工业大数据背景下的发电厂智能运行系统工程应用方案（18页 PPT）

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工业大数据背景下的发电厂 智能运行系统工程应用方案 ——“ 本质安全、效益优先” 2009 年 -2012 年 1980 年 -2008 年 2016 年 -2019 年 2020 年 - 至今 大数据成长期 我国工业和信息化部关于印发 《物联网 “十二五发展规划》 通 知 ，其中包括了海量数据存储、 数据挖掘、 图像视频智能分析 ， 这些是大数据的重要组成部分。 工业和信息化部印发大数据产业“十四 五发展规划”。 到 2025 年 ，大数据产业测算规模突破 3 万亿元 ，年均复合增长率保持在 25% 左 右 ，创新力强附加值高、 自主可控的现代 化大 工业大数据发展情况 大数据爆发期 国务院发布《促进大 数据发展行动纲要》 这是 指导中国大数据发展的国 家顶层设计和总体部署。 工业和信息化部印发大数 据 产业“十三五发展规划”。 《 2018 全球大数据发展 分析报告》 显示 ， 中国大数 据技 术创新能力有了显著的提 升。 大数据萌芽期 随着社交网络的激增 ， 技术博客和专业人士为大 数据概念注入新的生机。 引 言 大数据产业 化 大数据发展期 2013 年 -2015 年 数据产业体系基本形成。 深调 服务 工业互联 网云平台 智能 巡检 智慧 燃料 智能 热网 智能 安防 生产 管理 智慧电站架构 智能 管理 IMS 引 言 智慧 经营 智能 诊断 智能 检修 智能 控制 智能 检测 智能 运行 智能 监盘 ICS IPS 机 组 启 停 过 程 全 程 自 控 20%-100% 宽负荷调 峰 全程自动控制 自主分析节能运行空 间 运行工况闭环寻优 ， 各功能部署生 产管理三区 信息反馈速 度较慢 数据治理存 在问题 未形成闭环 控制 指导生产效果 欠佳 新一代智慧电厂 形成生产控制一区、 生产非控制二区、 生 产管理三区三合一的具有完整生产运行管 理体系的智慧电厂 全数据流自主监盘 提前发现运行故障 异常工况自愈控制 异常工况监督评 价 ， 形 成检修意见 构建基于全国产自主可控的知识 + 数据 + 模型协同驱动的智慧生产运营体系 智慧生产管理体 系下沉至生产控 制一区 引 言 指导— > 运行安全 + 生产效 益 知识 数据 本质安全 效益优先 传统智慧电厂 模型 智能运行系统 - 技术路 线 模型路线 基于先验知识、推理规则、智 能算法等 ，建立机组多工况 运行数学模型 ，形成最佳运 行策略和智能控制策略。 控制路线 系统模型在高性能服务器中完 成实时分析 ，并将分析结果 交由 DCS 系统进行指导和控 制。 DCS 以生产需求为目标导向 服务于生产控制一 区 全息交互 孪生生产数据 工况数据 最优控制 01 02 AI 监控 自动化生产涩制 - 生产控制一区闭环控制 服务体系 智能生产 管理平台 内部服务 外部服务 经营决策 平台 生产管理 服务 智能运行系统 - 系统架 构 对 企 业 经 营 风 险 预 判 、 评估 、 智能化 决策 ， 实现企业全 部 资 源 和 经 营 行 为 的可控。 • 建 立 设备 指 标分 析及 状 态 管 理 体 系 ， 将 生 产 管 理 模 型 深 度 融 合 至 生 产 控 制 模型。 • 关 键 系 统 以 模 型综 合 分 析 结 果 为 控 制 目 标 的 闭 环 控制。 • 各 设 备 能 根 据 机组 变 工 况 运 行 智 能 分 析 和 动 态 调 整。 对 机 组 运 行 状 态 态 势 完 成 智 能 巡 盘监视和诊断。 • 数 据 建 模 、 智 能预 警 建 模 、 决 策 树 规 则 建 模 、 控 制建模。 寻 找 系 统 与 设 备 的节能空间 ， 并 自 动 调 节 机 组 全 周期运行参数。 辅控系统 SIS 系统 除灰、除渣等 系统 主机系统 信息 - 全域 - 融 通 经营决策 服务 移动 APP 5G 通信 智慧大屏 视频内容 感知星链 智 能控制 统一建模 计算平台 数字映射 智能巡盘 广义星链 智慧运行 节能降耗 智能优控 数据分析 数据采集 数据湖 数字信息交互融 通 混合文 体技术 数字集 成技术 数据感 知技术 虚拟更 迭技术 理经 营深 度融 生产 控制 与管 智能感知 生产控制 平台 多源建 模 三维数字 数据清洗 数据存储 数据共享 技术 智能生产 合 数字专家知识库 低代码建模 模型运行引擎 数字孪生、诊断、控制等 图形化的数据建模和机理 海量模型并行驱动能力， 所有知识统一表达和管理， 建模工具 ，让专家自行开 可部署在一区 ，实现基于 知识无限积累 展数据挖掘和知识模型化 模型的闭环控制 智能运行： 将大数据等技术应用到 DCS 系统中 ，实现机 组智慧运营 ，达到 “本质安全、 效益优先”的目的。 