電廠的智能變革

黃征宇

華電集團山東萊州公司是我國首家智能化電廠，這座電廠是一個高度智能化的創(chuàng)新型發(fā)電項目，按照智能化和生態(tài)電廠的理念，百萬千瓦超超臨界機組采用三維數(shù)字化設(shè)計運營，單機容量最大，設(shè)計煤耗全國領(lǐng)先，項目不占耕地資源和淡水資源，廢水零排放。而智能化電站的最大優(yōu)點在于可以實現(xiàn)一鍵啟動、無人值守。目前華電集團已在東南沿海規(guī)劃建設(shè)句容、江門等智能化電廠。未來10年，智能電網(wǎng)加上這種智能化電站的規(guī)模化應(yīng)用開發(fā)，將推動我國發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

綠色發(fā)展新范本

誰說水火不能相容？在山東萊州，華電通過創(chuàng)新，把火電站和水電站建在一個廠里，既優(yōu)化利用了資源，又實現(xiàn)了兩種性格迥異的發(fā)電方式的完美融合。2012年11月，這樣一座由華電投資建設(shè)的我國首座智能化生態(tài)電廠在山東萊州投產(chǎn)發(fā)電，規(guī)劃裝機容量8臺100萬千瓦超超臨界機組，首臺投產(chǎn)機組裝機容量105萬千瓦，設(shè)計發(fā)電煤耗268.5克/千瓦時，年發(fā)電量110億千瓦。

作為我國循環(huán)經(jīng)濟利用的一個典范工程，該電廠最大的亮點，就是投資近2000萬元將機組循環(huán)水排水口改為水輪發(fā)電機房，安裝2臺800千瓦小型水輪發(fā)電機，依靠排水帶動水輪機發(fā)電，每年可多發(fā)電700萬度，相當(dāng)于在火電廠里建起了水電站。電廠計劃將水電機組所發(fā)電力接入低壓廠用電系統(tǒng)，可供1600臺辦公空調(diào)同時運行，相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)煤2000噸。

隨著循環(huán)經(jīng)濟的興起，對于循環(huán)經(jīng)濟這副牌要怎么打，華電在萊州項目上可謂“有所為有所不為”，在“生態(tài)”和“智能”兩個細節(jié)上做足了功夫。整個項目通過54項優(yōu)化設(shè)計，降低工程造價1.4億元；兩座涼水塔被節(jié)省出來上馬海水淡化裝置不爭當(dāng)?shù)匾坏嗡粌勺鶊A形封閉式煤場，相比露天條形煤場投資生生多了一個億。華電萊州電廠總經(jīng)理董鳳亮表示：“這樣做既避免了萊州大風(fēng)導(dǎo)致的揚塵，又避免了煤的損耗，于社會有利，于企業(yè)也有利，這筆錢花得值。”

華電萊州電廠利用海灣灘涂鹽堿地建成，不占用土地。機組發(fā)電用水一部分來自廠區(qū)安裝的兩臺海水淡化裝置，每小時淡化海水90噸；另一部分來自離電廠35公里外的萊州市污水處理廠，每小時提供中水300噸，作為鍋爐的補給水源。廠區(qū)內(nèi)生產(chǎn)生活產(chǎn)生的廢水全部通過回收系統(tǒng)處理成中水用于廠區(qū)綠化，而每天機組發(fā)電之后產(chǎn)生的大約3000噸煤灰與粉塵集中儲運后賣給建材企業(yè)。

就連鍋爐的循環(huán)水他們都想到了，利用循環(huán)水排水口到海平面的3米落差，安裝2臺800千瓦小型水力發(fā)電機，每年可多發(fā)電880萬度，相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)煤2400噸。鍋爐出來的循環(huán)水通過水輪機發(fā)電，水的勢能被利用之后，再也無力對海岸造成沖蝕，保護了一方海洋生態(tài)。但與以往在海里建設(shè)消力池相比，這樣做增加了1200萬元的投資。

而萊州電廠的“智能”，則體現(xiàn)在其先進設(shè)施全部依靠三維數(shù)字化設(shè)計實現(xiàn)，通過將物理實體與數(shù)字模型的結(jié)合，實現(xiàn)百萬千瓦超超臨界機組從設(shè)計到退役全生命周期的信息的三維立體化、可視化和在線管控，為傳統(tǒng)電廠的生產(chǎn)管理指出了新的發(fā)展方向。

“智能化”新方向

走進華電集團山東萊州公司，各種花草和樹木長勢喜人，很有特色的建筑錯落有致地鑲嵌其中，乳白色的鍋爐鋼架、藍白相間的煙囪格外雄偉。和傳統(tǒng)火電廠的周圍灰蒙蒙的天，大大的煙囪排放著黑黑的煙完全不同。

