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彭道刚:上海电力大学智慧电厂相关研究及应用

北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网    2020/9/27 10:55:53  我要投稿  

北极星火力发电网讯:智慧电厂不仅仅限于核心,还有风,光,水,火,还有储能还有氢能这些等等,只要是发电,供电都可以叫做智慧电厂,以后取电叫智慧电厂,也可以取热取冷,现在另外一个概念叫智慧能源。我们智能控制实际上在平台很重要,并且不管从哪各城市来说,它里面安全很重要。——上海电力大学自动化工程学院院长、教授彭道刚

为快速适应新形势下发展要求,精准把握行业发展趋势,引领行业方向,促进新技术、新成果和新产品在智慧电厂领域的转化应用,华北电力大学技术转移转化中心与上海电力大学技术转移中心、中国华电集团有限公司生产技术部、中关村华电能源电力产业联盟等单位于2020年9月27-28日在上海联合举办“2020年智慧电厂论坛(第一期)”。北极星电力网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

上海电力大学自动化工程学院院长、教授彭道刚作题为《上海电力大学智慧电厂相关研究及应用》的演讲。

微信图片_20200927105001.jpg

以下为发言实录:

彭道刚:各位领导,各位行业专家,还有参会代表大家上午好!

很荣幸代表我们学校来做这次报告,前不久在我们学校说要召开这个论坛我很兴奋。因为,我本身就是做这个领域。让我做一个报告,我就不能讲太具体做的哪些内容,就举了自己学校在智慧电厂相关研究的一个具体案例,后面一看议程,整个两天,满满议程里面就一个高校,其他都是发电厂,高科技企业的东西,压力很大,如果做的不对希望大家多多理解,作为第一个报告,我就抛砖引玉希望大家多批评指正。

刚才前面的领导已经简介绍了我们学校,我以老师的身份介绍一下我们学院,我自己是华电本硕毕业的,所以一来到上海电力的时候,上海电力比我们华电还早我们稍微发展慢的一些,不过这几年发展的很快,我们1951年建校,后来更名,1952年电力工业学校。2000年归地方管理,2016年升级为硕士,之后拿到博士,为什么?因为教育部十几年没有硕士和博士,我们做的部分比较晚一些,所以2018年的时候获得了博士学位授予的单位,还有我们获得国家能源局发改委批准全国首批的28个之一,高校唯一、上海唯一的国家级新能源微电网示范工程项目,这个校区比较小,我们真正是在临港,只是那边不方便,来回要120公里,我们校园在国内当时是做的比较早的校园微电网示范工程,这是国家级的。

整个学科产业链30多个专业都涵盖都是围绕能源电力为主,我所在的学院是自动化测控。我们有重点实验室,上海市电站自动化技术重点实验室,我们技术转院中心是国家级的。快速过一下我们学院,我们学院伴随着成立的时候有相应的学科和专业,主要是自动化也算是国管专业,之后成立计算机,电子信息,测控等等,还有之后成立电力与自动化工程学院,之后因为学院发展更名到自动化工程学院,有两个学科,电机与电气,电气系统检测与控制控制工程的专业,今年是增加了一个智能发电的方向,前面看报了300多人,我们总共要招一百多人。

去年年底,我们自动化学院,人工智学会等单位中国自动化学会发布电自动化,中国能源研讨会等开展会议去年人比较少三百人,大家都比较忙当然我们也有限制人数。还有早期自动化协会发展电站会是也定义中国智能发电厂的定义,实际上标准2017年,2016年一直在筹备,2018年也是发布,专委会主导的,在咱们论坛两年前的第一期,咱们院士也发布了一个概念,也宣布发电怎么定义的这一块。

智能发电怎么定义,是数字化,自动化,信息化,标准化为基础;以管控一体化,大数据,云计算,物联网为平台,大家都知道这个是以刘院士为主导提出的,但是是以智能发电还是智慧电商概念,各个都有不一样的研究有不一样的研读,还有这个像我们发电专委会每年都在召开论坛但是今年因为疫情原因。

还有关于智慧发电,智慧电厂的典型解决方案前面讲行业构思也没有定,还有就有一个标准但是仅仅是团体标准而已,还有就是西门子,华润用的最多,全球五个研发中心关掉三个,包括中国的,艾默生也在提但是价格相对来贵。还有ABB这个,实际上用的也不是很多。

