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全新智慧电厂该咋建?

更新时间:2020-10-16






众所周知,能源效率是经济效益与环保的双赢利器,然而,克服重重壁垒实现高效的能源管理却不是能轻松实现的。发电企业该怎样去进行能源的智慧管理?在近期中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学国家大学科技园联合举办的“2018年智慧电厂论坛”上,朗坤智慧科技股份有限公司电力事业部总经理杨仁道对此进行了独到的分析并提出了建议。







发电行业信息化的现状和趋势


电力行业的信息化已经发展很多年,但是纵观整个行业的信息化建设,有3个问题:

1.目前,我们的信息化出发点还是以管控为中心,而不是市场经营。

2.我们在做信息化的同时,会经常强调一体化,所以我们所做的很多工作是以一体化平台为中心,而不是以应用为中心。

3.在部署层面,我们实现了集中的部署,但并没有做到集中的技术管理和服务。

管控模式在变,集团化、集约化逐渐成为我们现在集团管控的主流。管理理念要有融合共享的精神,包括服务理念、技术、数据、市场等等,能源企业智慧化建设的未来体现在这3个方面:

第一,大数据和人工智能助力电力企业。在谈到智慧电厂或者是智慧电力的时候,离不开人工智能和大数据的应用。

第二,物联网构建人机新环境下的移动计算。边缘计算及互联网技术早已走进了发电企业,并渐渐融入传统技术之中。

第三,云上和云下结合。一家智慧能源企业的信息化建设的总体框架大致为集团和电厂两个层面,底层的电厂,云上、云下内化成两个,然后形成整体的体系架构,就是智慧能源。

集团包括集团的职能、管理职责和范围,电厂作为重点经营的范围。这是今后能源企业信息化建设的发展趋势。



关于电厂的智慧化建设


以朗坤多年的实践,以及对客户的了解,智慧电厂有3个关键,管理+技术+价值创造,智慧化的电厂,管理是数字化的基础,也是做智慧电厂数字化的第一步。技术只是辅助的手段,现在有很多眼花缭乱的技术,但是这些都是建立在优秀的管理基础之上的,没有管理基本上谈不到智慧化。所以只有管理+技术+价值输出和创造,才可能打造出一个智慧电厂,这也是朗坤在做智慧电厂实践领域得出的结论。




智慧电厂的要求


更经济、更安全、更环保、更高效、更先进,这是智慧电厂信息化发展需求。在这个基础上智慧电厂的体系架构,分成了5个层面,第一个是工业控制层,就是我们的底层,例如智能设备或者智能仪表的控制系统,这个是工业控制层面的,智能DCS或是自动化设备的改造,这个是底层的工业控制领域。第二层是技术层面,技术层面囊括了所有能够用到的技术。第三层是监视层,在这一层里面把数据采集出来,然后进行计算,再监视。第四层是管理层。第五层就是决策层。要打造智慧电厂,这5个层面必不可少。

有了这个体系之后,再来了解智慧电厂的本质要求。很多人在谈智慧电厂的时候会从某一个角度或者某一个切入点进去来谈智慧电厂,但是智慧电厂的要求和常见的要求是有所区别的。如果内部的管理还没有达到一个很好的水平,内部的信息不畅通,智慧电厂的骨架看起来搭得很好,但是实际并没有一套完善的管控系统。智慧电厂真正需要的是数字化、管控一体化、智能化、智慧化的创新理念。


智慧电厂的建设需要做些什么?


1.设备智慧维护

首先是管控一体化,很多人理解“连起来了”就是一体化,其实不然,业务之间、信息之间和数据之间都要保持高度的统一,这才能使企业内部达到一个很高的协同水平,在这些方面做到了统一或是做到了信息的共享,才能达到管控一体化的水平。MIS、SIS和机械生产,这些都是有关联的。下面是朗坤在江苏省国信集团完成的一个项目。设备实时监管和生产经营都在这个平台上,成本实时信息、管理的信息包括所有的监视信息,也是在一个平台上,做到了管控一体化的基础,有了这个基础之后才能更好的做出管理优化和升级。在设备领域,设备信息、管理信息和实时的信息、数据之间是融合的,这是一个数据和工业的高度融合,设备具有自己的编码,设备实时的可靠性状态、参数、管理、预警都高度融合在一起。

在智慧电厂的设备管理模式下,以前是管设备、管缺陷、管检修、预防及维护,但是智慧电厂的设备管理应该是一个传统的EAM,加上智慧化的管理手段,例如智慧检测、智慧诊断、智慧维修、智慧作业,这些才能构成一个相对来说比较先进、比较完整的设备智慧化管理。传统的EAM+创新+设备的智慧维护,形成我们现在智慧电厂下面的设备管理体系,实现这样的体系就需要“设备+互联网”,目前很多人对这种模式还不太认识或者接受程度不高,但这种模式会集中到来。以前都是封闭在自己内部的管理,将来一定是往一个开放的“互联网+设备”的管理模式来走,就是设备云这种平台,然后从设备的设计到采购、安装、调试、运维以及全生命周期的管理,所有设备相关方全部参与,这是一个设备生态。同时,新技术有了发展,以前做设备计划性检修、状态检修、故障维修的两种方式是最常见的。检修标准化仍然是现在发电设备大小修管理的主要手段,对修前、修中、修后的管理,仍然是我们相当长一段时间里对设备的计划检修规范管理的要求。未来是“物联网+移动互联”的设备维修。做设备的时候,移动终端一定是我们后面做管理、做维护、做作业的一个重要载体,在设备上同样可以利用移动终端,用手机围绕着设备做大量的维护工作,把设备装到我们的口袋里,包括掌上设备云,点检仪不单单只是做巡检,而是做设备管理+内部沟通+设备监视和诊断于一体的掌上设备云,这是促进设备管理非常好的一个手段。






