京能十堰热电智慧电厂建设阶段性成果及后期规划

京能十堰电厂前期建设成果以三维+大数据两大核心技术为支撑，开发应用包括三维数据管理平台、大数据生产管理平台、锅炉防磨防爆管理、三维虚拟培训等功能系统，探索电厂数字化交付、数字化生产管理方面的实际应用。后期将在大数据技术、人工智能技术在电厂生产经营过程中的深度应用进行持续开发和研究。

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。京能十堰热电有限公司设备部信息室主任李闯作了“京能十堰热电智慧电厂建设阶段性成果及后期规划”为主题的报告。直播会议合作，请联系手机/微信：13693626116。

各位领导，各位专家，各位电力行业的同仁，大家下午好！我是京能十堰电厂的李闯，很高兴在这里给大家汇报我们电厂智能化电厂的工作。

我们电厂位于湖北省十堰市，2台350MW超临界机组。十堰市为南水北调的水源地城市，本项目也是南水北调的探索工程。公司的数字化项目于2016年开始实施，随着工程的进度同步建设。目前仍处在阶段性的实施当中，经过了基建期和一年左右的生产期建设，目前也取得了一定的成果。

我的汇报分下面四个部分来进行：

第一部分，智慧电厂建设思路。

京能十堰智慧电厂建设包括基建期和运维期应用，周期比较长，因此采用三步走的建设思路。

第一步，基础建设。在基建期建设1：1的三维数据模型，辅助基建施工，搜集机组和设备基础数据建设软硬件的基础平台。

第二步，主要针对生产控制与管理方面，在运维初期进行APS机组功能的开发和应用、生产管理软件的开发应用、各个信息系统数据的互联互通，这些信息系统包括ERP、大数据、三维数据管理平台等等，逐步积累生产和管理的数据价值，进入数字化生产管理模式。

第三步，智能化建设。深入在1CS生产控制端进行智能监盘的探索实践，在大数据生产管理端挖掘数据价值，进行三维智能展现、智能运行干预、设备诊断的探索和实践。设计开发贴合设备管理实际的设备管理平台，实现各种台账、报表、检修工作的线上管理，形成档案和数据库。将个人的技术经验转化为数字经验积累，深入电厂其他业务的应用开发，例如机器人的巡检、智能安全管控、智慧办公等方面的探索和实践。

第一步和第二步的实施，基本上属于电厂数字化建设的范畴，包括生产控制和生产管理两个层面。首先，数字化的生产控制。在DCS侧，除常规的DCS控制外，深度的实践应用、机组自启停技术。发现并解决施工过程中的问题，避免施工返工造成浪费。在三维环境中进行电缆铺设等辅助应用，提高精细化管理的深度应用，节约时间和资金的成本。

软件部分，包括三维数据管理平台、三维+VR的虚拟培训系统、大数据生产管理、三维锅炉寿命管理，以及ERP集成接口等等内容。这些软件系统通过一体化平台，统一访问入口。经过前期的建设，电厂数字化功能已基本完成，可满足公司生产运营数据化、经济化和简约化管理的需要。关于后期的智慧化建设规划，我将在第四部分进行详细的说明。

下面介绍一下数字化在基建期的应用情况。基建期建设情况：

1，硬件及基础平台的建设。根据软件系统的需要配置了25台服务器和相应的配套设施，根据大数据应用和存储服务器，共需要大数据方面的16台服务器，搭建了大数据平台和生产数据采集网络、厂区的办公网络、无线网络各种基础的网络系统，并满足安全分区、横向隔离这些信息安全的要求。

2，全专业的三维建模。我们根据设计施工的设备图纸进行了设备、管道、桥架、结构、建筑等全专业协同的三维建模，在施工前建模完成率达到百分之百。这是完成的模型概览，包括厂区总体和各个分布区域的模型，特别是地下管网的隐蔽工程，长期以来的应用价值还是比较大。三维建模是提前模拟施工的一个过程，在工程建设过程中共发现图纸信息交叉检验问题928处，经过多方确认的有效碰撞问题有826处，主要碰撞问题包括立柱与管道、横梁与管道、管道与管道等等这些结构与设备之间的碰撞。三维信息交叉检验和碰撞检查，可提前发现问题、解决问题，避免问题真正在施工过程当中发生，避免造成真正的损失。在三维环境中进行现场的优化布置、美化环境，同时也可以减少材料的用量。

3，三维电缆敷设与材料统计。三维电缆敷设优化桥步布置，导出电缆的长度表，进行电缆长度核算，对桥架和各联通节点的路径进行容积率的核算。经过三维电缆敷设，共敷设5910条电缆，共优化布局走向有4668条，共节省电缆3.7万余米。

第三部分，运维期的建设情况。

1，生产管理层探索应用APS机组自启停技术。发电机组子系统比较多，系统间的联系密切、工况运行也比较复杂多变，尤其是启停阶段，运行人员需要操作和监视大量的设备和参数，人员工作强度也是很大的，针对燃煤应急调控机组的特点，围绕信息大数据、APS关键技术开展研究，公司APS研究围绕机组最优启动、最大化节能、最短启动时间为中心点进行设计，通过对关键技术控制算法的研究开展机组启动过程和大数据融合、APS动态实验等手段，实现了机组从辅助系统启动到机组并网、自动胜负荷的整个过程全程自动，达到无人或者少人的干预。

