案例分享 | 国家能源集团宿迁二期智能发电探索及实践

宿迁电厂依据国家能源集团建设智慧企业的战略规划，结合宿迁电厂发电生产、经营管理实际需求，研究工业智能化的发展趋势，借鉴成功的经验，从全局的角度，对信息化如何支撑企业发展战略，从顶层进行了设计。国家能源集团宿迁发电有限公司张令介绍了“宿迁二期智能发电探索及实践”。

2020年3月13日，由华北电力大学国家大学科技园联合中关村华电能源电力产业联盟举办的“2020年智慧电厂线上论坛（第一期）”在腾讯会议进行线上直播，北极星电力网对本次会议进行全程文字直播。国家能源集团宿迁发电有限公司张令作了“宿迁二期智能发电探索及实践”为主题的报告。直播会议合作，请联系手机/微信：13693626116。

我是国家能源集团宿迁发电有限公司的张令，我来自信息中心。首先感谢协作方、主办方给予我这次分享汇报的机会，如果不是这次疫情的影响，咱们可能在广州面对面的交流。下面请各位聆听我的汇报，关于“宿迁二期智能发电探索与实践”。

首先给各位小伙伴分享我们对宿迁智慧电厂实施过程中的一些看法，有些不到位的地方请各位批评指正。

宿迁电厂依据国家能源集团建设智慧企业的战略规划，结合宿迁电厂发电生产、经营管理实际需求，研究工业智能化的发展趋势，借鉴成功的经验，从全局的角度，对信息化如何支撑企业发展战略，从顶层进行了设计。

主要是以下四点：

第一，就是建设重点五大主线，一个是安全管控。刚刚优特电力的副总也介绍了，很全。设备健康，必可测得何总也介绍了一些东西。经济运行、智能售电、高效管理。

第二，咱们的五个环节，就是一个方法论，主要是数据准确、算法科学、信息灵动、管控闭环、平台友好。前面四个还是可以做得到的，但是平台友好大家还是细究细究，包括有些公司还是可以很好动脑筋的。还是要分期做这些事情，不是一下子建成的，我们宿迁电厂也做了三年规划或者五年规划，前段时间还开了务虚会，虚里求实、实里求发展。

第三，统筹资源、统一规划，有计划地分业务、有步骤分阶段实施。

第四，打造成安全可靠、环保经济、灵活高效的智慧电厂企业。

我们电厂对外服务：水、电、汽、煤、灰，也是我们的经济命脉。水可以理解为冷水，就是对外制冷、供冷。

汇报一下五个主线：

第一，安全管控。围绕人员和现场区域的安全管控，相关的人员定位或者视频识别这个技术，融入咱们安全管控的业务体系流程里边，做到主动安全管控。说到人防、物防、技防。

第二，设备健康，我们宿迁电厂也实施了燃烧的皮带撕裂、转机诊断，也是和必可测何董深度合作做的合作。数据巡检，还有智能支吊架，在锅炉等六大管道，在吊装之前在指导架上加装了智能传感器，也是学习了桥梁的技术。技术监督，利用分析技术、大数据技术，实现设备故障的预警和提升设备的健康状态。

第三，经济运行。宿迁电厂主要是将原有的CIS的性能计算或者耗渣分析的功能下沉到了DCS测，实现了管控的闭环，就是让机组拥有了思考的大脑，让它去执行、闭环我想要去有的数据，而不是以前在CIS测只是监管、看，通过这种方式提高机组和设备的运营水平。

第四，面向售电侧的，因为这段时间，包括今年或者明年，有部分城市面临着电力市场交易的改革，就是由原来中长期改成了现货交易，10分钟或者15分钟交易一次，这个时候对我们业务电厂是很大的挑战。要怎么去做这个工作呢？融入了生产经营和外部的数据，为电厂交易主要起到辅助决策作用，提升电厂市场的适应性。

第五，高效管理。前面所讲的主要是对设备这块，这个是对咱们制度化的管理，怎么能提高高效运营的手段，数据的建立、生产管控业务一体化的编制或者智能报表、对外报送的，还有讲三维可视化、智能工作台，这都是很容易入手的东西，这时候我们想到了整合数据，减少岗位设置、解放人员到更有价值的工作去。像我们宿迁电厂提出1+1的概念，讲的是管理岗，一个主任带一个主管，其他人员都去做市场营销、跑电量、跑热网等等。

