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【案例探究】一座数字化智慧电厂的背后

作者:施耐德电气2024.01.09阅读 13708

  火电 —— 一种传统的发电方式
  仍然是当今最为稳定可靠的电力来源,扮演着全社会电力安全“压舱石”的重要角色。
  然而随着近年来 “双碳”目标的推进和能源成本的上升,以煤炭、天然气为主要原料的火电行业面临着前所未有的挑战,构建“安全、高效、低碳”的智慧电厂已经势在必行。
  2023年年初,在素有“火电三峡”之称的能源之都安徽淮南,一座全新的数字化智慧标杆电厂——淮南潘集电厂(以下简称潘集电厂)正式投产,一期项目两台660MW超超临界机组年发电量可达66亿千瓦时。在这座近“零”排放、绿色环保的火电厂建设和日常运维中,原生数字化交付技术起到了关键支撑作用。


  近年来,国家发布了《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》,其中明确提出“依托两淮煤炭基地建设清洁高效坑口电站”的战略布局。而由淮河能源集团新建的潘集电厂,正是该战略布局的首个落地实施项目。
  瞄准数字化智慧电厂标杆,潘集电厂将火电行业知识与数智技术紧密结合,基于一个云平台打造了:
  1  多网融合:生产控制与管理信息网多网融合,5G专网和WiFi 6全厂区覆盖;
  2  全面的数字化应用:数字化交付、智慧运行、预测性维护、MIS&SIS一体化、智慧除尘和智慧脱硝等在内的N个数字化应用模块;
  3  智慧运行:机组可通过自寻优和自调节,帮助电厂实现168小时(7天7夜)无人干预的稳定运行。

  然而,作为典型的资产密集型行业,火电厂的工程体量庞大、涉及机构复杂、牵涉技术繁多,且行业数字化转型起步相对较晚、数字化系统相对分散,想要打造这样一座领先的数字化电厂绝非易事,在建设前必须要解决数据孤岛和信息传递效率低下的痛点问题。
  为此,早在工厂建设规划前期,淮河能源就决定用数字化交付的方式,为工厂奠定坚实的数字化底座。

  一座新工厂从设计、建设到运维的全过程,会产生来自时、空、人、业务等跨度极大的数据:由于不同设计院所使用的软件不同,格式互不兼容、各成体系的数据会形成一座座数据孤岛,且海量数据如果用图纸资料存档,面临着效率低、被淹没和丢失的风险。
  AVEVA™ AIM数字化交付平台
  在项目初期,施耐德电气结合电厂一期的实际情况,从规划设计、装机试运行到交付投产,共完成了11份可复制、可复用的数字化移交标准文件,并基于国家电力标准,在其原KKS编码的基础上,扩增至超5万个KKS编码,而帮助潘集电厂实现这一成绩的,正是施耐德电气AVEVA AIM数字化交付平台(资产信息管理平台)。
  1  借助平台的可靠性和强大的格式兼容能力,潘集电厂将各阶段孤立、分散的信息进行整合,成功打造了运维管理的“三分钟计划”——可在最多三分钟内、最快几秒钟内获得电厂46000多台设备、工程图纸信息及运维实时数据。
  2  潘集电厂不仅提升了工程数据信息的交付质量,还打造了统一的、覆盖全专业的高质量“数字化图书馆”。在处理紧急情况时,检维修人员能用电脑、iPad等手持移动设备,快速实现数据检索,大幅减少了工作量,提高了整座工厂的运维效能。
  3  利用AVEVA AIM强大的数字孪生技术,施耐德电气在系统中1:1还原了物理的潘集电厂。这种“原生数字化交付”也让3D模型的完成度、清晰度和细腻度,都达到了行业领先水平。在这座数字孪生电厂里,运维人员可以远程测量距离、准确获取电厂地下管廊和电缆走向等信息,这对于厂内繁杂隐蔽工程的维修和改造大有裨益。

  AVEVA Engage触控大屏决策系统
  在数据资料可视化层面,潘集电厂还利用施耐德电气的AVEVA Engage触控大屏决策系统,实现了三维可视化与智能化应用:
  电厂运维人员只需轻点鼠标或拖拽屏幕,就能随时获取任一台设备,从图纸资料、生产厂家,到安装调试、维护、库存等记录和实时状态数据,全程无纸化规避了繁琐档案调取带来的数据丢失风险,提升了工作效率和数据可追溯性。


  如何提高资产可靠性、绩效与安全性是电厂生产和运营的首要关注点,也是打造一座智慧电厂必需攻克的难题。潘集电厂对于设备的状态持续监测和及时捕捉设备故障早期迹象,提出了非常高的要求。而施耐德电气的AVEVA Predictive Analytics预测性维护系统,借由机器学习、人工智能、高级模式识别和数据挖掘技术,能够在故障发生前的数天、数周或数月前,为电厂提供早期预警通知和设备诊断。
  AVEVA Predictive Analytics预测性维护系统
  1  保障电力生产的安全性和稳定性:基于潘集电厂的历史数据,AVEVA Predictive Analytics能利用收集到的电流、轴承、线圈和四季环境温度,以及振动、压力、流量等参数,为每个正常运行的设备生成独一无二的模型。当实际值和预测值产生偏离并持续发生时,系统就会自动触发报警。系统多维度的动态阈值监测模式,能提升早期异常识别能力,助力电厂智能运维。
  2  大幅降低误报率:基于施耐德电气在设备诊断领域几十年深厚的经验积累,系统中预置的诊断知识库可以根据曲线变化进行故障评估,快速计算和分析可能存在的故障原因,并根据现场实际工况不断扩充和完善。这使得一线工作人员作业更加便利,也助力潘集电厂不断积累与传承属于自己的运维知识。


  潘集电厂是淮河能源集团第一个独立自主全资投资建设的、也是施耐德电气首次参与的660MW超超临界机组建设项目。基于愉快的合作经历和充分信赖,潘集电厂二期项目将继续与施耐德电气一起,复制数字化交付的成功经验,续写智慧电厂建设的精彩故事。
  如今,施耐德电气基于丰富的电力行业数字化转型经验,已经形成了一套成熟、标准的数字化交付执行流程。自潘集电厂项目开启以来,从规范文件梳理,到需求收集和方案设计、平台建设和二次开发,最后到验收和客户新应用需求的持续支持,施耐德电气团队与潘集电厂携手共创的合作方式,得到了客户管理和运维团队的高度评价。
  伴随工业大数据日益复杂化,电力这类传统企业面临的挑战愈发严峻。除数字化交付外,电力企业还可以借助施耐德电气AVEVA PI System大数据管理平台进一步释放能源数据要素的价值潜力,同时,施耐德电气包括AVEVA APC先进过程控制、EcoStruxure Control Advisor PID整定优化、EcoStruxure System Advisor DCS智能报警等在内的软件产品组合,也能帮助电力企业实现从“运行”到“维护”全工况的智能监盘。
  随着中国双碳目标的推进,数字技术与电力技术的深化结合,将成为推动能源电力行业绿色、可持续发展的关键引擎。施耐德电气将凭借自身在智慧电厂建设方面的深厚积淀,与更多志同道合的伙伴共同推动电力行业的高质量与绿色可持续发展。

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