试数据的最大化应用和人才的培养。对于一些非专利性的技术我们进行工艺优化的研究工作。

污泥掺烧,2018年深圳市的UWB产量大概是4000吨/天,按照含水率80%进行计算。深圳本地的处污设施还没有健全,末端出路不畅,也是深圳现在面临的污泥无处可去的困境。电厂协同处置使用污泥的技术路线,是目前在污泥处置方面优选的一个处置方式,经过长期的摸索和总结,华润电力在污泥处置方面也是有的比较成熟的技术路线,在华润电力旗下已经有十几家电厂在参与污泥的掺烧。海丰项目的污泥掺烧分两种,一种是湿污泥掺烧,在去年年初就已经投产运营了,目前污泥的处置量大概能达到300吨/天,年初至量是13万吨。截至目前为止,我们一共处置了深圳市污泥15万吨。另外一个是污泥干化掺烧,这个项目正在建设阶段,同步配套的是1万吨级智慧料仓,同时我们采用了蒸汽干化技术,项目投产以后可以每天处置1600吨含水量40%的污泥以及600吨含水量60%的污泥,这样就能够消纳深圳市每天污泥的产量。

我们污泥干化掺烧这块采用全自动化的设计,从污泥的入厂到污泥的干化、以及与燃煤的配比,实现无人值守的控制。同时我们同步建设了循环产业科技示范中心,为深圳的“无废城市”做好产业循环和示范。

智慧电厂的另外一个特点是要安全,我们安全建设这块也做的一些工作。首先我们也都知道,传统的摄像头是固定式的,一个电厂那么大,不可能把摄像头全部覆盖到各个角落,我们开发了一个移动视频监控系统,通过在现场布置32个无线网点,整个信号覆盖了我们整个厂区。我们的移动监控不仅是在我们办公室的电脑、我们的手机,而且在我们的值班公寓楼的宿舍里面电视机上也能够实时监测电厂的安全生产情况。

人车定位系统。海丰项目的人车定位是采用射频技术,因为这个东西比较多,大部分电厂也都有,我就不做详细的介绍。实现的功能就是测量的出入登记、人车的实时定位跟踪、人车轨迹的历史轨迹查询、厂区的人车统计、区域的访问控制、支流时间控制、指定路径、限制区域警告等十余项功能。

技术监控中心,我们与电科院进行合作共同开发了一套系统,采用的是大数据、云计算、智能核心算法等一些前沿的技术,对我们的生产过程、设备的状态诊断进行分析和指导。我们的架构包括设备的故障诊断、机组的运行状态分析、机组的节能运行三大方面。主要包含15个模块,主辅机的设备故障预警系统、环保监测运行故障系统、设备的震动监测与诊断分析、锅炉壁温监测系统、AGC一次调频品质评估、汽轮机寿命在线监测等15个模块。

FOS全称是燃料全价值寻优系统,这是一个我们华润电力控股的系统,主要三个核心模块:数字化煤场、配煤方案寻优、掺烧寻优,经过这三个功能进行燃料全价值链的管理。总的实现的功能,九个字“买的低,配的准,烧的优”,降低我们机组运行的成本。

OOS系统是操作寻优系统,也是打破了电厂的数据孤岛,因为这套系统将华润电力旗下所有公司的运行数据正和岛一起,通过寻找一个最佳的工况建立了一个标杆数据库,并且利用耗差分析系统对运行操作进行实时的量化考评,通过绩效评价体系将运行的优化成果进行固化,实现机组持续的优化。

这是我们海丰电厂整体的厂区布置图,我们厂区里面,各位专家也能看到,有码头案电、低速风机等等,海丰项目是一个开放的电厂,也希望各位专家和领导多给海丰电厂智能化电厂建设的项目提供一些指导。

汇报就是这些。谢谢!

来源:北极星电力网

(本文根据现场速记整理,未经发言人审核。)

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