国电内蒙古东胜热电赵俊杰：广义人工智能技术在燃煤火力发电厂智慧企业建设中的实践应用

国电内蒙古东胜热电有限公司作为国家能源集团火力发电第一批智慧企业建设试点单位，在智慧火电体系建设中，大力推进人工智能、大数据、专家知识库、物联网、三维虚拟现实等技术的应用。国电内蒙古东胜热电有限公司的整体规划可以概括为“两平台、三网络”，“两平台”：智能发电平台、智慧管理平台，“三网络”：生产控制网、管理信息网、工业无线网。

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，国电内蒙古东胜热电有限公司总工程师 赵俊杰作了题为“广义人工智能技术在燃煤火力发电厂智慧企业建设中的实践应用”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。

国电内蒙古东胜热电有限公司总工程师 赵俊杰

大家上午好！我是来自国电内蒙古东胜热电有限公司的赵俊杰，我给大家介绍的是《广义人工智能技术在燃煤火力发电厂智慧企业建设中的实践应用》。

分为三个部分。第一，我们公司的介绍。我们公司在鄂尔多斯东胜区，2008年成立的，两台33万亚临界机组，曾获得国家科技技术进步二等奖。我们全厂没有燃油系统，这个项目拿到了国家科技进步二等奖，连续11年保持盈利。目前2005年到2017年我们完成了数字化电厂建设，2017年6月份已经开展了两年多，都是在做智慧企业和人工智能火电厂，我们认为是4.0的建设。

这是我们国电电力，也是我们东胜公司的整体规划，“两平台、三网络”。“两平台”：智能发电平台、智慧管理平台，“三网络”：生产控制网、管理信息网、工业无线网。两平台为什么不能合成一个平台呢？根据电力生产安全的要求，不能通过一个手机APP控制现场一个给水泵的启停、控制机组的启停，这是非常不安全的。根据电力生产安全要求，我们强行分成两个平台，不能通过外网直接控制我们这个生产区的核心设备，这是电力生产安全的要求，所以我们强行做成了两个平台，这也是符合电力安全、电厂日常管理需要的一个规范。“三网络”工业无线网也有人提出来说现在有高大上的名词“泛在物联网”，我们也是比较认可的，我们后期可能完善起来，工业无线网可能升级成泛在物联网。

建设目标，要建成“六型电厂”。这是我们一个指导思想，我们上级公司是国家能源集团，给出了一个智能发电、智慧企业指导意见，国电电力是“1+4”。

我们认为智慧电厂的建设，最重要有什么特征或者有什么目标？我们认为是“三减少”：减少重复的体力劳动、减少重复的脑力劳动、减少专家级的脑力劳动把专家的智慧写成代码。最终实现“九个自”，是华电的刘校长2016年提出了“五个自”，后来我们提出“七个自”，现在加到“九个自”。

我的报告题目是“广义人工智能”，我们认为这个时代肯定要做工业4.0或者人工智能电厂。包括什么技术呢？我们认为是以下的“VVAR”四个技术，当然四个技术互相之间可能是有重叠的。

这是数字电厂和智慧电厂的对比，我们厂自己梳理的，3.0干什么、4.0干什么、有什么特征。

这是我们的产业规划，底层是一个智能芯片，中层是智能算法平台，上层要有一些智能应用，才能说我是智能电厂或者智慧电厂。我们在母公司的指导下开展的业务，我们专门成立了一个部门。智慧电厂办公室，是我们的一个组织保障，每周要开推进会，定期邀请专家，成果要定期发布。我们把一个项目的开展拆成了14个环节，每个项目配了4个人，AB角的配置，保证每个项目都能顺利开展。

这是我们2018年安排的15个项目，15个项目基本上，五角星代表已经完成，空心的代表在做，没有的代表没有做，取得效果还可以。

我们有宣传体系、目标体系、考核体系。这是一个考核体系，智慧电厂的建设跟我们的中层干部、一线员工是挂钩的，所以大家非常重视这个事情。做完项目我们有论文专利、行业标准的要求，必须有成果，不能做了就做了，扔一块石头下去水还要起波浪呢，项目做了必须得有成果。

这是我们电厂的总体规划，叫“一个大脑、两中心、三体系”。“一个大脑”是一个业务模块。“两中心”，指厂级的大数据中心，我们现在已经做完，把我们全厂20个软件的数据全部收到了大数据中心，还有一个智慧管控，也已经做完，负责智慧管理的展示。“三个体系”是我们企业最关心的三个点，就是安全生产、成本和利润。我们以这三个体系贯穿智慧电厂的建设，最终打造成“一个大脑”。分为“三个阶段”：试点、完善、提升阶段。

