從點(diǎn)到面完善燃料智能化管理系統(tǒng)

蔡 蓉

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

0 引言

隨著電力體制改革的不斷深化，國內(nèi)大型發(fā)電集團(tuán)都在全力探索新的燃料智能化管理模式，以達(dá)到燃料全過程精細(xì)化管理的目標(biāo)，確保入廠煤、入爐煤和庫存煤量、質(zhì)、價(jià)數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠，實(shí)現(xiàn)燃料成本的實(shí)時(shí)、可控。

燃料成本是火電企業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵，須從企業(yè)層面通過創(chuàng)新管理才能適應(yīng)新時(shí)期不斷發(fā)展的需要。在“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”中，須進(jìn)一步規(guī)范管理、提升增效能力，才能贏得電力市場營銷主動(dòng)權(quán)。

1 摻燒管理存在的問題

某電廠兩臺(tái)百萬機(jī)組于2010 年建成投產(chǎn)，該廠不斷轉(zhuǎn)變經(jīng)營思路，精益摻燒管理，在降控燃料成本方面取得了較好成效。該廠摻燒經(jīng)濟(jì)煤種比例達(dá)61.88%，節(jié)約燃料成本突破1個(gè)億。但在圍繞以摻燒要效益，降控燃料成本這個(gè)核心目標(biāo)過程中，該廠也遇到以下幾個(gè)問題：

1)摻配方案經(jīng)濟(jì)性無法量化，摻配調(diào)整靈活性不夠

電廠MIS 系統(tǒng)燃料管理模塊無價(jià)格指標(biāo)，對摻燒的經(jīng)濟(jì)性判斷基本基于人工計(jì)算，摻配方案經(jīng)濟(jì)性評估和方案優(yōu)選需多部門協(xié)同，造成效率低下，且一個(gè)摻配方案制定后就長時(shí)間執(zhí)行，不再根據(jù)燃煤性價(jià)比進(jìn)行調(diào)整，靈活性不夠。

2)庫存供應(yīng)保障能力制約了摻燒比例的進(jìn)一步提升

兩臺(tái)機(jī)組平均每天消耗1.5萬t煤，各煤種的消耗變化較快。信息的滯后使電廠管理人員無法及時(shí)掌握煤場煤量、質(zhì)、價(jià)情況，致使采購供應(yīng)無法及時(shí)跟隨變動(dòng)，庫存動(dòng)態(tài)管理經(jīng)常出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)煤種供應(yīng)不足的情況，極大制約了摻燒工作的提升。

3)摻配方案落實(shí)流程復(fù)雜，效率低、易出錯(cuò)

摻配方案由運(yùn)行專業(yè)制定。值長依據(jù)方案發(fā)出取煤指令，燃料作業(yè)人員手工錄入取煤情況。整個(gè)流程依靠人工完成，環(huán)節(jié)多、效率低、易出錯(cuò)，使運(yùn)行分析無法一目了然。

為解決以上問題，該廠引入了數(shù)字智能化解決方案，搭建一套燃料智能化管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)管理的提升。

2 燃料智能化管理系統(tǒng)主要模塊及功能

通過燃料智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)，電廠可實(shí)現(xiàn)從煤采購計(jì)劃、調(diào)運(yùn)、入廠、庫存、摻配和入爐全過程量、質(zhì)、價(jià)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和流轉(zhuǎn)顯示，實(shí)現(xiàn)燃料管理全過程數(shù)據(jù)集成。

燃料智能化管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)四個(gè)目標(biāo)：①提升煤場庫存供應(yīng)保障能力；②實(shí)現(xiàn)摻配方案及取煤指令的自動(dòng)生成（可人工修改）；③實(shí)現(xiàn)入爐成本實(shí)時(shí)分析；④制定基于摻燒和庫存情況下的采購方案并及時(shí)調(diào)整。通過這四個(gè)目標(biāo)，全面提升電廠經(jīng)濟(jì)煤種摻燒效率，進(jìn)一步降低燃料成本費(fèi)用，提高電廠盈利能力。

系統(tǒng)主要包括以下模塊：

1)數(shù)字化煤場模塊

數(shù)字化煤場模塊主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)清晰顯示入庫、庫存和出庫煤的位置、量、質(zhì)、價(jià)、溫度、存放時(shí)間；

