华电武昌热电耿海涛：燃机电厂数字一体化及智能化研究与实践

华电集公司在2018年提出建设数字华电，驱动创新，从战略层面推进数字化华电建设，在这个指导之下开展研究和项目实施，把项目资源进行了整合形成全厂大数据中心构建一体化平台，围绕安全建设、企业精细化管理、基础优化等方面，在燃气电厂设备层控制层等方面开展研究与应用。

——湖北华电武昌热电有限公司副总经理  耿海涛

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。 

湖北华电武昌热电有限公司副总经理耿海涛作了题为《燃机电厂数字一体化及智能化研究与实践》的演讲。

耿海涛：各位领导，各位专家，各位来宾，大家中午好！

华电集公司在2018年提出建设数字华电，驱动创新，从战略层面推进数字化华电建设，在这个指导之下开展研究和项目实施，把项目资源进行了整合形成全厂大数据中心构建一体化平台从而构成一体化平台，围绕安全建设，企业精细化管理，基础优化等方面，在燃气电厂设备层控制层等方面开展研究与应用。

整个项目发展历程，2017年项目立项，包括基础方案的审查和集团公司的公开，搭建一体化平台实现各个业务模块的融合；第二方面目前开发了设备模块，智能生产管理系统，及建设智能安防，还有建设三维可视化，还有虚拟仿真，2019年是在建设数据化挖掘的诊断分析运行优化功能，实现标准检测与诊断，可靠性评估和分析，到2020年整个系统进入调试和整改包括试运行阶段。

整个构架体系主要核心部分还是一体化平台，基于云计算技术，构建全厂生产经营管理，实现信息融合业务共享。

五个中心，智能生产管理中心，智能安防中心，运行优化中心，仿真培训中心，分析诊断中心，电力设备三维可视化管理，本质安全建设，设备优化管理等方面。

下面把模块给各位介绍一下。首先是三维电厂应用，三维电厂是燃气机电厂建设的基础和平台在三维模型上可以实现三维数字化管理，智能培训等一系列，工艺流程仿真，构造全厂工艺仿真，燃料供应，发变组第24个分析，实现基础设备，结构组成工作原因，操作标准等方面进行可视化培训。

第三方面是定位，包括GIS人员定位，综合定位监控，人员状态统计部分功能，我们全厂一共建立182个人员定位的基站使用的是UWB定位技术，在现场空间开拓区域，高定位佩戴标签进行实时定位，定位精准小于60厘米。包括GIS定位还有综合定位监控，还有人员状态统一，做到人员信息可以随时查询，还包括当天人数、在线状态等，公司各个部门是否在线和离线可以进行汇总和展示。

还有数据安全。数据安全模块检查过程监督整改问题闭环各个环节监督，提高问题整改完成率，提高工作效率。同时安全还包括几个部分反违章管理，两外和两措管理，还有基于人员定位的权限管理，还有门禁管。下一步结合两票管理系统进一步结算人员电子围栏工人。门禁系统将门禁数据还有监控画面一起纳入平台一体化里面。在智能生产管理方面，设备管理，实现设备台账数字化，巡检点检路线化可视化数据图表化。

智能管理方面还有检修管理，把非计算性检修的安排工作在上呈现布置和闭环。包括项目管理，每天将重大的技改项目还有特大技改项目资料上传，项目的进度和预算情况和当天状态可以一目了然。

第五个方面，是虚拟的DPU的可视化仿真系统，这个系统主要运用于运行人员培训将三维可视化技术，虚拟现实技术及虚拟DCS技术有机结合起来，通过现场一致的逻辑组态以及高精密的模型来保障仿真。

第六个智能仓储系统，为了解日常物资管理中存在的流程烦琐，工作量大，信息流畅不畅等情况建立了智能仓库系统。智能仓储主要是利用二维码技术，将仓库和货架等信息进行统一编码，通过无线终端实现对物品的管理。

第七个是旋转设备振动在线分析，分析模型建立了两台燃机，两台汽轮机，两台天燃气增压共六台，以便于进行实时故障分析。

第八是燃机气路性能检测，诊断及优化。建立燃气轮机气路性能诊断分析，建立燃气轮机无故障模型可以实现流量等七项燃气机数据的检测，燃气机气象诊断，结合积习效率，热效率分析，判断压气机燃烧机当前的状态。

建立进气系统寿命预测，燃机进气过滤系统是确保燃机安全，经济运行的一道关键屏障，日常运维中碰到的一个选择性问题，选用过滤的滤芯优点整体价格便宜使用时间长，一般在五千小时左右，使用过程当中，滤芯压差增长平稳，缺点是会使压气机透平更容易脏污。

为此我们建立了燃气轮机进气系统压差预测模型，对其进行预判。预测将来燃气过滤器更换这套滤芯剩余寿命。将热耗劣化成分进行更换，从而对周期进行更好的选择。水洗优化模型基于优化模型开发水洗优化系统，针对不同负荷率环境条件等因素确保最佳实现，通过本项目实施优化管理水平，按照水洗成本和优化后的广义水洗成本，每年记录按照三千八个小时来进行预算，每年可以节约七百万元。

