新兴技术助建智慧电厂

       中国能源报-中国能源网丨 “华为、阿里云、百度、海康威视等公司现在都在能源工业领域开展数字化、智能化产业项目，京东在电站锅炉的智能运行优化等领域的研究，已在广西南宁落地应用。”近日，在2020年“智慧电厂线上论坛”上，国家电投战略规划部处长华志刚表示，国内众多IT巨头已将数字化与信息技术带入燃煤电厂的设备与运营管理中，传统电厂到数字化电厂，再到智慧电厂的发展趋势已然明晰。

　　记者了解到，目前传统燃煤电厂正冲破围墙，开始拥抱“大云物移智”等新兴技术，其生产经营与设备运转产生的海量数据、信息，以及数据蕴含的价值，已成为企业自身提质增效与可持续发展的重要资源。

　　在实践中形成共识

　　“国华京燃热电2012年开始规划建设，作为当时神华集团首家智能示范工程，面临很多困难。” 国家能源集团国华京燃热电总工程师闫计栋道出了电力行业智慧化建设起步时的艰难。“没有人才，也没有现在这样丰富的技术和资源，更没有行业统一标准，缺乏充分完整的可借鉴经验。”

　　此后，电力发展“十三五”规划要求，“提升电源侧智能化水平，加强传统能源和新能源发电的厂站级智能化建设”，智慧电厂开始被越来越多的发电企业提上日程。

　　智慧电厂建设需要解决哪些问题、实现哪些价值、达到哪些建设目标，以及如何建设？随着多年实践与探索，这些问题迎刃而解。

　　“智能化是手段，最终还要服务于电厂更安全、可靠、经济、环保、高效的运行目标。” 闫计栋表示，国华京燃热电整个智能电厂项目落地后，设备可靠性和机组效率明显提升，运行、检修成本得以降低，经济效益可观。“经过测算，2017年电厂整体降低发电成本0.01255元/千瓦时，人工成本每年节约3000万元以上。仅‘一键启停’一项，每年就可节约752万元。”

　　此外，技术手段的丰富，也大大降低了制度落实的难度。“目前很多企业面临一个问题，即企业有很多制度和标准，也花巨资建设和维持信息化系统，但就是落地难，企业管理呈现‘两层皮’。” 朗坤智慧科技股份有限公司产品经理康建辉介绍，该公司将企业标准和制度同业务系统融合，在系统建设初期优化业务流程，将标准落实到部门、岗位和具体工作中。目前，朗坤智慧在江苏国信集团打造的标准化管控平台已接入15家电厂，涉及700个部门以及1402万千瓦的装机。

　　“智慧化”不会一蹴而就

　　针对智慧电厂落地的关键技术方向，华志刚将三维数字化放在了首位。

　　“在设计阶段，实现三维虚拟电厂设计，集成数字化档案信息核实试运行数据。同时，将数字化仿真应用于电厂全寿期各个阶段，可以为重要过程阶段设计方案的制定和优化提供重要支撑。”华志刚介绍，“电厂建成投运后，通过建立与设备实体特征相一致的数字孪生体，可以确保机组长周期安全运行，结合电厂三维可视化平台，实现设备状态跟踪和风险管控。”

　　除了三维数字化技术外，华志刚还列举了包括大数据、物联网、计算机视觉、智能控制、智能燃料等众多关键技术方向。“智慧电厂涉及的技术应用类型很多，在数据、安全、生产、经营四大部分，涉及80多种主要功能。但一个电厂不是要把所有功能都用上，应该根据需要，从中选择适合自身运行特点的不同应用模块进行重点建设。”

　　对此，闫计栋也认为，智能电厂建设不能一蹴而就，需要循序渐进。“2015年我们电厂投产后，后续仍在逐年进行优化提升。”

　　华志刚指出，智慧电厂建设的远期目标，应该是在所有火电厂实现智能发电关键技术的全面应用。“包括人工智能、机器人、先进测量与控制技术等在安全、生产和经营领域得到广泛应用和推广，并通过智能化建设，实现电站无人化智能巡检与主集控的少人甚至无人值守。”

　　智能机器人受青睐

　　值得注意的是，多位专家在论坛发言中对智能机器人在电厂巡检、维修中的潜力寄予厚望。

　　国电青山热电设备管理部主任助理高畅介绍：“据统计，2018年全国有近60%的燃煤电厂非计划停运事故是由锅炉‘爆管’引起。锅炉水冷壁的清洗检查和缺陷处理，对于保障电厂长周期连续稳定运行，减少‘非停’十分必要。”

　　燃煤电厂锅炉面临的安全威胁不止于此。高畅指出，2014年其所在电厂完成低氮燃烧改造后，锅炉两侧墙的水冷壁腐蚀情况愈发严重，锅炉水冷壁基本处于“逢停必修”“逢停必换管”的状况。“此外，出于经济性考虑配煤掺烧，在锅炉燃烧器区域也出现了不同程度的结焦，这些问题都给锅炉安全运行带来了隐患。”

　　为解决这一问题，用于水冷壁管道清洁、探伤的智能机器人成为各发电企业独立攻关或与其他厂商合作研发的新热点。“以机器人为载体，结合大数据、人工智能等技术，打造智能巡检，可以提升巡检效率和设备可靠性，帮助电厂实现降低运维成本的目标。”康建辉说。

　　史河科技运营总监姜雨介绍，史河科技研发的火电锅炉检测机器人，可以实现在水冷壁表面自由爬行，并通过机器人携带的摄像头对微观和宏观两个视角的图像同时进行实时监测，将画面回传到后台供检测人员观察。“目前产品经过三轮迭代，机器人体积更小、重量更轻，移动速度和检测效率都得到了提升。” 姜雨表示，机器人可以实现检测探伤、清灰除胶以及部分维护功能，不仅能够在垂直平面上自由移动，还可以大范围翻越锅炉内壁的遮掩角，越障能力和适应范围都得到大幅提升。