(2)根據(jù)庫存和來煤情況，明確堆煤方案并跟蹤執(zhí)行情況和反饋信息；

(3)根據(jù)摻燒方案和加倉方式，生成取煤方案并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)入爐煤計(jì)量和執(zhí)行情況反饋；

(4)根據(jù)摻燒方案和未來進(jìn)煤計(jì)劃，對庫存動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行預(yù)警，保證摻燒供應(yīng)。動(dòng)態(tài)庫存管理是電廠自行研發(fā)的管理工具，可實(shí)現(xiàn)從采購到摻燒的可視化連接；

(5)對煤場量、質(zhì)、價(jià)進(jìn)行三維圖和二維圖的直觀展示，便于煤場管理分析。

2)智能摻燒管理模塊

智能摻燒管理模塊主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)建立摻配模型數(shù)據(jù)庫

根據(jù)設(shè)計(jì)、專家實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)及歷史燃燒經(jīng)驗(yàn)，建立多個(gè)符合鍋爐燃燒的摻配模型，為摻配方案的優(yōu)選提供比例依據(jù)。

(2)制定摻配目標(biāo)

根據(jù)每班負(fù)荷計(jì)劃制定摻配所要達(dá)到的熱值目標(biāo)和環(huán)保目標(biāo)，并根據(jù)目標(biāo)選定摻配模型，即摻配比例。

(3)摻配優(yōu)選規(guī)則定義

根據(jù)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)三原則定義優(yōu)選規(guī)則，根據(jù)質(zhì)量、溫度、價(jià)格、存煤時(shí)間、存煤量等指標(biāo)在摻燒方案中的約束條件定義優(yōu)先級別，達(dá)到按實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)摻燒目標(biāo)的動(dòng)態(tài)管理。

(4)摻配方案形成

有三種方式生成摻配方案：

●系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷計(jì)劃、摻配目標(biāo)、摻配優(yōu)選規(guī)則自動(dòng)給出建議，選擇系統(tǒng)建議并輔以人工干預(yù)；

●完全由人工自定義；

●引用歷史經(jīng)驗(yàn)庫并輔以人工干預(yù)。

3)入爐煤摻燒經(jīng)濟(jì)效益分析模塊

入爐煤摻燒經(jīng)濟(jì)效益分析模塊主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)實(shí)現(xiàn)入爐煤標(biāo)煤價(jià)的實(shí)時(shí)顯示

通過入爐煤摻燒量、質(zhì)、價(jià)的實(shí)時(shí)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)入爐煤標(biāo)煤價(jià)的實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)每班、每日入爐煤標(biāo)煤價(jià)統(tǒng)計(jì)分析，跟蹤并分析不同摻燒方案對入爐煤標(biāo)煤價(jià)的影響，從而快速判斷摻燒方案的優(yōu)劣。

(2)實(shí)現(xiàn)周、月、年入爐煤標(biāo)煤價(jià)統(tǒng)計(jì)分析

通過入爐煤標(biāo)煤價(jià)周、月、年的分析統(tǒng)計(jì)，為不同周期采購計(jì)劃的制定提供數(shù)據(jù)支持。

4)經(jīng)濟(jì)采購管理模塊

經(jīng)濟(jì)采購管理模塊主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)采購計(jì)劃尋優(yōu)

以最優(yōu)配煤方案為依據(jù)指導(dǎo)燃煤采購,根據(jù)最佳煤場結(jié)構(gòu)和發(fā)電量，總結(jié)出最佳采購組合，輔以廠內(nèi)費(fèi)用、計(jì)劃目標(biāo),核算出最終入爐煤綜合標(biāo)煤單價(jià)。

(2)采購和調(diào)運(yùn)計(jì)劃調(diào)整

根據(jù)摻燒需求和庫存動(dòng)態(tài)預(yù)警，及時(shí)調(diào)整采購和調(diào)運(yùn)方案，保證摻燒煤的庫存供應(yīng)。

3 燃料智能化管理系統(tǒng)建設(shè)成果

燃料智能化管理系統(tǒng)以科學(xué)摻燒經(jīng)濟(jì)煤種為基礎(chǔ)，借助數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示機(jī)組燃煤系統(tǒng)運(yùn)行情況、即時(shí)入爐煤價(jià)格、精確控制燃煤給卸、堆放、摻配上煤、摻燒比例等，基本達(dá)到對入爐煤種與煤價(jià)的全息管控，極大提升了庫存供應(yīng)保障能力和摻燒經(jīng)濟(jì)性，降控燃料成本進(jìn)一步增強(qiáng)。