APS实验过程中，功攻克自动投加热、给水管道自动注水、自动冲洗的方式。全程自动控制、点火过程全程自动、锅炉自动升温升压、汽轮机自动切缸、给水泵自动并泵等一系列的APS技术难题，成功研发了机组启动模型，开发了机组最优的启动方式。

经过近一年来的实践，二号机组已经实现了全过程的APS启动，解放劳动力的同时能够保证机组快速、安全、高效的启动，在APS的功能上，我们将继续研究实现机组启动过程中无断电控制、自动并网、自动升负荷、启动过程中自动诊断等关键APS的研究。

生产管理层，结合三维和大数据开发了多项业务功能：

1）一体化平台的开发应用，一体化平台是功能展现的集中驾驶舱，具备公司自动发布、生产数据监视等多项功能。一体化平台的工作台与检优的形式，形成了生产管理等相关业务系统，以单点登录方式，方便查看各项数据、各项业务。

2）集团级的能源管控与技术监督平台。采集下属所有平台的生产数据和管理数据，进行统一管控，发挥多个综合平台的优势，进行动态管控，全面掌握。进行精细化的生产过程参数和生产指标管理，对各个厂指标数据进行对比分析，指导各厂进行运行优化调整，提升经济效益。

平台开发应用了多项生产管理功能，包括实时监控、安全生产、技术监督、对标考核四大模块，涵盖了技术监督管理、指标管理等多项管理内容。

3）电厂端的大数据平台。电厂端大数据平台功能包括生产监视、指标管理、报警推送、设备启停、设备轮换等统计分析的功能。这是在线的一些报表，可以自定义，也可以形成统一的模板。大数据平台结合三维模型，打通ERP缺陷和两票信息等，在三维可视化环境中通过KKS编码进行关联，集成的展现，为管理人员掌握现场情况和危险点因素提供直观的展现平台。通过三维模型可跳转至机组重要的设备，查看设备实时状态参数和两票信息，推送设备主要异常和超限情况，为运行和检修提供参考。

4）设备数据管理平台。三维数据管理平台将设计资料、施工资料、设备厂家资料、调试资料等等结合在三维模型中，通过KKS编码进行多数据的关联，通过三维数据管理平台规范数据资料管理与共享，为电厂运行管理提供可靠的信息管理支持，平台中所有数据全部进行关联和展现，方便设备信息检索，还可以在同一界面中查看设备的基本属性、设备资料、系统图和三维模型等数据。

5）开发应用锅炉防磨防爆系统。结合锅炉的模型进行防磨防爆信息化的管理，包含设备管理、检修管理、磨损管理、知识管理的功能结合三维模型中的管道、焊口、编码信息，可快速定义单根管道和焊口，方便监控。这是螺旋水冷墙的模型，因为定位一根管道很有难度，因为是螺旋上升的，而且节点处会有交叉，通过三维模型可以精细化的定位管道以及焊口信息。通过三维与管理软件的结合，使锅炉防磨防爆工作规范化、标准化、可视化，提高了锅炉的日常管理水平，降低了锅炉的故障率，减少机组的非停次数。

6）VR虚拟培训系统。试验电厂利用三维模型开发了VR虚拟培训系统，通过VR仿真技术建设交互的仿真场景，提高培训效率和质量，降低实操培训的作业风险，开发基于真实环境的VR虚拟还原场景、设备拆解与安装场景，以及模拟操作的场景等。已开发了三大风机、汽轮机的拆装、拆解和安装，还有电气倒闸操作等应用场景。

第四部分，后续的智能电厂的建设规划。

后续智能电厂的建设将继续深入研究数字化管理应用，并向真正意义上的智能化迈进。后续智能电厂建设规划分三大方面：

1，在DCS生产控制端探索运行操作、协调控制的智能化，智能监盘相关应用，在现有APS和协调功能基础上，研究智能化的APS和协调控制策略，解放运行人员的常规操作，降低人为风险，探索在DCS端的工况预警和工况诊断，将人员的判断提升为机器判断，降低运行和检修的劳动强度。

2，大数据的生产管理端，进行大数据分析判断方面的探索和实践。依靠长期积累的运行数据，进行机组运行工况的巡优，在设备维护方面进行设备状态监测、设备分析和维护的研究。设计开发贴合现场实际的设备管理平台，实现各种台账、报表、检修工作的线上管理，形成档案和知识库，将个人的技术经验转化为数字积累的经验。

3，在智慧办公方面，在一体化平台中进行跨系统的代办推送和处理相关的开发和研究，利用智能移动办公、云桌面等新的信息技术，实现智能办公的实现方法。

我的汇报就到这里。最后想说，在智能化的路上，智能电厂还有很长的路要走，也欢迎各位专家和同仁多多指导和交流，多提宝贵意见。我的汇报就到这里。谢谢大家！

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。）