許多電廠都提出過(guò)一鍵啟停的概念，但是真正能實(shí)現(xiàn)、無(wú)斷點(diǎn)的并不多。

首都東麓，作為北京四大熱電中心的東北熱電中心，神華國(guó)華（北京）燃?xì)鉄犭姀S（下簡(jiǎn)稱“國(guó)華京燃熱電”）與北京京能熱電廠比鄰而居，而前者更為出名的則是因?yàn)槠涮?hào)稱國(guó)內(nèi)最智能化的電廠。

國(guó)華京燃熱電在建廠之初的目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)低碳環(huán)保技術(shù)領(lǐng)先的世界一流的數(shù)字化電站，一鍵啟停、無(wú)人職守、全員值班的信息化平臺(tái)。“電廠的自動(dòng)化和信息化為什么能做的比較好，就是因?yàn)槲覀儚拈_(kāi)始策劃建設(shè)時(shí)，就提出需求從下往上提，建設(shè)從上往下推，業(yè)務(wù)向上整合，資源向下集中。”國(guó)華京燃熱電黨建行政部主任閆計(jì)棟告訴《能源》記者。

那么，國(guó)華京燃熱電到底有哪些過(guò)人之處？經(jīng)過(guò)近三年的發(fā)展之后，下一步發(fā)展的方向又有哪些呢？

細(xì)致的智能化

走進(jìn)國(guó)華京燃熱電的電廠，首先映入眼簾是幾棟不規(guī)則的黑色建筑和密布的綠植，沒(méi)有噪音和煙氣，仿佛走進(jìn)了一個(gè)博物館或者圖書館。

時(shí)值春末，記者實(shí)地探訪電廠時(shí)正是機(jī)組檢修的最后階段，隨后即將進(jìn)入夏季的用電高峰，而這里也將源源不斷地向北京輸送電力。工作人員告訴記者，檢修是人員最多的時(shí)候，平時(shí)全廠定員只有30人，但是放眼望去，最為熱鬧的季節(jié)里整個(gè)廠區(qū)仍然顯得有些空曠。

據(jù)了解，國(guó)華京燃熱電現(xiàn)在一共有三臺(tái)機(jī)組，采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)二拖一。屬于三菱技術(shù)，東方制造，總?cè)萘?5萬(wàn)千瓦，包含兩臺(tái)燃機(jī)分別是32.2萬(wàn)千瓦，一臺(tái)汽機(jī)是30.6萬(wàn)千瓦。全廠水源來(lái)源于城市中水，天然氣來(lái)源于天然氣管網(wǎng)。

輸出有兩個(gè)，一個(gè)是電，一個(gè)是熱，分別進(jìn)入電網(wǎng)和供熱管網(wǎng)。2017年，發(fā)電量達(dá)到42億千瓦時(shí)，利用小時(shí)數(shù)4400小時(shí)，供熱400萬(wàn)吉焦，也是歷年來(lái)最好的供熱水平。主要是負(fù)責(zé)冬季供熱，迎峰度夏頂高峰，在春秋季進(jìn)入檢修或者深度調(diào)峰。

走進(jìn)工作的區(qū)域，流動(dòng)的小河，紅色的鯉魚，典雅的亭臺(tái)，開(kāi)放式的辦公環(huán)境讓記者眼前一亮。這一切的正對(duì)面則是閃爍著光點(diǎn)的主控大屏幕，身穿白衣的值長(zhǎng)向記者詳細(xì)介紹了電廠的智能化情況。

時(shí)任當(dāng)班值長(zhǎng)告訴《能源》記者：“智能化對(duì)生產(chǎn)的幫助非常大，一個(gè)是要保發(fā)電，一個(gè)是要保供熱，以及機(jī)組和人員的安全。通常要填許多的報(bào)表，同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)外聯(lián)系，電網(wǎng)方面主要是市網(wǎng)和華北網(wǎng)的兩級(jí)調(diào)度聯(lián)系，還有氣調(diào)和水調(diào)。”

