百萬(wàn)級(jí)機(jī)組燃煤電廠智慧化策略分析

陳 義

（國(guó)能神福（石獅）發(fā)電有限公司，福建 泉州 362700）

引言

火電產(chǎn)業(yè)，作為一個(gè)技術(shù)密集型企業(yè)，對(duì)當(dāng)前方興未艾的新興信息技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)敏感度不夠，改革和改造的內(nèi)生動(dòng)力不足，錯(cuò)過(guò)了“工業(yè)4.0”時(shí)代的第一班車(chē)。傳統(tǒng)的火電廠廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)中，基于實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用，主要包括針對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的廠級(jí)性能計(jì)算和耗差分析，保存在實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)中大量的歷史數(shù)據(jù)并未被充分利用。如何通過(guò)智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中抽取出影響系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的信息，為現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)和運(yùn)行管理提供更加科學(xué)的判斷依據(jù)，將是火力發(fā)電企業(yè)的研究方向[1]。

1 傳統(tǒng)電力行業(yè)面臨的問(wèn)題

1.1 生產(chǎn)管理方面，精準(zhǔn)管理難以實(shí)現(xiàn)，好壞全憑個(gè)人技術(shù)

當(dāng)前發(fā)電企業(yè)，在全社會(huì)人口老齡化、人力資源成本不斷上升、人才流動(dòng)不斷加快等問(wèn)題的共同作用下，設(shè)備管理的問(wèn)題尤其突出，尤其當(dāng)前全面推行的點(diǎn)檢定修管理，因?yàn)橹鲗?dǎo)點(diǎn)檢定修成敗與否的主要因素是技術(shù)人員的技術(shù)能力，因此，該項(xiàng)制度能否在企業(yè)中成功推廣并熟練運(yùn)用，對(duì)生產(chǎn)管理人員和技術(shù)人員的管理能力、專業(yè)素質(zhì)都提出了極高的要求。而設(shè)備管理依托的運(yùn)行分析、劣化分析、臺(tái)賬管理、計(jì)劃管理以及缺陷分析等，都面臨相應(yīng)的問(wèn)題。事實(shí)上，在各基層企業(yè)中，均存在“管理困境——資金缺乏——管理困難加劇——資金愈發(fā)困難”的惡性循環(huán)。

1.2 企業(yè)管理方面，管理負(fù)擔(dān)不斷加重，機(jī)構(gòu)臃腫效率低下

隨著國(guó)企改革的深化，企業(yè)管理不斷地向集團(tuán)化、精細(xì)化和規(guī)范化方向發(fā)展。但是，現(xiàn)實(shí)的困境是，企業(yè)各方面職能機(jī)構(gòu)不斷增多、管理人員不斷增加，管理效率卻不斷降低，這從集團(tuán)公司、能源監(jiān)管辦近幾年來(lái)推進(jìn)的各種巡視、檢查、標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)、全面風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)估及“四不兩直”檢查的通報(bào)中就可以看出來(lái)，基層企業(yè)陷于“檢查——發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——再檢查”死循環(huán)中，集團(tuán)公司、分公司疲于檢查，而基層企業(yè)不堪重負(fù)，甚至產(chǎn)生了嚴(yán)重的抵觸情緒[2]。

1.3 發(fā)展戰(zhàn)略方面，制約因素不斷增多，轉(zhuǎn)型需求日趨明顯

2018 年3 月6 日，十三屆全國(guó)人大一次會(huì)議上所做政府報(bào)告明確指出：退出煤炭產(chǎn)能1.5 億t 左右，淘汰關(guān)停環(huán)保不達(dá)標(biāo)的30 萬(wàn)kW 以下煤電機(jī)組，火電機(jī)組的生存空間將極大被壓縮。根據(jù)中國(guó)社會(huì)科學(xué)院的研究論證，到2050 年，中國(guó)火力發(fā)電的構(gòu)成將降至發(fā)電量的50%以下。因此，發(fā)電企業(yè)、尤其是火電企業(yè)的轉(zhuǎn)型壓力巨大，企業(yè)轉(zhuǎn)型、搬遷或者停產(chǎn)、破產(chǎn)，將造成的人員安置和資產(chǎn)轉(zhuǎn)移，問(wèn)題尤其復(fù)雜。

2 “智慧化策略”用于當(dāng)前發(fā)電企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2016 年2 月29 日，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中明確指出了要促進(jìn)能源和信息的深度融合。應(yīng)該看到，“智能發(fā)電、智慧電廠”的構(gòu)建是發(fā)電企業(yè)提升管理、提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新舉措，同時(shí)也是將管理與當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)高度融合的成果[3]。