能效指标检测，根据级标关系进行逐层分解，建立五个层级的指标体系，同时根据设备和系统对指标进行分类，根据指标层级的结构以及指标的属性进行分类和分层，燃气机组能耗指标实现不同层级指标检测和统计，指标在线检测包括厂级指标在线检测，机组指标在线检测，按照指标属性划分为数量指标和性能指标两种。

能耗指标诊断分析，根据仿真预算获得的运行指标偏差影响因子，开发出全厂能效指标分析诊断系统，机组指标分析诊断。单元机组能效指标诊断主要是燃机，余热锅炉以及对基本值的影响。

能效指标的对标，通过一体化平台，现有系统进行数据交换，获取厂级指标和运行小指标的计划值和完成值进行同理对标分析。对标分析包括发电量，供电量，发电厂用电率，综合厂用电率，发电煤耗，供电煤耗，供热量供热煤耗，分析影响两个技术煤耗产品偏差原因，主要是包括负荷率，燃气热效率还有微波炉热效率。

可靠性指标综合监视，可靠性设备分析是实现检修优化核心，是搭建燃机可靠性系统对系统进行分析，建立以可靠性为中心的，检修优化策略指导设备指导和检修，故障影响分析和设备可靠性指标预测三个部分，其中全厂可靠性指标综合监视实现对全厂关键性指标在线计算和统计性对比。可能看到是由柱状图形式来显示。

故障影响分析通过风险分析模型可以找到设备薄弱环节，针对中高风险故障可以维护实施设备的改进化工作。

可靠性指标趋势预测，在建立指标体系的基础上利用主机可靠性指标历史数据建立可靠性主要指标的预测模型定量预测主要可靠性指标的发展趋势，可以看到这里有一个可靠性系数的一个评价。

第十一个模块是冷端系统状态监视与运行优化，冷端系统的优势对燃气发电机组来说是重要指标之一，本项目在冷端系统节能诊断方面进行深入研究，开发节能诊断和运行优化系统，系统功能主要包括冷端状态，监视冷端节能诊断优化，使监管人员可以了解到运行状况和设备性能。

通过建立冷端设备性能计算数据模型分析冷端设备模型，偏离程度。各因素对冷端的因素大小形成全面完成冷端性能诊断分析体系，主要包括计算出各冷端设备运行参数及性能指标的应答值，对比分析实际值与应答值的偏离程度，对冷端偏离程度与基础经济性的分析，得出各因素影响的大小。

诊断分析各冷端设备参数和运行指标发生偏差原因给出检修的意见，冷端运行的优化决策在节能和数据基础之上，对冷端设备的热力和阻力性能分析效率和预侧并采取合理的预判和寻优算法，最终确定这个最佳运行方式，保障和机组运行产能最大效益。

通过冷端系统节能诊断和优化条，使发公司获得显著的经济效益，经过节能诊断提升以及系统优化后提升了，可带来经济效益130万。

第十二模块天然气添加剂性能仿真，这个也是独有的，我们有一个每一个燃器配一个天然的压缩机，把进口的0.7兆帕提升到0.7兆帕以后再进行发电，占我们全公司发电设备常用电力40%以上，在不同情况下工况点不一样，而在运行期间开展实验工作存在风险。因此建立了增压机系统循环的仿真模型开展各种节能实验，为增压机提供窗口提供增压机仿真培训为增压机设计优化提供依据。还有第十三技术监督管理的目标是规范全厂技术监督管理流程，加强内部控制，实现技术管控的精细化管理，降低技术监管管理人员的工作强度。第十四个模块，我们燃机是一个快速起停的燃机但是对我们煤耗和电力影响比较大，燃器证期会循环启动避免压力超标等不安全事件，缩短启动时间建立一套起停评价系统，还有从安全经济环保时间等四个方面综合评价启动过程，并进行排名对每一次排名启动过程进行分析，寻求原因，我们为启动奠定基础功能。

机遇数字化平台，结合公司实际情况基于数字化一台化平台依据国家行业相关能实验标准开发出一套实验标准，以及提高建筑的水平。还有就是辅助决策功能，实现预测功能模块已经搭建完成，还有通过发电量这些数据采取进行导入，还有数据模型偏差分析这些功能。

最后一个是我们整个数字化平台首页的展示，主要体现发电量，负荷率，煤耗。

随着随着我们公司数字化电厂建设的推进以及先进智能化信息的发展，我们还将不断深入各项功能模块建设，这些功能将和公司实际业务紧密联系，因此公司“安全可控，指标最佳，成本最优，供应灵活”是我们的总体目标，以上是我们公司的具体的一些目标，有不当之处还请各位领导积极指正，谢谢各位的分享。

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