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中國能源報-中國能源網丨“華為、阿里雲、百度、海康威視等公司現在都在能源工業領域開展數字化、智能化產業項目，京東在電站鍋爐的智能運行優化等領域的研究，已在廣西南寧落地應用。”近日，在2020年“智慧電廠線上論壇”上，國家電投戰略規劃部處長華志剛表示，國內眾多IT巨頭已將數字化與信息技術帶入燃煤電廠的設備與運營管理中，傳統電廠到數字化電廠，再到智慧電廠的發展趨勢已然明晰。
記者瞭解到，目前傳統燃煤電廠正衝破圍牆，開始擁抱“大雲物移智”等新興技術，其生產經營與設備運轉產生的海量數據、信息，以及數據蘊含的價值，已成為企業自身提質增效與可持續發展的重要資源。
在實踐中形成共識
“國華京燃熱電2012年開始規劃建設，作為當時神華集團首家智能示範工程，面臨很多困難。” 國家能源集團國華京燃熱電總工程師閆計棟道出了電力行業智慧化建設起步時的艱難。“沒有人才，也沒有現在這樣豐富的技術和資源，更沒有行業統一標準，缺乏充分完整的可借鑑經驗。”
此後，電力發展“十三五”規劃要求，“提升電源側智能化水平，加強傳統能源和新能源發電的廠站級智能化建設”，智慧電廠開始被越來越多的發電企業提上日程。
智慧電廠建設需要解決哪些問題、實現哪些價值、達到哪些建設目標，以及如何建設？隨著多年實踐與探索，這些問題迎刃而解。
“智能化是手段，最終還要服務於電廠更安全、可靠、經濟、環保、高效的運行目標。” 閆計棟表示，國華京燃熱電整個智能電廠項目落地後，設備可靠性和機組效率明顯提升，運行、檢修成本得以降低，經濟效益可觀。“經過測算，2017年電廠整體降低發電成本0.01255元/千瓦時，人工成本每年節約3000萬元以上。僅‘一鍵啟停’一項，每年就可節約752萬元。”
此外，技術手段的豐富，也大大降低了制度落實的難度。“目前很多企業面臨一個問題，即企業有很多制度和標準，也花巨資建設和維持信息化系統，但就是落地難，企業管理呈現‘兩層皮’。” 朗坤智慧科技股份有限公司產品經理康建輝介紹，該公司將企業標準和制度同業務系統融合，在系統建設初期優化業務流程，將標準落實到部門、崗位和具體工作中。目前，朗坤智慧在江蘇國信集團打造的標準化管控平臺已接入15家電廠，涉及700個部門以及1402萬千瓦的裝機。
“智慧化”不會一蹴而就
針對智慧電廠落地的關鍵技術方向，華志剛將三維數字化放在了首位。
“在設計階段，實現三維虛擬電廠設計，集成數字化檔案信息核實試運行數據。同時，將數字化仿真應用於電廠全壽期各個階段，可以為重要過程階段設計方案的制定和優化提供重要支撐。”華志剛介紹，“電廠建成投運後，通過建立與設備實體特徵相一致的數字孿生體，可以確保機組長週期安全運行，結合電廠三維可視化平臺，實現設備狀態跟蹤和風險管控。”
除了三維數字化技術外，華志剛還列舉了包括大數據、物聯網、計算機視覺、智能控制、智能燃料等眾多關鍵技術方向。“智慧電廠涉及的技術應用類型很多，在數據、安全、生產、經營四大部分，涉及80多種主要功能。但一個電廠不是要把所有功能都用上，應該根據需要，從中選擇適合自身運行特點的不同應用模塊進行重點建設。”
對此，閆計棟也認為，智能電廠建設不能一蹴而就，需要循序漸進。“2015年我們電廠投產後，後續仍在逐年進行優化提升。”
華志剛指出，智慧電廠建設的遠期目標，應該是在所有火電廠實現智能發電關鍵技術的全面應用。“包括人工智能、機器人、先進測量與控制技術等在安全、生產和經營領域得到廣泛應用和推廣，並通過智能化建設，實現電站無人化智能巡檢與主集控的少人甚至無人值守。”
智能機器人受青睞
值得注意的是，多位專家在論壇發言中對智能機器人在電廠巡檢、維修中的潛力寄予厚望。
國電青山熱電設備管理部主任助理高暢介紹：“據統計，2018年全國有近60%的燃煤電廠非計劃停運事故是由鍋爐‘爆管’引起。鍋爐水冷壁的清洗檢查和缺陷處理，對於保障電廠長週期連續穩定運行，減少‘非停’十分必要。”
燃煤電廠鍋爐面臨的安全威脅不止於此。高暢指出，2014年其所在電廠完成低氮燃燒改造後，鍋爐兩側牆的水冷壁腐蝕情況愈發嚴重，鍋爐水冷壁基本處於“逢停必修”“逢停必換管”的狀況。“此外，出於經濟性考慮配煤摻燒，在鍋爐燃燒器區域也出現了不同程度的結焦，這些問題都給鍋爐安全運行帶來了隱患。”
為解決這一問題，用於水冷壁管道清潔、探傷的智能機器人成為各發電企業獨立攻關或與其他廠商合作研發的新熱點。“以機器人為載體，結合大數據、人工智能等技術，打造智能巡檢，可以提升巡檢效率和設備可靠性，幫助電廠實現降低運維成本的目標。”康建輝說。
史河科技運營總監姜雨介紹，史河科技研發的火電鍋爐檢測機器人，可以實現在水冷壁表面自由爬行，並通過機器人攜帶的攝像頭對微觀和宏觀兩個視角的圖像同時進行實時監測，將畫面回傳到後臺供檢測人員觀察。“目前產品經過三輪迭代，機器人體積更小、重量更輕，移動速度和檢測效率都得到了提升。” 姜雨表示，機器人可以實現檢測探傷、清灰除膠以及部分維護功能，不僅能夠在垂直平面上自由移動，還可以大範圍翻越鍋爐內壁的遮掩角，越障能力和適應範圍都得到大幅提升。
