全过程智能自动化控制与生产系统的研究荣获2016年度电力行业技术市场金桥项目一等奖

一、本项目提出的背景

根据《智慧北京行动纲要》文件要求，大力推进信息化与工业化融合，北京京桥热电有限责任公司积极响应国家和北京市政府的号召，以建设具有高度智能化为目标、采用清洁能源为动力，建设具有示范意义的绿色可持续发展的新型城市“智慧电厂”。“智慧电厂”作为“智慧城市、智慧北京”的重要组成部分，为城市发展提供清洁动力和能源，智能控制，无人干预，保障民生，融入社区的一种先进理念。我公司的“智慧电厂”全业务流程智能生产及管理体系通过应用一系列先进的控制技术、同时融入现代的管理思想、旨在解决火力发电厂管理粗放、发电能耗高、设备自动化水平低，运行人员多的现状，最终实现火力发电厂智能化的生产和管理，减少人力操作，降低发电能耗、使机组时刻运行在最佳状态。

二、本项目的技术水平

本项目使机组过程控制及生产管理过程标准化，同时降低发电企业运行成本及机组维护成本。实现机组自动控制全工况、全流程自动投入、机组纯凝、抽凝、背压、全切工况自动切换、发电设备生产运行无人干预自动运行等关键生产控制技术；同时对机组正常运行实现精细化管理，对机组运行各个环节均建立数学分析模型，对机组效率、损耗、燃机轰鸣喘振、燃烧效率等进行量化分析，并提供在线计算的能力，为机组保持在最优出力工况运行提供控制建议；建立生产检修全流程管理控制系统，提高设备维护水平，构建了全业务流程智能生产及管理体系，真正实现“智慧电厂”的建设目标。2014-2015年，年直接经济收益可达到1500万元，间接性经济和社会收益更是不可忽视的。

本课题研究成果对于正处在规划阶段和在建阶段的电厂乃至整个发电供热行业生产控制系统的建设方面都具有示范、推进和指导意义。该成果提升了我公司的核心竞争力，有利于带动整个发电供热行业“两化融合”的发展，实现“中国智控”，成为推动整个价值产业链发展的中流砥柱和领航旗舰。

三、本项目的经济效益

    （1）提升机组运行自动化水平，节约发电气耗

    通过控制逻辑实现将机组启、停操作标准化、规范化。全自动并退气减少运行人员误操作发生概率，使每次机组启停过程可控时间更为准确，缩短启动时间，依据机组标准运行工况优化策略，实现机组经济最大化运行控制。根据2014年的生产统计数据核算后，机组发电气耗比设计之初降低了0.007标立方米/千瓦时，按照发改委核定年发电量37.71亿千瓦时，可优化运行工况经统计约占年发电量的20%，以燃气价格2.83元/标立方米计算，年节约发电燃料费约1494.1万元。根据2015年的生产统计数据核算后，机组发电气耗比设计之初降低了0.0145标立方米/千瓦时，按照发改委核定年发电量37.71亿千瓦时，可优化运行工况经统计约占年发电量的20%，以燃气价格3.06元/标立方米计算，年节约发电燃料费约3346.4万元。

    （2）采用动态负荷上限，避免电网考核

    根据燃机带负荷特性通过数学模型计算，采用实际实验数据进行出力修正，得到燃机带负荷出力上限，数据传输至华北网调，使华北电网更加准确掌握机组带负荷能力，实现电网经济性调度，在两个细则AGC调节性能考核指标中比同类电厂更具备竞争能力，以月度华北电网AGC平均考核0.5PN电量，采用动态AGC负荷出力上限调度后，可避免30%的考核电量，以每度电0.65元/千瓦时计算，2014年节约考核电量费用65万，2015年节约考核电量费用264万，同时实现华北电网经济性调度。

    （3）合理安排检修计划，节约机组维护经费

    充分利用生产管理信息系统和物资管理系统，合理安排消缺和检修，保持设备健康水平，预计节约检修维护费用1%，按照年检修维护费用7000万元计算，年节约检修维护费用70万元。

四、本项目的社会效益

本课题研究成果对于正处在规划阶段和在建阶段的电厂乃至整个发电供热行业生产控制系统的建设方面都具有示范、推进和指导意义。该成果提升了我公司的核心竞争力，有利于带动整个发电供热行业“两化融合”的发展，实现“中国智控”，成为推动整个价值产业链发展的中流砥柱和领航旗舰。

五、本项目的创新点

（1）国内首家西门子二拖一燃气-蒸汽联合循环供热发电机组，实现无人工干预，整套燃气-蒸汽发电供热机组从辅助设备循环水开始，至发电机并网带至满负荷运行为止的的全工况、全过程的智能自动化控制（包括锅炉省煤器上水自动排空、运行过程中的主汽和再热汽全自动并、退汽控制和全过程旁路系统自动控制及汽机运行纯凝、抽凝、背压工况自动切换控制技术的研究、设计优化和应用）。

（2）控制系统最优控制策略自动实现AGC上限动态设定（通过多参数曲线拟合数学模型，结合不同环境温度下的变负荷试验得出实际机组负荷出力上限与环境温度等相关的关系函数，对收到的AGC负荷指令根据燃机最大出力进行实时计算修正，得出动态AGC负荷上限值），复杂工况转换中的两台燃机并列运行时的负荷自动分配、使机组在最佳安全经济状态运行、降低机组故障率和发电能耗、自动控制污染物达标排放，

（3）“智能化、信息化”两化技术的高度融合，实现电厂智能运营和精细化管理，通过对机组运行各个环节均建立的数学分析模型，在线进行机组效率、损耗、燃机轰鸣喘振、燃烧效率等量化分析和在线计算后，保持机组最优出力工况运行。

六、本项目的知识产权

发明专利2项：

燃气蒸汽联合循环机组的并汽方法，授权号：ZL201410287420.2；

电厂机组处理方法与控制装置，授权号：ZL201410123731.5。

实用新型专利3项：

电厂联合循环系统的控制设备，授权号：ZL201420160494.5；

一种锅炉省煤器排空装置，授权号：ZL201520583638.2；

温度测量装置，授权号：ZL201420106300.3。

七、本项目的获奖情况

l  2013-08-20《智能生产系统及安全应用一体化示范工程》项目获得北京市国资委国资预算资金支持企业两化融合示范项目一等奖金；

l  《华北电网燃气蒸汽联合循环电厂经济调度方案的研究与应用》项目获得中国电力建设协会科技成果三等奖；

l  《智慧电厂”全工况运行智能生产及管理系统》项目获得中国电力建设协会科技成果一等奖；

l  《“二拖一 ”燃气蒸汽联合循环机组全自动并、退汽技术的研发与应用》项目获得中国电力建设协会科技成果三等奖。