1)通過煤場數(shù)字化建設(shè)，建立了科學(xué)的煤場模型。以三維圖形化方式直觀展示煤場進(jìn)、耗、存煤狀態(tài)，保證堆取煤位置、煤量、上煤目標(biāo)的獲取與記錄，提高了合理存取的效率，最終提高庫存調(diào)整效率，使摻燒和庫存堆取達(dá)到最優(yōu)。

經(jīng)濟(jì)煤種摻燒導(dǎo)致煤場自燃現(xiàn)象多發(fā)。數(shù)字化煤場可縮短煤種儲(chǔ)存時(shí)間，并可定期監(jiān)控煤種自燃趨勢。自數(shù)字化煤場建設(shè)后，煤炭自燃次數(shù)減少50%左右，有效降低了煤炭在堆放過程中的熱損失。煤場全年損耗僅3.3‰，遠(yuǎn)低于5‰的年度控制目標(biāo)。

2)燃料智能化管理系統(tǒng)綜合了進(jìn)煤、煤場存煤、機(jī)組不同負(fù)荷運(yùn)行工況、環(huán)保排放指標(biāo)等邊界條件，并通過大量燃燒試驗(yàn)和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了按煤量、質(zhì)、價(jià)智能確定的最優(yōu)配煤方案。此外，通過長期摻燒數(shù)據(jù)的收集，可建立一套行之有效、快速響應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益比選模型，真正實(shí)現(xiàn)精益摻燒。該項(xiàng)目另一個(gè)亮點(diǎn)是利用現(xiàn)有電子皮帶秤和燃料設(shè)備，通過軟件實(shí)現(xiàn)了分倉計(jì)量，提升了經(jīng)濟(jì)性評估響應(yīng)速度。

3)通過燃料智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)，全面提升管理水平，助力經(jīng)濟(jì)煤種摻燒，降控煤價(jià)和燃料成本。煤炭市場變化越來越頻繁，經(jīng)濟(jì)煤種種類和性價(jià)比也在不斷變化，而智能化管理系統(tǒng)可提高對市場變化的響應(yīng)速度。智能化管理系統(tǒng)結(jié)合鍋爐燃燒安全和環(huán)保指標(biāo)等約束條件，對經(jīng)濟(jì)煤種摻燒比例進(jìn)行尋優(yōu)，制定出某個(gè)時(shí)段的摻燒方案。根據(jù)此方案，得出燃煤采購比例，從而實(shí)現(xiàn)以利潤貢獻(xiàn)度為導(dǎo)向的摻燒和采購閉環(huán)管理。通過燃料智能化管理系統(tǒng)的成本分析，尋找摻燒過程中的弱點(diǎn)并制定相應(yīng)措施，為采購和摻燒成本提供最優(yōu)決策。預(yù)計(jì)電廠摻燒比例可從2016年的62%提高至90%以上，節(jié)約燃料成本5 000萬元左右。

4 燃料智能化管理系統(tǒng)下一步建設(shè)方向

燃料智能化管理系統(tǒng)一期建設(shè)主要是把燃料管理全流程中的煤量、質(zhì)、價(jià)數(shù)據(jù)集成到一個(gè)系統(tǒng)，并通過圖表進(jìn)行集中展示，制定科學(xué)摻配方案和經(jīng)濟(jì)性評估工作。一期只涉及軟件開發(fā)，無硬件部分。

下一步建設(shè)方向：

1)安裝斗輪機(jī)取煤定位裝置并開發(fā)相應(yīng)軟件，實(shí)現(xiàn)煤場無人化管理，即從摻燒方案、加倉方案、取煤指令和取煤入爐全過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2)加入度電成本分析模塊，集成發(fā)電量、耗煤量、入爐煤標(biāo)煤價(jià)和煤耗等數(shù)據(jù)，對電力市場競價(jià)上網(wǎng)提供全面的成本分析支持。

從燃料精益化管理到智能化系統(tǒng)建設(shè)，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)煤從入廠地到入爐燃燒全流程數(shù)據(jù)覆蓋、重要數(shù)據(jù)可視化等，最終實(shí)現(xiàn)度電成本分析、科學(xué)經(jīng)濟(jì)摻配，從而有效降控成本，為企業(yè)競價(jià)上網(wǎng)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為全面完成經(jīng)營任務(wù)做出貢獻(xiàn)。