我们2017年做的规划，2017年也开展了一部分工作，目前我们是在第二阶段，到2020年的年底我们一定要完成智慧电厂1.0版本，东胜1.0版本的建设。第一阶段，我们认为一定要搭建框架，“两平台、三网络”一定要形成。第三阶段就要填充血肉，要强有力的功能，实现强有力的目标。最后要打通神经，融汇贯通。

这是价值判断体系，你把项目做完了，15个项目、20个项目干完了，有什么目标？这是我们的目标，我们列了24个关键指标，提出了“三网一原则”，我们认为是无死角的原则，一是一线员工要满意，别讲花里胡哨的概念，好用就行，能解决问题。二是领导要满意，上级要对我们考评，钱不能白花。三是同行认可或者服气。

项目储备，我们是“三年计划”，大概储备了300个项目，目前我们三年预计开展50个项目，预计投资大概6000万到8000万。每个项目我们都有技术报告，我们做了大量的工作，技术报告在我们厂差不多七八十份，可以随时开展工作，只要我们有相应的经费。我们跟高校、研究院、高科技公司都开展了合作。这里面列出的每一家，我们基本上都开展了座谈，我们座谈至少开展了100多次，在我们厂里面或者拜访这些公司。

我们厂提出来的“十大无人工程”，终极目标要实现无人电厂精准预测，短期要实现少人职守。上面这部分无人采制化、无人斗伦机、无人盘煤系统、无人输煤系统，中间这片区主要是我们主机的、智能报警、无人电厂、高级仿真，实现无人监盘。还有无人巡检、跑冒滴漏和人的不安全识别，给摄像头装上大脑。最后两个是热网的，也是两个无人化的系统。

分为几层：生产层、生产控制、生产辅助、经营管理层。

目前我们经过2018年的努力工作，包括2019年上半年已经过去了，一年半的时间，我们打造了“两个平台”，ICS平台，这个平台已经发送了，是国产的第一套DCS系统，在我们厂实施的，我们也拿了第一。第二，智慧管理平台，是基于大数据中心、管控中心、人工智能算法平台、软件一体化平台，新型测量技术。第三，人工智能算法、虚拟现实、机器人在我们这儿的应用。

打通我们的业务链，是我们厂里面的目标需求，我们厂要实现这五个打通，包括运行优化、安全管理、全寿命周期管理、经营营销、燃料全过程无人化智慧管理。这是我们一线人员，根据我们厂自己的需求提出来要打通这五个链条，智慧电厂要结合起来。

这是我们完成的大概八个项目，给大家介绍一下我们厂在智慧企业建设的一些实践成果已经完成的。

智能DCS，我们认为是全国首套的DCS。智能DCS跟传统DCS不同，DCS不再是软件，在别人看来是一个项目，在我们这儿只是一个APP。我们开发了大概40多款APP，根据我们的需求，电力行业在这里开发，开发出了两三千，磨煤机可以优化、燃烧器可以优化等等，每个环节都把优化做到极致，这个电厂我觉得离智慧才越来越近。

这是ICS跟DCS的平台，我们认为是一个平台、一个操作系统，可以开发APP。实现了整机的一键启动，现在采用了五个断点，最后一个断点是深复合，我们没用，太简单。整合了以下系统。

这是两个重要的时间节点，我们厂对DCS的应用，第一个节点，2018年6我们第一次上了DCS系统，2019年也上了这套系统，一键启动，非常方便。

除了整机的，还有给水泵、引风机等等，都实现了一键启动。其实磨煤机、给水泵使用更加频繁，以前点十几下，现在每天点一下就起来，而且有时候每天要操作五六次，主机的一键启动是非常实用的。

监测分为五个部分，我们认为有特色的。1，转机可视化监测，买的必可测，整合到了自身的DCS系统，我们用了第三方的成熟软件。

这是阀门性能打分，非常实用，电厂的阀门很多要不断的控制，不断的开关，磨损、卡涩、内漏经常出现问题，我们对每个阀门进行精确的打分，我们有打分原则，健康度打分。我们实现了空预器、送风机、一次风机、引风机等都进行了健康打分，如果高于95分基本上就不用管了。这是主辅机的健康打分，按照偏离标准值的偏差进行计算。这是热平衡，做到厂内，厂外的还没有做。这是水平衡，我们自己画的图，一般我们创造，自己先画图，然后再让自身把它做成这样的图，我们再接入数据、接入算法，一般是这样的开发流程，这个过程中我们的人其实是紧密开发的。