2015 年8 月7 日9 時(shí)58 分，國(guó)家能源集團(tuán)北京燃?xì)鉄犭姟岸弦弧睓C(jī)組順利通過(guò)168 h 試運(yùn)行，煙塵、二氧化硫排放均為零，氮氧化物排放質(zhì)量濃度為7 mg/m3，廠界噪聲達(dá)到Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。作為國(guó)家能源集團(tuán)首個(gè)“智能電站”示范項(xiàng)目，此項(xiàng)目從頂層設(shè)計(jì)到工程建設(shè)過(guò)程中，認(rèn)真落實(shí)國(guó)家能源集團(tuán)建設(shè)一鍵啟停、無(wú)人值守、全員值班的信息化電站，建設(shè)低碳環(huán)保、技術(shù)領(lǐng)先、世界一流的數(shù)字化電站，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠創(chuàng)造價(jià)值、建筑物傳承文化，建設(shè)現(xiàn)代工業(yè)藝術(shù)品等一系列建設(shè)理念，該項(xiàng)目擁有“一鍵啟停、無(wú)人值守、全員值班、一體化平臺(tái)、三維全景、智能巡檢和智能票務(wù)”等開(kāi)創(chuàng)性理念，成為了國(guó)內(nèi)智能化程度最高、用人最少、環(huán)保零排放的綠色生態(tài)電廠。

縱觀當(dāng)前現(xiàn)有“智慧電廠”概念只能作為“工業(yè)4.0”概念在電廠生產(chǎn)流程中的簡(jiǎn)單運(yùn)用，而集成化地實(shí)現(xiàn)發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)的全過(guò)程管理，甚至黨務(wù)管理，才是“智慧電廠”建設(shè)要實(shí)現(xiàn)的終極目標(biāo)。

2.1 生產(chǎn)管理方面，管理和分析全自動(dòng)化，消除差錯(cuò)

生產(chǎn)管理中，針對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程的各種要素，建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，生產(chǎn)運(yùn)行所需要的任何數(shù)據(jù)和產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)都統(tǒng)一存儲(chǔ)、主動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)安排、智能計(jì)劃，借助必要的智能終端設(shè)備，與值班人員和設(shè)備人員進(jìn)行交互，人、機(jī)、環(huán)、管有效統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)兼顧指標(biāo)效率、人力最省、環(huán)境友好、本質(zhì)安全。

2.1.1 建立設(shè)備大數(shù)據(jù)平臺(tái)，系統(tǒng)狀態(tài)一目了然

對(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行普查和測(cè)繪，收集設(shè)備信息，包括生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、投運(yùn)日期時(shí)間、驗(yàn)收情況及各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)等數(shù)據(jù)，全部納入大數(shù)據(jù)平臺(tái)，同時(shí)利用移動(dòng)終端，將設(shè)備出現(xiàn)缺陷狀況、缺陷處理流程、消缺情況、消缺責(zé)任人以及再次出現(xiàn)問(wèn)題的情況全部錄入，從而使得全廠實(shí)現(xiàn)唯一而無(wú)缺的設(shè)備臺(tái)賬。

2.1.2 充分利用數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)運(yùn)行分析和設(shè)備狀態(tài)檢修

有了囊括設(shè)備歷史的數(shù)據(jù)平臺(tái)，結(jié)合通過(guò)DCS傳輸?shù)倪\(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)基于設(shè)備說(shuō)明書(shū)或者運(yùn)行、檢修規(guī)程編制的精確算法，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)、全狀態(tài)的設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化，結(jié)合之前的檢修情況，向值班人員和設(shè)備管理人員提出預(yù)警或者提示。使得運(yùn)行分析和設(shè)備劣化分析進(jìn)入自動(dòng)化階段，破解當(dāng)前完全依靠制度管理和技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行分析和劣化分析的管理漏洞。

2.1.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化，符合便捷、快速、唯一的要求

同樣利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將全廠所有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)字化裝訂和存儲(chǔ)。一方面利用系統(tǒng)閉鎖，將不符合規(guī)程的操作強(qiáng)制閉鎖于DCS，避免操作失誤。另一方面，利用手持終端設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)人員快速查閱、檢索的要求。而且由于云平臺(tái)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)源唯一，避免了不同版本的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程流通造成的操作失誤，大大簡(jiǎn)化了技術(shù)管理工作。