今天用的比较多的今天科远也来的,外面也有很大的广告,第一个智慧电厂都是科远提的,还有咱们国电智深也非常不错还有去年的ICC,全球第一个达到领先平台,还有和利时这些。

后面讲我们认为,我们理解的,虽然很粗浅很全面,我之前自己划的架构,不能自己定义,刘院士定义就应该遵从这个,我们不讲传统只讲国电,实际上今天来的大部分同志是来自于火电,但是也有核电,还有水电的,很多都来所以认为智慧电厂不仅仅限于核心,还有风,光,水,火,还有储能还有氢能这些等等,只要是发电,供电都可以叫做智慧电厂,只是以后取电叫智慧电厂,也可以取热取冷,现在另外一个概念叫智慧能源,我们智能控制实际上在平台很重要,但是平台不仅仅简单一个一个平台里面功能很重要,不仅仅是做通讯的公司还有用户对象还有研究院所共同构建一些我没写全高级应用实现它,但是整个不管从哪各城市来说,它里面安全很重要,我们讲安全不能简单讲风控的信息安全,还更应该讲设备,不控制网络,还有就是数据,还有应用安全也要考虑进去,这个安全要不停研究,之前也说没有网络安全就没有国家安全,没有数据安全设备安全,哪一个出现问题都会让电厂瘫痪等等。

我们根据自己做的一些东西来设定了初步的功能架构,不管是从哪里高级的功能ICC的智能运行控制,智能运检,智能管理,或者燃料那一块都有统一来源的数据,数据怎么来?通过现在互联网方式采集过来,现在很多智能电商,包括我们做智能电商都抛开原来的设备,是后来做的智能,所以在用的数据库需求之上要进行新的智能,那数据来源怎么来或者来的数据怎么来?没有测点怎么加装测点通过物联网还有有线无线的方式怎样完成一个数据共享,可以在这上面实现一个高级的功能还有今天有很多也有讲大数据,还有工业平台的,还有讲其他的那种技术。

所以希望是这样子走,我来讲一讲我们代表学校讲吧,就讲不同的,我们做过的一些或者正在做的,但是讲不是很全只是局部一部分比如说社会物联怎么进行采集像我们学校比较多,就是远程IU,我们很多公司都在推荐远程系统,今年做双线有太网,还有新的一些东西出来就是用双线的,双线要实现数据采集传输,还有保证安全等等,我们现在正在研发这个里面,两年以后才可以做,芯片是国产芯片而不用国外芯片,就正在做这个部分还有智能边缘终端有一些小的设备在就地采完以后,就地边缘化的方式去实现分析这些做完得到初步结果再放到高级平台上进行操作。

比如说有一些软件,我们做这次规划很多高级用户实际上在将近二十年用下来,很多高级部门没有实现,从最高八百一千万,到现在八百一千万也可以做,本来数据库两百万,现在二十多三十多万也可以,但是怎么实现,有一些软件没有支撑这些,比如说有的没有什么预测,网络上更高级的控制算法,现在很多大数据平台AI平台,用这些平台根据电力里面进行预测,优化?但是很多这些平台,我跟好几个做AI大数据平台进行沟通,他们有一个问题,不知道流程工业,银行大数据去分析,连起码的一个问题,做数据公司你的数据比如说电厂的CS数据怎么来过来,我们现在做OPC,连OPC也不知道,所以怎么做,不能让计算机去搞大数据在电力行业,一定要搞自动化给电力行业专业相关的人,不管是有OPC,之前在电厂调试里面,发现老的一家国外的数据库,根本没有OPC,还有一家平台是用的什么OPAPI方式做,我们要知道要搞平台么统一规范,老的可能五花八门,要用相应接口构建怎么进行分析,我们作为高校研究正在建立相应的AI和大数据平台,把这些进行一些更新,因为数据是很重要资源。

我不仅仅是拿数据就可以进行分析就简单的预知报警不是很简单的嘛不管是做过几级,如果是大量的数据,而且数据是不是清理处理以后做到有用的数据再进行分析,这样平台是很有用的,所以跟国内好几个做大数据AI平台他们都很愿意跟我们做,用户不知道高级开发,跟用户一起真正结合去才可以拿到更高级的。