以前電廠的報(bào)表首先需要抄表，然后進(jìn)行計(jì)算，之后值長(zhǎng)再進(jìn)行審核，審過(guò)之后再一一填報(bào)。而現(xiàn)在采用了智能報(bào)表，通過(guò)自動(dòng)采集裝置自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并在后臺(tái)運(yùn)算，形成文件后保存發(fā)送即可。“我們自己開(kāi)發(fā)的首先是一個(gè)核心數(shù)據(jù)報(bào)表，通過(guò)計(jì)算之后獲得近千個(gè)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、安全等不同部門可以從中提取自己需要的數(shù)據(jù)。”值長(zhǎng)介紹道。

而數(shù)據(jù)的采集離不開(kāi)總線技術(shù)，總線是控制器的一個(gè)個(gè)測(cè)點(diǎn)，相當(dāng)于一個(gè)小終端，目前全廠的智能設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)應(yīng)用的比例達(dá)到了64%。以電動(dòng)門為例，以前的電廠只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)的控制，門開(kāi)的程度不可知，而現(xiàn)在的電廠可以控制電動(dòng)門開(kāi)的程度，對(duì)于閥門阻塞、報(bào)警都能進(jìn)行預(yù)報(bào)。現(xiàn)場(chǎng)總線就對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能化十分重要，是最基礎(chǔ)的一環(huán)。

同樣作為電廠最為特色的當(dāng)屬一鍵啟停。事實(shí)上，許多電廠都提出過(guò)一鍵啟停的概念，但是真正能實(shí)現(xiàn)無(wú)斷點(diǎn)的并不多。國(guó)華京燃熱電解決了很多比如說(shuō)測(cè)量偏差的問(wèn)題，還有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的問(wèn)題，滿水檢測(cè)的自動(dòng)排空等問(wèn)題，做了八項(xiàng)的技術(shù)攻關(guān)，最后實(shí)現(xiàn)了冷熱態(tài)全過(guò)程設(shè)備啟停。

核心的參數(shù)都顯示在大屏幕上，專業(yè)的人員可以清晰地知道哪些參數(shù)異常，中間是燃機(jī)的一些主要參數(shù)，所有參數(shù)以曲線的形式呈現(xiàn)，如果有劇烈的波動(dòng)監(jiān)盤人員能夠明顯的發(fā)現(xiàn)。

“目前監(jiān)盤需看曲線，但是顯然不可能把所有的曲線都放到屏幕上，我們部門正在開(kāi)發(fā)一個(gè)自動(dòng)監(jiān)盤系統(tǒng)，進(jìn)一步減少監(jiān)盤人員的工作量，模擬需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)。”值長(zhǎng)透露。

分析診斷的持續(xù)提升

“我們有一套故障預(yù)警分析診斷系統(tǒng)，分為主機(jī)和輔機(jī)。”在開(kāi)放式的辦公環(huán)境里，主控旁邊的負(fù)責(zé)分析診斷的工作人員告訴記者。

主機(jī)采用的是三菱的技術(shù)所配套的系統(tǒng)。由于燃機(jī)比較精密，在正常運(yùn)營(yíng)中，無(wú)法看到里面的參數(shù)信息，需要通過(guò)對(duì)里面的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)分析，提前判斷出是否產(chǎn)生了故障。比如說(shuō)燃燒，燃機(jī)里面一圈有20個(gè)燃燒器，利用燃燒器燃燒排煙溫度，來(lái)監(jiān)控燃燒器的運(yùn)行狀態(tài)，雖然主機(jī)在總控的大屏幕上也有一個(gè)報(bào)警，但是我們另外還有一套故障預(yù)警，主機(jī)先于機(jī)組的報(bào)警產(chǎn)生一個(gè)預(yù)報(bào)警，相當(dāng)于提前發(fā)現(xiàn)一些隱蔽性的問(wèn)題。