2.1.4 人員行為精準(zhǔn)控制，簡(jiǎn)便易行兼顧安全效率

改變傳統(tǒng)紙質(zhì)兩票管控難的問(wèn)題，將兩票電子化，實(shí)現(xiàn)源唯一。操作人員在經(jīng)過(guò)上級(jí)審核后，使用手持終端（或者手機(jī)），執(zhí)行兩票操作，借用手持終端的錄音拍照功能，操作開(kāi)始同步錄音，嚴(yán)格順序操作，不執(zhí)行完成第一步操作就無(wú)法執(zhí)行下一步，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)掃碼、NFC 打點(diǎn)或拍照確認(rèn)，由“人防”轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹挤馈薄?/p>

2.1.5 引入智能巡檢機(jī)器人，增強(qiáng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理水平

針對(duì)電廠開(kāi)發(fā)的智能巡檢機(jī)器人已具備紅外測(cè)溫、激光測(cè)振、聲音檢測(cè)、氣體檢測(cè)、智能識(shí)別和視頻檢測(cè)等功能，它能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)24 h 值班監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)搭載的高清攝像頭，對(duì)表計(jì)類進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別、讀取、記錄和分析，對(duì)設(shè)備跑、冒、滴、漏異常狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)電機(jī)、水泵類設(shè)備通過(guò)激光測(cè)振、測(cè)溫元件及時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)警，保證生產(chǎn)安全、穩(wěn)定。

2.2 企業(yè)管理方面，完善系統(tǒng)規(guī)范行為，提升效率

真正的智慧電廠，不能只著眼于智慧化的設(shè)備和生產(chǎn)管理，企業(yè)資本運(yùn)行、經(jīng)營(yíng)行為、企業(yè)文化甚至黨建工作也是不可割舍的有機(jī)組成部分，與設(shè)備和生產(chǎn)管理密不可分。因此，基于“工業(yè)4.0”的智慧電廠，一定不能避開(kāi)企業(yè)管理的問(wèn)題，僅僅強(qiáng)調(diào)技術(shù)管理。

2.2.1 人力資源管理正規(guī)化，高效公平

將全體人員（包括外來(lái)勞務(wù)）信息全體錄入統(tǒng)一的管理系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了人員資料和檔案的全電子化，通過(guò)手持終端，將人員各項(xiàng)培訓(xùn)、考試、工作表現(xiàn)、成績(jī)和榮譽(yù)等各種相關(guān)數(shù)據(jù)全部納入，經(jīng)過(guò)智能分析系統(tǒng)，構(gòu)建細(xì)致到個(gè)人的職業(yè)要素的分析平衡表，更易于進(jìn)行人力資源分析和人力資源調(diào)配。

2.2.2 工作任務(wù)流程清晰，責(zé)任落實(shí)更簡(jiǎn)便易行

借助人力資源檔案，可以將全廠的工作任務(wù)和設(shè)備管理分成工作任務(wù)流和設(shè)備管理區(qū)塊，通過(guò)進(jìn)一步完善責(zé)任劃區(qū)，將工作和設(shè)備責(zé)任細(xì)化到個(gè)人，真正做到“物勒工名”，徹底完善責(zé)任制，做到凡事有人管、出事有人負(fù)責(zé)。

2.2.3 規(guī)章制度系統(tǒng)化，進(jìn)入機(jī)器“管人”時(shí)代

借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)，輔助于手持終端和其他外置設(shè)備，將規(guī)章制度納入工作流中，違反規(guī)章制度，則相應(yīng)的工作流根本無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，從而避免了人為失誤造成的各項(xiàng)違規(guī)問(wèn)題，同時(shí)，由于將監(jiān)督職能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮酉到y(tǒng)監(jiān)督，徹底解決了我們現(xiàn)在為了避免責(zé)任不落實(shí)或者規(guī)章不執(zhí)行，而設(shè)立多個(gè)職能部門(mén)進(jìn)行監(jiān)督，又設(shè)立上級(jí)監(jiān)督部門(mén)來(lái)監(jiān)督基層職能部門(mén)工作，機(jī)構(gòu)超臃腫、管理死循環(huán)的問(wèn)題。

3 “工業(yè)4.0”實(shí)現(xiàn)的困難和效費(fèi)比

雖然“工業(yè)4.0”前景美好，但是也應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到真正實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”（智慧電廠）面臨的技術(shù)和資金困難，要堅(jiān)定信心，依賴轉(zhuǎn)型取得預(yù)期的高效費(fèi)比。

3.1 面臨的困難和解決策略

3.1.1 資金耗費(fèi)大，應(yīng)充分發(fā)揮集團(tuán)化優(yōu)勢(shì)稀釋風(fēng)險(xiǎn)