疫情期间有20多家提供了远程办公的服务，讲到了智能工作台也好，以前的办公OA也好，我们怎么实现远程办公或者是在家办公这种情况，这里面20几家我一个一个体验了一下，我说几句我们用户的一些体验。目前在简单的OA办公自动化上面，员工面临很大的挑战，远程办公不习惯、不饱和。举个例子，要重视员工的目标方向和激励措施，以每个员工个体出发点，进行员工的管理，让自驱和外界驱动共同发挥作用，就是咱们讲的组织管理，工作与生活双融合。现在我们很多智能手环，把我们健康的一些信息可以通过手机或者某种渠道让大家统一起来，融入生活的体验。还有像宿迁电厂也规划了智能餐厅，智能餐厅可以设置每个人的摄入量，就是我们的热值，跟我们化验煤一样，每天化验煤是多少大卡，我摄入的食物是多少，提到低碳生活，一定要偏向于生活，然后带动了工作。

下面我跟大家汇报一下咱们的主题，一个总体情况，还有咱们智慧企业的建设。智慧企业建设里面其中有三点，我这里面主要讲的是智能发电，咱们的运行控制系统，还有公共服务支撑系统，最后讲了我们电厂建的七个中心，还有未来的展望。

首先介绍一下我们宿迁电厂，就是国家能源集团宿迁发电有限公司。二期项目是“上大压小”，同时有“智能火电关键技术研究与示范应用”的课题研究，2018年12月31日、2019年6月4日完成了关停机组一期。

目前我们三期新建的燃煤机组，就是在我们原一期要拆除，原一期拆除之后要新建一个燃煤热电联产的机组，主要从锅炉侧直供一条高压蒸汽，给我们建立两层2.5的变压机组，为我们提供供应流量。

智慧企业，在我看来，在我们宿迁电厂分成三大部分，第一，灵活高效。第二，绿色环保。第三，智能发电，这是我们今天讲的主题。最终推动互联网和大数据、人工智能、实体经济的深度融合，坚持以需求为导向，打造安全可靠、经济环保、高效灵活。

机组选型，就是灵活高效方面。我们宿迁电厂在泰州电厂百万二次机组之上，基于单耗分析结果确定了各设备节能潜力，应用系统工程法和热力方案优化法进行宿迁工程热力系统集成。1，主气、再热蒸汽压力优选。2，主气、再热蒸汽温度选择。3，给水温度、机组北亚选择。4，主机、辅机等方面。

高效灵活再次再热方面大概说一下，从泰州电厂基础上，锅炉侧和气机测做了哪些优化措施，锅炉侧：1，优化了再热器面积，由原来610度提升到620度，解决了欠温的问题。2，排烟温度降到108度。3，供热技术采用“气电双驱”的技术。4，设计二级低温省煤器，提高了余热利用率。5，主、辅机高效运行区的选择。6，优化了烟道、除尘器的优化设计。7，保温性能、炉本体和六大保温做了设备优化，这是我们设计院给做的工作。

气电双驱，我给大家赘述两句。主要是背压机、异步电机和引风机同步布置，通过背压机，背压机做完工之后带动了引风机、发电机，发电机输入电源给我们的6000V母线使用。输出的气源，可以供我们热用户使用。

这是我们的实际应用场景，核算下来我们的常用电率大大减小了。

这是锅炉侧系统的集成图，大家如果有疑问可以线下交流。

这是气机侧，在泰州电厂基础上做了八个优化措施：1，解决了调频问题，采用带补气阀的东西。2，主气压力调整。3，给水温度调整。4，机组背压调整。5，设置了给水大旁路。6，设置了外置的蒸冷器，改成组合式的蒸冷器，现在应该是首例。7，取消了开闭式水泵，采用了大闭式冷却水泵。8，正常的气动给水泵。

再给大家说说宿迁电厂绿色环保方面，对设备影响方面做了哪些工作。

第一，全面抑制无组织排放。在长江及运河沿岸首次采用封闭式螺旋卸船机。费用，买国外的一台相当于国内买了五台，有一个差别，咱们自研的处理大概是500吨/小时，国外买是1000吨/小时，但是足够我们使用了。煤厂采用封闭式煤厂，所有电厂可能都改造到了。

第二，绿色环保方面，讲到了脱硫脱硝有一个低能耗高盐废水干蒸技术。主要方向，利用二次风，实现浆液彻底的干燥，将杂物送到了灰库，就是下面讲的“零”的概念，水进了烟囱，固体进入灰库。

第三，水务管理及废水综合利用。可能在西北地区的中水条件比较苛刻，这个时候宿迁电厂也上了一个水务管理平台，咱们集团自己做的东西，可以实现回水，只是实现二级水表统计的功能。