輔機(jī)則是另外一套針對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)、油泵等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的故障系統(tǒng)，工作原理與主機(jī)一樣，如果正常的控制系統(tǒng)中參數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)報(bào)警，但是故障系統(tǒng)會(huì)更早的報(bào)警。比如說(shuō)某一設(shè)備的參數(shù)是50度是正常，突然升到60度，可能還沒(méi)到設(shè)備損壞的報(bào)警值70度，但是由于變化幅度大所以系統(tǒng)也會(huì)報(bào)警，提前告知設(shè)備可能有劣化的趨勢(shì)，然后維護(hù)人員便及時(shí)去對(duì)設(shè)備進(jìn)行隱蔽性缺陷的消除。

數(shù)據(jù)的處理分析則根據(jù)崗位職責(zé)進(jìn)行劃分，假如主機(jī)出現(xiàn)報(bào)警，那么在廣東的三菱監(jiān)控中心也會(huì)收到一個(gè)實(shí)時(shí)郵件，在那邊的后臺(tái)進(jìn)行分析之后實(shí)時(shí)的發(fā)回郵件，返回各個(gè)設(shè)備責(zé)任人，根據(jù)他們分析的結(jié)果，我們?nèi)ヅ袛噙@個(gè)設(shè)備有沒(méi)有問(wèn)題。輔機(jī)的故障預(yù)警同樣會(huì)根據(jù)專業(yè)和設(shè)備的負(fù)責(zé)人向各個(gè)部門發(fā)送郵件，然后進(jìn)行分析、返回、判斷和處理。

事實(shí)上，盡管有強(qiáng)大的分析診斷系統(tǒng)，但是國(guó)華京燃熱電自2015年投產(chǎn)至今只有三年的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收集相比大數(shù)據(jù)計(jì)算的要求還比較有限。而各大燃機(jī)廠商由于積累了多年的歷史數(shù)據(jù)，在算法上有很大的優(yōu)勢(shì)。

“但是我們的優(yōu)勢(shì)在數(shù)據(jù)的點(diǎn)比較全，原始點(diǎn)多，我們?nèi)珡S有原始點(diǎn)1萬(wàn)多個(gè)。此外，電廠的輔助系統(tǒng)特別少，采點(diǎn)有限，但是能采到的點(diǎn)，蒸汽壓力、溫度、環(huán)境溫度濕度全部采集進(jìn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能為輔助判斷提供最底層最真實(shí)的數(shù)據(jù)。在底層數(shù)據(jù)加工上，需要長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)累積，隨著歷史數(shù)據(jù)逐漸增多，準(zhǔn)確性會(huì)得到提高。”上述工作人員談到。

此外，國(guó)華京燃熱電的在線仿真系統(tǒng)也讓人嘆為觀止。電廠的在線仿真系統(tǒng)與實(shí)際運(yùn)行的控制系統(tǒng)實(shí)施匹配，畫面相同，實(shí)際運(yùn)行顯示的參數(shù)可以顯示并進(jìn)行任意截取。此外，在線仿真系統(tǒng)還存儲(chǔ)了將近一千個(gè)歷史工況，可以從中匹配實(shí)際運(yùn)行的工況，一模一相似度在95%以上。這個(gè)功能可以在進(jìn)行某些新的操作時(shí)避免在實(shí)際運(yùn)行上演示的風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)找尋到最合適的工況，在這樣的情況下完成操作。

“雖然沒(méi)有真正的設(shè)備，但是在線仿真系統(tǒng)中的控制的條件和邏輯與實(shí)際情況完全相同，每次進(jìn)行設(shè)備改造，我們都會(huì)在這兒進(jìn)行邏輯驗(yàn)證。比如幾個(gè)水泵之間怎么聯(lián)系？開(kāi)始在真正的設(shè)備上可能做不了實(shí)驗(yàn)，且成本代價(jià)也比較高，便通過(guò)仿真系統(tǒng)來(lái)做。通過(guò)這套仿真系統(tǒng)，也實(shí)現(xiàn)了一部分故障診斷和預(yù)警的功能。所以說(shuō)故障預(yù)警的關(guān)鍵是落地以后怎么實(shí)現(xiàn)、怎么與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)。”上述工作人員解釋到。