據(jù)初步核算，實(shí)現(xiàn)智慧電廠全套硬件和軟件費(fèi)用，耗資超過(guò)5000 萬(wàn)，對(duì)于單個(gè)發(fā)電企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)異于沉重負(fù)擔(dān)，而且效費(fèi)比并不高。因此，應(yīng)充分發(fā)揮集團(tuán)化優(yōu)勢(shì)，集合全集團(tuán)人力和財(cái)政資源，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，完成后迅速向系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行推廣，稀釋研發(fā)費(fèi)用，共享技術(shù)成果?；蛘吲c其他具有相關(guān)技術(shù)和資金的高技術(shù)公司共同組建科技公司，一方面將比較成熟的信息技術(shù)引進(jìn)來(lái)，另一方面引進(jìn)資金、稀釋風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 信息設(shè)備維護(hù)量增大，改變企業(yè)技術(shù)版圖

基于信息技術(shù)的“工業(yè)4.0”，會(huì)增加大量的信息和通訊設(shè)備，而且，信息設(shè)備運(yùn)行的好壞，直接影響到企業(yè)的正常運(yùn)作。因此，除研發(fā)人員外，企業(yè)必須配置大量信息技術(shù)人員，負(fù)責(zé)系統(tǒng)和設(shè)備的維護(hù)，形成一個(gè)龐大的信息專業(yè)隊(duì)伍，徹底改變企業(yè)的技術(shù)版圖。企業(yè)的管理思維、模式和側(cè)重點(diǎn)將發(fā)生極大的變化，需要各級(jí)管理人員真正解放思想，適應(yīng)這樣的改變。

3.2 效費(fèi)比的初步核算

在“智慧電廠”領(lǐng)域進(jìn)行思考和研究期間，曾委托專業(yè)人員行測(cè)算，實(shí)現(xiàn)完全的“智慧電廠”管理系統(tǒng)，需要的資金投入至少5 000 萬(wàn)元，其中硬件投入在1 200 萬(wàn)元。不考慮后期成立專業(yè)公司獲得的推廣費(fèi)用。

3.2.1 集團(tuán)化解決方案，稀釋成本

借用集團(tuán)化手段，研發(fā)成本由500 個(gè)廠平攤，則每廠成本為：（5 000-1 200）/500+1 200=1 207.6 萬(wàn)元。

3.2.2 產(chǎn)生效益分析

加入集團(tuán)化推進(jìn)，產(chǎn)生的效益分為效益提升、人力資源成本下降及科技進(jìn)步效益等方面。

效率提升由煤耗測(cè)算，按照《國(guó)家能源集團(tuán)2020年社會(huì)責(zé)任報(bào)告》，國(guó)家能源集團(tuán)2020 年供電煤耗比2019 年供電煤耗煤耗下降1 g/（kW·h），國(guó)家能源集團(tuán)2020 年發(fā)電量為9 828 億kW·h，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)按照800 元/t 測(cè)算。按照500 個(gè)廠推行。

煤耗效率提升：1×9 828×108×800×10-6/500=157.25 萬(wàn)元。

人力資源利用率上升20%，節(jié)省用工20%，集團(tuán)按照32 萬(wàn)人測(cè)算，平均工資8 萬(wàn)元，可實(shí)現(xiàn)提效：20%×8×320 000/100=5 120 萬(wàn)元。

科技進(jìn)步效益無(wú)法估算。

通過(guò)分析可見(jiàn)，效益潛力巨大。充分利用國(guó)家政策和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持正確的方向，同時(shí)充分注重上層領(lǐng)導(dǎo)溝通和對(duì)基層員工進(jìn)行動(dòng)員，堅(jiān)定信心，消除風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)企業(yè)及時(shí)跨入“工業(yè)4.0”時(shí)代。

4 結(jié)語(yǔ)

“智慧電廠”是通過(guò)采用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息與管理信息的智慧化，實(shí)現(xiàn)人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和管理方法的集成，并具備智能化、一體化、可觀測(cè)、可互動(dòng)和自學(xué)習(xí)等能力。本文通過(guò)概念簡(jiǎn)介、形勢(shì)分析以及效費(fèi)測(cè)算，充分論證了基于“工業(yè)4.0”的智慧電廠在傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型中的主導(dǎo)地位，得出了大有可為的結(jié)論。但是，我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)企業(yè)轉(zhuǎn)型和改革的復(fù)雜性和困難度。因此，一方面我將更進(jìn)一步對(duì)智慧電廠進(jìn)行研究，另一方面，利用智慧電廠解決方案蘊(yùn)含的系統(tǒng)化思維方式，小步慢跑、積水成河，向智慧電廠方面逐步靠攏、分步實(shí)現(xiàn)。