第四，厂区降声降噪，这也是电厂必要做的一些工作。

第五，超超低排放。大气污染物按照超超低排放，实现了低负荷脱硝，脱硫塔设计采用了6个喷淋层，脱硝按照3+1层设计，二氧化硫、氮氧化物排放指标分别是17.5、25和5。

给大家介绍一下智能发电。

智能发电随着阶段的不一样，现在划分了一下，在我们宿迁电厂根据自己实际存在的一些问题，像业务的覆盖、应用水平的集成、提高，数据的利用和分析的决策水平需要提高，风险防范、控制能力的水平要提高，人才保障和信息化水平要提高，这个时候根据我们集团公司也提出来的智能发电的两个系统，这边叫智能发电运行控制系统ICS，还有智能发电公共服务系统IMS，主要根据智能发电两个系统给大家分享一些经验。

首先，整个体系架构上，原来一区、二区、三区的体系架构，被咱们已经简化成了两大安全控制区，就是从网络体系架构上形成了现有的东西，形成了安全性、可靠性相对统一的网络架构，这是大概的区别。下面在运行控制系统有一个网络图，大家可以看一下。

现在给大家介绍一下运行控制系统。

在原有的DCS基础之上怎么能升级到我们所谓的把原有的CIS的功能下沉到DCS侧，让它有一个自趋优的功能，这个时候有三个工作要做，咱们硬件平台的升级，就是在DCS侧需要有高性能的服务器、高性能的控制器、服务的网络。在软件方面，需要基底分析的算法、人工智能的算法，包括数据的抽取、清洗、训练，包括了能效分析的环境、数据模型训练的环境等。还有数据库的升级，原来传统意义上DCS是没有实时数据库概念的，这个时候要把CIS的实时数据库下沉到ICS侧，这个时候才能保证ICS高性能的控制、高性能的运行等。

目标，达到了减员增效、高效环保、灵活调节、主动安全的目标。

给大家分享一下整个的技术架构。我们的概念统一概括了一下，一套汇聚中心、两大技术序列、四大功能群组。一套汇聚中心，加上先进的人工智能或者是数据分析，像机器学习、深度学习、大数据专家系统这些技术序列，保证咱们上面讲的四大功能群组，智能顺控功能群、智能诊断预警、智能运行优化、智能安全管控实现。

智能架构基础之上要有一个网络架构的支撑，就是基础级做了什么东西，安防体系、智能分析的引擎等，就是它的核心大脑，让它具有了思维。传统之上可能只有一些站、数据库，通过这套实时的控制网络指导机组该怎么运行。往上讲，就是咱们厂级的一些工作，比如厂级的DCS，实现了负荷优化分配、工况的分析，在厂级侧做的一些工作。

功能上，在整个技术架构上大概说了一下，咱们在四个功能群组之下又分了几个比较细节的东西，我们宿迁电厂做了哪些工作，像智能运行控制方面，我的APS一键启停，实现了三个断点，典型的操作功能执行、故障处理，智能诊断预警方面，智能报警、转记诊断、智能监测、锅炉侧高温受热面监视。这个运行优化是整个核心，在线性能分析、运行参数优化指导、智能优化控制、大数据工况分析。安全管控方面讲的就是整个网络架构体系必须符合安全性，不能说有病毒或者怎么样，所以这个时候对各个系统实现了安全主机加固、网络审计、综合审计，主要结合日志、流量进行这方面的控制。

实际的应用场景，高效自动化辅助操作，实现了60%以上的机器完成，减少了人员操作，主要是一键启停。这是实时的耗差分析跟能耗分析现场的实景图。这是运行巡游能效闭环的工作，通过AI算法找到最优的控制标值，通过相关的控制实现管理的闭环。这是锅炉侧能效分析，有一个指导的方案，可以按照这个方案提前去做预判，去指导咱们锅炉应该怎么样最优的性能。

最优的控制，这个工作可能是各大院校，像华北电力大学给我们提供的智能、一些算法。最优的控制讲的是协调优化控制、脱硝优化控制，目前已经在现场试运行。我们3号机的优化，有一些实际的分析案例，在国家科技示范项目要提供一些数据支撑，就拿着这些图给到专家的。这是建立二次再热系统气温多耦合模型，结合预测控制做的相关工作。