这是结焦打分，分红、橙、黄、绿，低于70分不用管它，高于70分就要介入了。比如结焦高于90分了，基本上采取低负荷调焦，采取干预手段，每天在微信上也汇报结焦打分。

这是可以在智能DCS上直接计算是判断的。我们还实现了人员的考评对你的操作习惯，反反复复调不熟练，我们对操作人员也要进行打分，这个打分规则也建立，反反复复调说明你业务不精湛，是要被考核的。智能报警方面，我们采用了五方面，斜率变化、大数据分析、神经网络和机器学习、逻辑故障树与专家系统、热力学机理的在线仿真。

这是大数据分析，这是单点的大数据，你只要偏离我们这个学习值的比如说10%，我就自动报警，不管你达到上限下限，只要偏离我们标准曲线就直接报警。这是多点大数据的分析和报警。神经网络的。

专家知识库，其实是我们自己提出来的，而且用的非常广泛，因为人工智能这个技术还是有门槛的，像电厂一线人员大部分是本科生，都是热动专业、电气专业毕业的，他们对神经网络算法不太熟悉，反而对专家知识库用的非常好，就是把专家的经验梳理成代码，比如高架泄漏，是我们一线人员自己梳理的，他梳理一个逻辑链条，给他一个判断标准，这样他就能切入DCS系统进行自主判断。为什么我强调专家系统更有用？不是说人工智能算法没有用，是因为人工智能算法用的案例很少，像我们厂实打实就用了三个，但是逻辑故障树我们厂大概用了300多条，很多系统都用上了。甚至一些大厂，他们7台机组、10台机组2000人，他们要开发出100多条甚至200条逻辑故障树是没问题的，我觉得大厂可能用的会更深一点。因为人工智能大数据分析有门槛的，没有第三方的技术公司，光靠厂里面的技术手段是很难开发出很多系统应用的。

这是我们一个故障，主机润滑油故障，DCS的诊断系统。我们认为分为过去、现在和未来，现在是诊断、过去是根源分析、未来是要故障处理，给出处理建议或者自动处理，其实还有一个未来的未来，叫未未来，就是在线仿真，根据现在的参数到后台进行仿真，能通过现在的参数预测出未来什么参数即将发生变化或者什么设备发生损坏，这个其实更高明，但这个难度很大，在线仿真全中国基本上没有哪个厂做到在线仿真非常好。

目标是我们提出概念，叫故障的全生命周期管理，包括根源分析、诊断、预警、报警、闭环处理，这是一个全链条的管理。

逻辑故障树，这是我们自己梳理的。这个写的270多条，我们现在已经完成了大概310条逻辑故障树，让我们的合作厂家做到了DCS。实现了智能预警23次、智能诊断15次，起到了非常好的作用。

能效分析，这是SIS的功能，我们做到了DCS，实现了一线人员可看、可视、可操作。

耗差分析，我们在DCS能看到，别的厂去参观基本上DCS没有这些的，他们都在SIS，我们厂刚刚说做智能DCS的原因，我们所有的参数、所有的计算展示都是在DCS，也就是一线的操作人员能看到的。

优化，刚才我也说了，很多模块都可以进行优化，包括运行优化、控制优化，有的是为了控制品质不要波动太大，有的是为了某个运行参数，节能目标或者环保目标，少喷点氨、少抹点石灰石，同样达到减排的效果。我们预计优化至少全厂50个是有的，目前我们完成了接近10个。蓝色的比如氧量优化、冷端优化、软测量、AGC优化，都是我们完成的。黑色的这些是我们想做，但是由于安排、资金的原因还没完成，我们将会逐步实施。

燃烧优化，是我们电厂的一个核心，燃烧优化我按们认为分为三种基于：第一种基于软测量，热力学宏观计算。第二种是基于大数据分析，纯数据，不讲模型，不讲物理机理，只看规律。第三种是基于锅炉CT、声波测温，我知道华电进行升温测温，非常不错，能知道燃烧优化天然的问题，分为软测量、硬测量和纯数据，我们认为分为三种机理的燃烧优化。