另外在运营方面学校不敢多动控制,那做完了我们也不敢,所以只是研究多一些,还有一个老教授一直研究最新控制算法这些,前几年在出版社连续出本版几个专著,针对一些大方向大池盐和大扰动的难控被控的过程,还有就是跟踪最优和很强的干扰抑制能力,还有很强的鲁棒性,还有就是参数设定这些。这是我们关注里面,前面讲的中心不仅仅我们一个人做还有一些学校团队做,有一些是我们做的,这是另外在电厂做的一个重要辅机的能耗分析,还有脱硫脱销的一些设备,实时计算,还有就是无线日报周报,还有针对不同煤量下面针对发电量,或者进行统一对比,通过这样积累一段时间数据以后,是不是可以找得到?在哪种服务下,哪种机制煤量怎么达到最优,或者在同样的煤,发的电不一样,哪种状态是有什么原因,最优状态可以达到优化执行运行的目的,目前正在运行,下一把数据收集更多一段时间以挖掘算法指导5G的一些运行状态。

这是另外电厂里面,我们一个教授做的是受热面焓面分值的一个系统。

还有这是分散控制在线可靠性检测与评价,通过这个来保障DCS本身的安全可靠,因为是另外一个教授做的不太了解这个怎么样,但是我个人感觉在DCS里面现在已经做的很可靠不管是十年淘汰还是15年还是25年一直没有定论,但是如果念头多一些,如果是国产,但是国产检测也不好,当时是做华电集团的科技项目,今天华电集团的专家比较多,还有是另外一个华电集团做的项目火电机组报警出发式智能故障自诊断定位技术,这个做了好几年还拿的科学技术集团的二等奖。

还有这个是远程检测诊断,谁十几年前做的,我在读博士的时候也在研究,还有就是我的DPM才二十万,所以我们工作存在一个目的,做图谱分析,图片分析这些都可以做也很容易做,这个还是有一点数据分析的支持,编程不能做,但是做完以后到底是什么故障什么征兆,到底是不平衡,有什么一些征兆?我不知道,对用户来说也不知道,如果只是靠一个专业没有主机机厂制造很难弄出来之前没有用,现在又流行采取AI大数据是不是可以做到故障诊断一体,主机有的不一定做得很好,还有一些辅机还是很不错的,这两年跟一些电厂进行的一些相应科技项目,不一定说在哪一个里面有效,在另外一个不一定有效,因为每一个都有一些偏差,一个发电机组跟其他有不一样的操作,尤其是现在机组在不断变化,还是值得把大量数据分析,尤其是把一些有故障或者潜在故障样本拿来加以分析才有效,但是往往缺少这些样本支持。

还有针对燃气机组的性性能评价,因为燃气大家也知道一个去检修,大家都要几千上亿,如果很多燃气是不是做性能评价还有一些别的电厂里面别的一些高级工人里面,这是十五万烧煤气做的一个工作。

还有一个做核心技术方面,一个教授做了很多年各个煤仓的参照比例还有实施槛车EXCEL的报告,还有就是煤厂堆放的情况还有就是提出参考值进行运行,还有基于大数据核电技术的采煤,配煤,优化指导系统在开发当中,也是华电集团科目项目在做,大数据分析,采购媒的月度季度规划,据了解可能国内其他地方不一定有这个平台,感觉也是华电集团这个项目也在实施当中。

另外实施安全,另外这个是在某一个电厂进行的策划,出入口,消防区域,还有这些安全区域里面,我人脸识做的一个安全共性这个已经在火电厂已经在实施,因为涉及到很多电厂应用就不讲细节了。还有就是正在跟一个集团的研发公司正在做发电厂控制还有风险评估当时市政府也有跟我们联系,如果按照五六年前网络分期,认证还有管理,一期二期,有相应平台还有相应的评估,但是实际上这个有问题,做这个安全里面企业都是原来做传统网络安全的企业很多都不懂DCS,也不懂协议,所以就只做网络安全,所以加防火墙,加横向隔离,加审计或者加监管平台就没有,只是装那些管理群,很早有DCS,安全防控平台装一期,甚至二期都很少,所以有这个问题,所以每个电厂都要进行评估还有审计,实际上真正落实很少,我去的很多电厂还有网络安全公司,去现场看,都用的不是很好,这里存在一个很大的问题,咱们安全到底是说该搞计算机网络人来做还是搞控制自动化来说现在也有做自己解决方法,包括核电池都有这种解决方法但是这种怎么深入融合解决网络安全的问题这是一个一直深入研究探讨实践的问题,尤其是现在网络安全很多装的但是没有用。