这是智能报警，有一些神经、算法这些东西，也是院校帮我们封装的，主要预警范围磨系统、风言系统、给水系统、高低加系统、抽汽系统、重要辅机电流。还有设备状态异常预警的实际应用。这是智能报警下面的根源分析，提升了故障自诊断的能力。

这个讲的是控制回路品质检测，在DCS侧键盘区域有一个监控系统。

这是执行机构的状态，也是在DCS上有一个单独的画面，实时监测工作状态，如卡涩、连杆、反馈杆脱落等给出了相关的提醒。

给大家分享一下运行控制系统的四个特点：数据聚合、深度分析、智能计算、协同开放。下面有具体的PPT分享，这里不多说了。

数据聚合，在机组机或者厂机进行了单元中心，做自趋优的工作，深度挖掘相关的信息。

深度分析，讲的是大数据环境，首次将大数据分析技术融入了控制系统，机组的能见度提升了、运行的数据价值提升了，还有全流程的优化。这个是内部的机器算法截的图。

智能计算，封装了一些在生产实时数据的基础上提供了数据基础，加入了计算引擎，最终把这些广义预测控制等算法封装到里面，给我们机组提供一些智能化或者智能控制的一些条件。这是调试的一些画面。

协同开放。之前DCS说有外挂系统，咱们高级性能DPU的技术上可以有一个平台提供给他，可以让有第三方新的算法进行优化的工作、智能吹灰的东西可以封装在这里让它自己趋优，有一个平台车载它，一个外挂不好控制，在整个安全体系之下，让第三方可以专注自己的技术核心力量，实现了他们的知识产权合乎良性的发展。

再跟大家分享第四个，公共服务系统。

刚刚也讲了整体技术架构，归纳了一下，按照“1、8、6”。一个数据中心，包括电力公司或者是华为，都在说基础设施建设、数据中台、业务中台、可视化展示，咱们也搞了数据中心，采集、数据存储、边缘计算。通过哪些技术呢？技术支撑刚刚必可测得何总、优特电力的老总也都介绍了，他们通过哪些技术、手段把设备侧包括安全管控怎么做的，咱们还是按照传统的云、大、物、移，在原来的基础上加入了3D的交互、机器人，这个机器人有两个层面，一个是实物的机器人，模仿巡检人去巡检。还有第二个层面要深究的问题，在软件侧，像我前端时间研究了一下RPA流程机器人，包括RSS那些助手，都是一些很好的在软件里边的应用场景，可以结合着软件的一些应用场景，最终技术、数据中心实现了六大业务板块，主要是根据电厂的业务，安全业务、运行业务、资产、燃料、营销，最后是综合，就是刚刚提到的高效管理。

这个全景图给大家说一下，我们现在包括我们集团有国华云，包括很多企业在搞数据中心、业务中台，还有业务展示，这是一些建议，集团多元异构的平台怎么建设，做了相关的工作。第二个，数据监控，既然有了这套平台，我感觉我们更多的，像信息人员应该更多看中的是安全性、维护性、保密性，我想咱们要深入的去研究、去探讨的，做的相关工作。

我们宿迁电厂整个网络架构，可能现在看起来比较复杂一点，因为宿迁电厂在华为提出来“云、管、边、端”：“云”就是我们说的数据中心，云平台的建设。“管”就是管道，我这边以太网的通信方式、无线ELT—1.8G的通信方式。“边”边缘计算，就是讲到算力，华为也有相应智能的摄像头，就是现场在前端就可以分析出来，而不是在后端大量的数据占用了大量的CPU或者GPU，我们的边缘计算也要做到相关的工作。“端”智能终端设备的应用。

宿迁电厂对于管的建设，我们采用了机房内部是传统的以太网，但是对于整个园区的办公网络、监控网络，采用的是运营商GPON光宽带的技术，就是一型光纤可以承载多种业务，前端是ONU，然后到OLT，跟我的核心进行极联，可以实现带宽到4万。

我们的概念，宿迁电厂在传统的高速公路的基础之上，传统的高速公路就是咱们的以太网，这个基础之上我们建立了：第一个，咱们的高铁，可以传输视频信号的高铁。建立了ELT—1.8G的无线专网，便于宿迁电厂对于物联网应用场景的建设提供了良好的基础。

下面跟大家说一下宿迁电厂ELT的建设，刚刚必可测得何总、珠海优特电力的胡总都提到，管道建设他们采用了相关的技术。

我们的ELT—1.8G采用的是1705—1805的频段，大概20兆的频段，主要是华为给我们提供的相关工作，ELT—1.8G。主要实现集群通化数据的回传，使用的功能就是大的带宽、覆盖、低延迟。这是它的加密性。