高精度在線仿真系統(tǒng)通過(guò)（TCS&DCS）雙虛擬包激勵(lì)型仿真技術(shù)，接入全部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，打破了仿真機(jī)與機(jī)組實(shí)際運(yùn)行之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的全面采集與實(shí)時(shí)傳輸，包括系統(tǒng)各閥門狀態(tài)、工況參數(shù)，狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)等，涉及電廠運(yùn)行系統(tǒng)156個(gè)，設(shè)備1100臺(tái)，通訊點(diǎn)6876個(gè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行的全景呈現(xiàn)、故障回放及操作預(yù)演，把仿真機(jī)從服務(wù)于培訓(xùn)升華為運(yùn)行管理的手段。

在實(shí)際使用過(guò)程中，通過(guò)高精度的在線仿真系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)機(jī)組的邏輯控制問(wèn)題，避免了主要輔機(jī)、燃機(jī)等重大設(shè)備因控制邏輯問(wèn)題出現(xiàn)非停、設(shè)備損壞事故。仿真系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行期間，共發(fā)現(xiàn)各運(yùn)行設(shè)備系統(tǒng)控制邏輯問(wèn)題12項(xiàng)，以燃機(jī)為例，由于燃機(jī)精密高，因此控制邏輯和保護(hù)尤其復(fù)雜，邏輯圖逾1000張，主保護(hù)超過(guò)200個(gè)，且由于燃機(jī)屬于進(jìn)口機(jī)組，存在技術(shù)保密，燃機(jī)的控制邏輯生產(chǎn)人員相對(duì)比較陌生，通過(guò)高精度的仿真系統(tǒng)，我們可以嘗試多角度的試驗(yàn)，在機(jī)組事故試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了RB，自動(dòng)停機(jī)等控制邏輯存在問(wèn)題，有可能導(dǎo)致機(jī)組保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)過(guò)和燃機(jī)廠商溝通后進(jìn)行了完善，而這些問(wèn)題在實(shí)際運(yùn)行中是很難經(jīng)歷所有的工況，在發(fā)現(xiàn)時(shí)也就為時(shí)已晚，凸顯了高精度的仿真系統(tǒng)的價(jià)值。

記者還看到，除了沒(méi)有實(shí)際的設(shè)備，在線仿真系統(tǒng)和實(shí)際的運(yùn)行系統(tǒng)幾無(wú)差別。一屋子的電腦和服務(wù)器較之樓上閃爍的屏幕只多不少，如果說(shuō)實(shí)際系統(tǒng)有一萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，那么在線仿真系統(tǒng)可能就會(huì)有5萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，因?yàn)閷?shí)際運(yùn)行的許多東西都要用在線仿真系統(tǒng)服務(wù)器中的東西代替。

投入上，普通的仿真機(jī)可能需要一百多萬(wàn)，而在線仿真機(jī)可能是普通的兩到三倍。投入并不是最重要的，重要的是花費(fèi)精力去調(diào)試，而且在使用過(guò)程中不斷優(yōu)化和完善的過(guò)程。在線仿真系統(tǒng)的另一個(gè)難點(diǎn)在于調(diào)試難度大，這套系統(tǒng)比機(jī)組調(diào)試時(shí)間還長(zhǎng)，調(diào)試整整花費(fèi)了一年的時(shí)間，超過(guò)了機(jī)組調(diào)試所花費(fèi)的七八個(gè)月的時(shí)間。

據(jù)了解，國(guó)華京燃熱電的在線仿真系統(tǒng)雖然較傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)的投入要高，且效益并不容易量化，但是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決生產(chǎn)卻實(shí)實(shí)在在為運(yùn)行管理帶來(lái)了便捷。