关于设备故障诊断,朗坤是怎么做的




/算法模型/

在谈故障诊断的时候首先是有一套建模平台和算法模型,这是朗坤诊断的核心算法,加上建模平台,这是比较实在的东西。

/设备状态监测、设备故障预警/

做设备基于建模之后抽取了大量的数据,通过计算,包括一些数据的硬件采集系统,然后对设备状态进行监测。朗坤在项目现场的实践中,得到了良好的反馈和数据,有了这个监测之后要做诊断的分析。实时报警推送,报警的统计分析,健康评估和关联风险的预警,还有预警的历史,是从不同的角度来对设备进行3个步骤的诊断,第一步是建模,我们的建模平台包括一些算法。第二步是监视。第三步是评估,能够评估出来一个设备与当前的指数是多少,影响企业的风险占比是多少。这是朗坤认为故障诊断领域未来发展的方向,国信集团就是这样一个成功的案例。

/虚拟数字化三维图像/

三维是很好的一种可视化手段,把电厂的设备、档案等,以及其他的施工维修等等,实现可视化的管理。在三维场景里面可以做很多的应用,包括设备参数的监视,包括设备诊断的能源的等等。第一个维度,设备的智慧维护,传统的EAM管理,加上我们的智慧化手段,构成了我们现在设备智慧维护的一个新的模式和新的体系,这是我们认为智慧电厂在设备管理方面应该创新的方向。









2.主动安全的风险预控

首先是安全风险的智能控制+360°的防护,安全管理上既要做到安全智能化的预控,也要管理+智能化结合,保证安全生产标准化,如果企业无法做到安全生产标准化,哪怕做再多的智能化手段,都无法保障安全。其次是智能化的防护,主动安全风险的控制,两者结合起来才能打造出更加可靠安全的企业。

重点的智能安防,就是主动安全防护,这需要从3个方面来做,一是设备的主动防护;二是人员的保护;三是环境。每一方面都通过物联网、移动计算的技术来做支撑。主要减少人员带来的风险,以及杜绝误操作,对事故多发人群外包商进行有效管理,是智能安防的出发点。会用到的技术,包含无线技术、GPS技术、蓝牙技术,还有门禁、二维码、智能锁、智能摄像头、视频识别,还有一些手持终端,这些都是在这个领域里面用到的一些关键的技术。

现在做定位,可能还要用GPS定位,GPS定位的精度不够宽,若用无线定位,精度更不准,应该采用的2种方式是基站定位+视频识别。

把区域范围内设备、环境和人的信息全抓出来,通过视频识别,对违章的行为,环境的风险行为进行自动识别。他是谁、什么时候来的、在这里做什么?这是能通过视频识别实现的。识别好了之后就可以做我们的人员定位,这个人现在在哪儿、他在做什么、现在他在这个地方的行为有没有违章?通过这种方式我们可以把它直接识别出来。例如在电厂中,从三维的角度把人进入的时间和他的信息全显示出来。人员的自动识别、工作门禁,再与人脸识别的设备进行关联,从开票到签发,一直到现场作业,对整个过程进行安全的控制。还包括风险的主动预警,智能穿戴设备即将进入到我们的发电企业里面来,如手持终端与现场风险的预警进行关联,自动提醒等等。这些新的技术会用到我们安全风险的主动控制上面。通过安全预警预测,把所有的危险因素找到,确保时刻处在安全的状态。

3.经济性

经济上主要从经营的角度来对电厂经营进行一个优化。第一方面是精确计算日成本和实时成本的依据。从成本的数据开始,包括建模、规则、分摊到整个过程,把每天、每小时、每分钟的成本算出来。管控一体化是做实时成本很重要的基础,因为要用到很多的数据,而且要把数据拿过来进行计算,可以针对成本进行实时设置,可以让发电企业实时监察发电成本到底是多少。第二方面,燃料的智能化管控,从燃料的进、耗、存全过程进行无人职守,这也是朗坤智能燃料往后发展的方向。

4.优化

优化是做智慧电厂必不可少的环节,说到汽轮机的优化、锅炉的优化,可能还有能效的优化等等,这些都是做智慧电厂的目标,前面是手段,优化生产运营和生产经营才是做智慧电厂真正的目标。所以从经营的优化角度考虑,所有的优化是为企业带来价值,这是所有智慧电厂都应该去考虑和关注的问题。

5.高效作业

移动终端让我们关注到大数据和AI已经走进了发电企业,人工智能技术在电力领域已经应用到语音识别、语义解析、图片识别、视频识别、指纹等方面,这些都会应用到管理过程中。对现场,画像是对人的刻画,要对所有的人、机、料、法、环刻画出来,基于系统的数据来进行分析,用人工智能算法自动进行分析,而且需要一个模型平台,就是我前面所介绍的内容,有了这些画像之后我们才能做。

在人工智能发电领域,我们也在不断尝试和探索,比如朗坤全系统的全文检索,是一个大数据门户,可能我想了解的所有信息通过这个门户的交互都可以直观的展现出来。语音交互上能够给工作带来很大的便利,需要查一个报表、一个信息的时候,只需要说一句话就能查到了,这将会在电力企业得到广泛的应用。

(本文由朗坤智慧科技股份有限公司供稿)






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