我们的功能架构，这个图叫“鱼骨图”，我们统一开发平台的鱼骨图，按照电厂流程开始了10个一级模块。

移动应用，云、段、边、端，端这块一些网络安全防护，采用的是虚拟手机，数据不离数据中心，集中存储在安全服务器。总共四个架构，一个是移动终端通信网络，4G、5G、WIFI等等，通过移动接入的区域，这是相关的专利，最终输入到我们的数据机房，就是服务端。

统一的编码，二维码、KKS编码、设备编码、物资编码等等，用知识图谱可以很好的解决这个问题，宿迁电厂还没有用到这些图谱。

这是一个报表，咱们有统电系统的、生产系统的、实时数据库的一些报表，实现了通用的报表和自定义的报表，还有报表的智能推送，该怎么去做，等相关的工作。

人员的健全，人员管控建设目标、建设内容的一些东西，这是现场的安全管控。

“三票三制”，必可测包括优特电力都是很专业的。

热网管控，宿迁电厂建立的热网体系，这个时候建设的时候跟大家提到一个建议，网络的选择。因为咱们数据采集通信模式有2G、4G的，以后有5G，因为有些厂可能比较偏，可能支持只有2G信号或者4G信号，这个时候要综合考虑一下。

智能粉煤灰，实现了无人值守，从2018年5月份上线，就是直接省下来两个人，两个人直接可以到市场营销部去做，主要的目的就是减人。

三维可视化方面，宿迁电厂做的一些相关的工作，主要是六点，咱们设计期集成了设备的参数、厂家的资料、管道的安装、设备安装、接口的属性，这是我们设计期做的数据例题化，这是华东院给我们提供的服务。

应用的功能集成了两票系统、档案系统、人员监测系统，就是电子围栏，还有仓储、在线监测系统，主要做的集成目的，实现了设备的快速搜索。

第二个，讲到三维可视化，有一个培训或者是科研基地，做了一些功能应用。

第三个，咱们的地下管网，可以看到地下管道网络情况，目前宿迁电厂正在做的一些工作，把185的电缆都部署在三维模型里面。

第四个，基于人员定位，一个电子围栏的区域。

第五个，自动巡检，还有一个特殊巡检。

第六个，咱们要细细去研究的一个东西，基于数字孪生技术的，咱们可以向大渡河水电学习，他们可以运行集中部署、运行集中化，现场只有点检员，如果我们的数字孪生系统建设好的话，基于前端的技术应用，咱们也可以实现区域化的电厂无运行人员。

七个中心，咱们宿迁电厂建的七个中心：智能集控中心。控制方面，还有运行燃控中心，就是采制化、计算合同、调度。数据管控中心，就是咱们刚刚讲的整个网络体系架构，数据中心，在这里做的工作。智能安放中心，基于人员管控，就是人防、物防、机防于一体的做的集中管控中心。热网管控中心，就是热网的负荷相关的工作。智能档案中心，我们也是按照安防中心，通过人防、物防、机防于一体建立的档案中心。仓储中心，现在建的比较简单，没有什么机器人，只是实现了盘库，减少错误或者人工量。

新疫情爆发的时候，正在引发从企业到个人、从中央到地方更多的反思：1，企业如何转型线上，或者数字化。2，如何保证生态中的有力竞争，线上维持上游和线下的渠道。3，劳动密集型，像我们电厂有更大的冲击，怎么持续推动企业自动化。4，生产环节怎么推进无人化、智能化、安全高效。5，基层如何提升数字化管理。

借助新基建的期间，能成功的数字化转型，大家多研究研究。为什么提到这块，包括5G建设、大数据、人工智能、工业互联网，希望能源电力产业联盟三个平台，技术创新、知识共享和转化的合作平台，技术融合、综合性跨界合作的网络平台，资源整合、优化配置的创新产业链平台。

水、电、汽、煤、灰等业务全覆盖，可能大家更多的在思考发电过程的智能化，咱们要突破一些经营的限制，咱们要充分利用煤炭资源的基础之上，承担更多的社会服务能力，像我们宿迁电厂2009年之前是不供热的、也不卖灰的。现在我们供热市场搞得特别好，我们思考一下相关工作，这是生态环境和社会发展对企业的要求。

这就是我跟大家分享的东西，有什么不对的请大家多多指正，宿迁电厂也欢迎各位到我们电厂实地考察，共同探讨一下智慧企业该怎么去建。

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。）