培养团队： 培养专业建模团队 ， 为智慧电厂持续建 设提供人才基础。 智能运行系统 - 工业 AI 底座平 台 工业 AI 底座平台： AI + 大数据 + 仿真 + 优化 自主建模与知识传承 复杂智能化应用 智能监盘 智能运行 智能控制 机组故障预警清单 系统或设备运行潜在故障时 ， 完 成分级自愈调整 ， 做到早发现 、 早调整 ， 控非停 、 控异常降出 力等 机组预警总览评价 基于运行调试专家的先验知 识和人工智能技术 ，对系统 或设备进行全方位劣化分析、 故障定位诊断等 机组运营数字中心 以安全优先、 工况寻优为目标， 构建智能发电模型系统 智能运行系统 - 能源数字管理中 心 2 1 基于生产过程状态自主监测巡盘、 故障诊断预警分级自决策处理、 系统运行指标综合监督评价、 工况寻优闭环控制等 技术 ， 实现系统全工况自动巡航并处于最佳经济状态运行 ，达到本质安全、 效益优先的发电目标。 1 、 弥补 DCS 控制算法不足 - 利用 AI 算法将难以 控制的生产过程对象实现精准稳定控制。 2 、 减少监盘人员 30% 以上。 3 、 提升机组运行小指标 ， 降低煤耗 0.5g/(kW·h) 以上等。 智能运行系统 -“ 模型 +” 运行体系 故障预警 自主巡盘 能耗分析 评价管理 全工况 自动巡航 故障预警 自决策处理 最佳经济运 行 机、 炉、 电、 化、 热全专业 元数据治理 工况数据治理 边缘数据治理 数据质量分析 大数据 评价寻优 数理 机理 智能运行系统 -“ 模型 +” 运行体系 本质安全 = 故障预警 + 自愈控制→智能巡盘 机组 MFT 后 若设备未停运 ，则 报警提示检查 ，并 下达停运指令 对各系统运行状态 快速扫描 监测设备运行、 电 流等信号状态 ，判 断设备状态 判断磨煤机已经完 成疏通，恢复至原 始运行状态 若磨煤机发生堵磨 模型及时下达疏通 指令 以制粉系统故障诊 断智能预警模型为 基础 结合设备部件健康 度敏感分析和综合 评价 智能运行系统 -“ 模型 +” 运行体系 效益优先 = 能效分析 + 工况寻优→智能控制 Ⅰ Ⅱ • 对除盐水箱液位使用剩余时间进行预测；同 时对机组补水率、除氧器进出流量、给水泵 运行状态登进行在线监测和评价 Ⅰ Ⅱ • 建立热平衡数学模型，实时分析加热器 抽汽量、加热器㶲效率、加热器端差等 • 以供热负荷实际需求为导向，构建锅炉补给 水系统、凝结水系统、给水系统纵向联动控 制模型 Ⅲ • 智能联动锅炉补给水反渗透系统启停、超滤 系统启停、凝结水泵出力变化、除氧器上水 调阀开度变化、汽泵出力变化等 • 加热器在机组启、运、停阶段中，以提 高机组热经济性为最终目标 Ⅲ • 动态闭环调整加热器液位，实现加热器 端差最优运行 从凝汽器进水冲洗开始计算 ，机组启动时间缩短 6.3 小 时 深度调峰过程干湿态自动切换等 ， 实现调峰深度 15%Pe 全程自控 未配套储能调频系统的前提下 ， 经软逻辑优化 ， 将燃 煤机组 40 %Pe-100% Pe 爬坡速率提升至 2 . 59 %Pe/min 、 25%Pe-40%Pe 爬坡速率提升至 煤电机组灵活性改造 更快、 更深、 更灵活 20%Pe~ 40%Pe 负荷下深度调峰 运行已经成为重点改造方向 智能运行系统 -“ 模型 +” 运行体 系 启停速度 调峰深度 爬坡速率 智能运行系统 -“ 模型 +” 运行体 系 “ 本质安全、效益优 先 ”的智能发电模型体 系，服务于“两个细则” 和“调频调峰”服务，为 发电企业降本增效 对机组发电 实时成本及 月度、年度 成本进行预 测分析 两个细 则 生产经 营效益 调峰 现货市 场 1. 有偿调峰服务 2. 启停调峰补偿 生产经营管理服务 考核 奖励 动态分析 预测模型评价 堵磨对比分析 及时调整给煤量等措施 ， 实现磨煤机快速疏通 智能运行系统 - 应用案 例 模型预测结果 数据预处理 预测模型构建 I 区 低温省煤器泄漏预警模型比运行人员定时巡检发现泄漏提前了 5 小时。 智能运行系统 - 应用案例“本质安全” 低温省煤器泄漏 凝结水系统全工况智慧运行模型 15:00:00 ，运行人员在就地巡检时， 发现低温省煤器 D 漏水（泄漏） 。 10: 16: 10 ，低温省煤器 D 健康度 持续下降至 0 ，泄漏程度逐步严 重。 2023 年 3 月 7 日 10:17:00 ，模 型报警低温省煤器 D 发生轻微泄 漏。 大数据平台 模型分析 模型运行持续分析 现场集控 脱硝系统热解炉堵塞 2023 年 12 月 29 日 01:14:00 ，脱硝系统一次风流量异常模型预警 ， 及时提示运行人员脱硝系统热解炉管路有堵塞迹象。 智能运行系统 - 应用案例“本质安全” 脱硝系统智慧运行模型 大数据平台 现场集控 干态转湿态 - " 湿态转干态 智能运行系统 - 应用案例“效益优先” 变负荷工况 深度调峰工况 THANKS ！ 加入星球获取更多更全的数智化解决方案