本来我前两年一直花很长时间在做这个工作,但是后面据说去年一年就拿了一千多台机组,所以我们要这样子再做更难了。另外最近我一直在弄这个平台,我们电厂一直做技能耗能,第一个用智能巡检机器人,我也去看它用的怎么样,用的是深圳第一家机器人公司,很多使企业也在宣传机器人,很多华人很多都有机器人特别是今年还上的撒贝宁组织的机智过人,是不是可以去运用如果单靠机器人在复杂电厂不一定可以有效运用,有一个是几十万就可以搞定,还有咱们电厂灵敏层这些,如果可以解决所有巡检都可以,但是并不能解决所有巡检,所以很多电厂做了机器人以后并没有解决本质性问题,是不是检员空气巡检,过来就是说这个可以发现很多问题,实际上大家可以看,我还专门把半个小时看完了,专家去现场巡检发现的一些问题,结果机器人最后巡检到的,因为本来就一直聊的参数,已经到几点报警的时候可以发现,换成人也可以发现到DCS里面看到趋势那么快半个小时报上去那肯定更可以发现,所以咱们做智能巡检不单单是要机器人,机器人是一个节点,机器人可以用,但是有一些关键方面是不是可以云台检测,有的可以是小检测,有的是激光测站几十万测不准,还不如几千一个测点装上面,十个多少钱,二十个多少钱,或者是其他几万,还有一些便宜的,不一定做监控还要识别,不然监控还要通过人工处理,买国际最好的,比如说买大华的也就几千万块钱,还有比如说这个AI大数据,整个大数据管理而且平台效果进行统一,不管是做起来还是其他接口既可以用这个也可以通过其他平台,到集团可以用集团做检测或者利用集团数据库专家库进行运营,我一直在尝试这个平台可能也蛮大,也在逐步实施一些功能。

比如说机器人,我们在做一个机器人,这是机器巡检,不管是锅炉器机灵敏层这些开关室都可以做还有就是开关室安装起来比较麻烦,还有带伸缩探头可以检测,这真实的进行的一个巡检这里面有一个场景。

具体软件方面,我们讲前面有一个构架平台比如说前面是机器人,还有检测光还有红外,这是机器检测过程还有可以检测到什么平台哪一点只是可以看到参数还有它的趋势,可以看到每一次做的报表,还有每一个多个巡检点里面统一报表,比如说每一个小时巡检里面发现值有什么不一样,还有后续正在进一步的进行检修当中,所以没有加,所以要把DCS里面工艺管理数据加里面不然跑一秒或者什么,太简洁了,所以要根据状态来找到设备,机器巡检里面诊断数据。

还有电厂污染物里面图像识别,这是真实的电厂排到河道里面的污染情况,这样会对电厂或者环保部门也要看所以这里面靠人工什么污染检测我们做去基础检什么漏油还有污染,自动识别是油污或者是哪种颜色,或者水质异常情况,也是在这个平台里面,比如说每个探头点里面总体监控,总体监控可以看到里面识别头像这些什么状态,进行分析进行预警进行统计,这个APP正在开发当中这个也正在进一步开发实施当中。

另外图象识别,不仅仅是说放探头在那里监控,而是靠AI算法这个真正靠AI算法,几千张图片进行识别,天气光照下面进行油污图像都不一样,还有就是有一些小指标,电厂里面不同机组里面进行横向纵向对比把关键参数进行统计分析,还有现在可以实施进行统计分析,也可以查找别的对比分析的小指标,还有正在开发机组一次调屏,二次调屏的聘评估,还有机理和多维数据的发电机组,还有汽轮机这些。

还有今天看到新能源的,也在做综合能源多能互补里面的优化管理系统这样一个平台,由于时间关系,我超时了一点点,汇报加一个总结,做智慧电厂不是哪一家做,哪一个做一定是多专业协同还有包括做自动化一定要学自动化,热能动力,还有数据是很重要资源,不能说现在就要马上要上马,马上要有效果,昨天在讲,电厂里面做项目要拿到国家科技奖这个要求做,简直是天方夜谭要积累一些模型,从海量里面获取信息,还有就是高深AI算法不一定有效,要简单理解融合实际应用效果可能更好。还有我们电厂是复杂大系统,虽然缺乏标准和规范,但是现在还有一个问题各自为阵很难进行统一希望有集团支持,一厂一策,统一规划,按照推进,逐步实施。

比如说这次批几百就做几百的事情,明年几万就几万的事情,所以虽然大家一直在“云、大、物、移、智”一直在做,当然我没有用到“链”,我们需要概念,但是更需要务实和脚踏实地做一些东西,我的汇报完了,谢谢大家。

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