這樣一座電廠的先進設(shè)施全部依靠三維數(shù)字化設(shè)計予以實現(xiàn)。該公司總經(jīng)理董鳳亮介紹，萊州火電項目通過利用三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，將物理實體與數(shù)字模型完美結(jié)合，實現(xiàn)從機組設(shè)計到退役全生命周期的信息做到三維化、可視化和在線管控。該設(shè)計技術(shù)的實際應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)的平面二維圖設(shè)計模式，使設(shè)計過程更加生動形象，實際工作中累計解決206處設(shè)計碰撞，甚至達到“零誤差率”。此外，隨著工程的完工、設(shè)備物資信息和檢修程序文件的錄入，模型中所包含的信息更加全面、詳實、直觀、準(zhǔn)確，可全過程指導(dǎo)設(shè)計、安裝、設(shè)備技術(shù)管理工作，實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營的信息智能化。

走進電廠運行控制中心，大屏幕上顯示出當(dāng)前機組運行各個角落的實時監(jiān)控情況，包括爐膛內(nèi)的燃燒情況都能做到一目了然，一臺百萬機組只需要兩個人坐在電腦前就能盡在掌握。此外，圓形封閉料場安裝了防止煤炭自燃的自動感溫裝置，哪里溫度高，系統(tǒng)就會自動對焦對存在隱患處進行噴水降溫處理。

“這項技術(shù)對生產(chǎn)的輔助作用非常強大，有助于拆分各系統(tǒng)、建筑和設(shè)備，詳細查找每一個閥門的材質(zhì)甚至內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其是隱蔽工程、電氣查線、設(shè)備備品，不需翻大量的圖紙，只要一臺筆記本電腦即可。”工程技術(shù)人員告訴記者。

為實現(xiàn)管理的精益、高效，公司從改善環(huán)境、提高效率出發(fā)，推行了全廠弱電一體化，建立以計算機通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為平臺，對全廠會議、一卡通、閉路電視及安防系統(tǒng)實現(xiàn)了空間智能化管理。目前，萊州發(fā)電公司員工376人，人均勞動生產(chǎn)率居華電集團首位。

董鳳亮介紹，智能化電站的最大優(yōu)點在于可以實現(xiàn)一鍵啟動、無人值守。在水電行業(yè)，“自動化、信息化、智能化電廠建設(shè)”已成為業(yè)內(nèi)人士的熱門話題。自動化、信息化、智能化電廠，即是在無人介入的條件下，自動獲得電站運行相關(guān)信息和設(shè)備健康狀況信息，以電站設(shè)施可靠性和電網(wǎng)運行安全性為中心，準(zhǔn)確地滿足流域水情和電網(wǎng)負荷調(diào)度要求，實現(xiàn)電站社會效益與經(jīng)濟效益的最優(yōu)。

自動化、信息化、智能化電廠以“無人值班（少人值守）”模式為基礎(chǔ)，以通信平臺為支撐，以“數(shù)據(jù)采集自動化、信息預(yù)測精確化、調(diào)度決策最優(yōu)化、運行控制一體化”為特征，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，從而達到可靠、安全、高效、經(jīng)濟運行的目標(biāo)。這將成為目前我國電廠轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的新方向。

據(jù)了解，智能化水電站即是在無人介入的條件下，自動獲得電站運行相關(guān)信息和設(shè)備健康狀況信息，以電站設(shè)施可靠性和電網(wǎng)運行安全性為中心，準(zhǔn)確地滿足流域水情和電網(wǎng)負荷調(diào)度要求，實現(xiàn)電站社會效益與經(jīng)濟效益的最優(yōu)。智能化電廠以“無人值守（少人值班）”模式為基礎(chǔ)，以通信平臺為支撐，以“數(shù)據(jù)采集自動化、信息預(yù)測精確化、調(diào)度決策最優(yōu)化、運行控制一體化”為特征，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，從而達到可靠、安全、高效、經(jīng)濟運行的目標(biāo)。我國在上世紀(jì)90年代中期引入“無人值守”的概念，隨著計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，“無人值守（少人值班）”在我國水電廠逐步得到推廣。近年來，隨著流域梯級開發(fā)和計算機監(jiān)控技術(shù)的成熟、自動化組件智能化的提高，呈現(xiàn)出流域梯級電站集中調(diào)度與水電廠“無人值守”運行模式相結(jié)合的發(fā)展態(tài)勢。