大数据分析，通过大数据分析我们把历史的工况学习下来，给出最优工况、次优工况、次次优工况，把操作点进行展示。锅炉CT叫硬测量，是基于可调节激光吸收光谱技术，还有光谱测温、激光测温，还有浓度场。这是软测量，主要是指煤炭的低位发热量，让锅炉实现自适应调整，根据不同的煤质，可以提前判断风门挡板、磨煤机的给煤量。趋优闭环控制，现在我们投了闭环，跟我们计算出来的最优不一样，现在是自己调大电流、调开挡板，根本不需要人做任何参与。至少这个优化环节实现了无人监盘，操作人员一个键都不需要点自己就优化了。智能吹灰，也是第三方的模块，我们嵌入道路的安卓系统。

我们还实现了一键故障闭环处理，风险难度也非常大，好多故障必须有十足的把握才能一键，其实一键的地方可以无键的，比如现在我们的断煤，这个煤比较湿、黏度大，操作人员不需要点任何按纽，就给他报警自动处理好，甚至自己把磨煤机隔离，全自动的。

一键闭环优化，我们主要是减温水，以前减温水，因为一结焦减温水量就很大，要优化怎么优化，我们现在实现了一键减温水的优化，真正实现了自趋优、自管理、自恢复、自适应、自提升。

AGC优化，是因为效果很显著，我们专门拿出来说一下，这是两个细则的要求。基于设备、逻辑和节能技术，设备层面的改造，设备主要是燃烧偏置等等。这是它的一些创新点，包括策略的、设备的。经济效益，KP值越大你的奖励越多，KP值刚开始小于2，现在基本上提到了3.5到4左右，这两年我们总共获得了税后现金奖励3950万人民币，2017年之前我们没有这笔钱，2017、2018年我们才赚到了这笔钱，这是电网根据两个细则给我们奖励的现金。

我们智能DCS有些效果，包括智能预警、风门堵塞、速率变化快的预警。这个是引风机的轴承，现在可以诊断报警，直接在DCS上报警，别的基本上没有，引风机裂纹，高架线路报警，给水泵阀门内部报警，别的厂是没有的，我们厂现在都有。阀门卡涩报警，直接给出磨煤机预测功能卡涩报警。APS一键启动的经济社会效益，减人、减启动时间等等。

逻辑故障树说一下，这是我们一线人员自己写的新闻稿。以前基本上磨损20%能发现，现在基本上磨损3%、5%就发现，以前是专家过来诊断20分钟、半个小时才能发现，现在1分钟之内肯定自己就发现了，给我们提供了方便。

这是五个首创，主要是DCS的智能化，还有诊断报警算法的丰富。四大创新，包括一键启动、一键诊断、一键闭环优化、一键环故障处理。

电子围栏、视频联动、在线仿真沉浸式体验的培训，机器人，我们已经开发了第三代，实现了“十八种兵器”和“十八般武艺”，我们为了高风险、高重复、高精度的场所使用这么复杂的机器人。机器人开发了第三代，第三代是带着大屏、带着圆圆的眼睛，更加可爱、更加现代化，这是我们自己设计的。

跑冒滴漏的问题，我们通过摄像头直接判断跑冒滴漏，刚才提到了人的关联行为，其实我们对物的关联行为，因为你的蒸汽、煤粉，现场经常有跑冒滴漏，挺危险的，我们做了视频的监控，我们自己找人开发的，在现场做模拟试验，现在这个软件已经投入火电厂跑冒滴漏的识别。

这是我们煤厂封闭之后顶层的盘煤机器人，精度能达到千分之三，是基于柔性导轨式3D激光无人盘煤机器人。柔性导轨我们第一次用，别的可能固定探头。

皮带上巡检，我们今年3月份皮带上煤质巡检，主要看跑偏、撕裂、空洞、落煤机堵塞、粉尘检测、燃烧、火花、火焰。皮带也有着火风险的，这个项目我们已经成功投运，叫基于输煤皮带智能导轨式巡检机器人的无人输煤系统。这是基于次红外技术和聚类算法的煤质实时检验检测。

形成具备推广意义的火力发电智慧企业建设规范。已经评审通过，反响是非常好的，专家基本上认可了我们“两平台、三网络”的架构。

这是我们智慧电厂建设成果，2017年6月份到现在我们拿了大概124项奖，论文发表了220篇，这些全是我们电厂的人自己写的。

这是我们总结的技术应用，电力市场十大技术我们用了。四大技术我们也有对应的项目与技术对应。我们对所有的项目进行了打分，提出了三大三小的创新，对每个项目我们给出了一线人员的打分。包括“六型电厂”、“九个自”我们也有项目对标。

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。）