從點到面完善燃料智能化管理系統

蔡 蓉

上海上電漕涇發電有限公司

0 引言

隨著電力體制改革的不斷深化，國內大型發電集團都在全力探索新的燃料智能化管理模式，以達到燃料全過程精細化管理的目標，確保入廠煤、入爐煤和庫存煤量、質、價數據的真實、準確、可靠，實現燃料成本的實時、可控。

燃料成本是火電企業核心競爭力的關鍵，須從企業層面通過創新管理才能適應新時期不斷發展的需要。在“轉方式、調結構”中，須進一步規范管理、提升增效能力，才能贏得電力市場營銷主動權。

1 摻燒管理存在的問題

某電廠兩臺百萬機組于2010 年建成投產，該廠不斷轉變經營思路，精益摻燒管理，在降控燃料成本方面取得了較好成效。該廠摻燒經濟煤種比例達61.88%，節約燃料成本突破1個億。但在圍繞以摻燒要效益，降控燃料成本這個核心目標過程中，該廠也遇到以下幾個問題：

1)摻配方案經濟性無法量化，摻配調整靈活性不夠

電廠MIS 系統燃料管理模塊無價格指標，對摻燒的經濟性判斷基本基于人工計算，摻配方案經濟性評估和方案優選需多部門協同，造成效率低下，且一個摻配方案制定后就長時間執行，不再根據燃煤性價比進行調整，靈活性不夠。

2)庫存供應保障能力制約了摻燒比例的進一步提升

兩臺機組平均每天消耗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掌握煤場煤量、質、價情況，致使采購供應無法及時跟隨變動，庫存動態管理經常出現經濟煤種供應不足的情況，極大制約了摻燒工作的提升。

3)摻配方案落實流程復雜，效率低、易出錯

摻配方案由運行專業制定。值長依據方案發出取煤指令，燃料作業人員手工錄入取煤情況。整個流程依靠人工完成，環節多、效率低、易出錯，使運行分析無法一目了然。

為解決以上問題，該廠引入了數字智能化解決方案，搭建一套燃料智能化管理系統來實現管理的提升。

2 燃料智能化管理系統主要模塊及功能

通過燃料智能化管理系統的建設，電廠可實現從煤采購計劃、調運、入廠、庫存、摻配和入爐全過程量、質、價的實時數據采集和流轉顯示，實現燃料管理全過程數據集成。

燃料智能化管理系統主要實現四個目標：①提升煤場庫存供應保障能力；②實現摻配方案及取煤指令的自動生成（可人工修改）；③實現入爐成本實時分析；④制定基于摻燒和庫存情況下的采購方案并及時調整。通過這四個目標，全面提升電廠經濟煤種摻燒效率，進一步降低燃料成本費用，提高電廠盈利能力。

系統主要包括以下模塊：

1)數字化煤場模塊

數字化煤場模塊主要實現以下功能：

(1)清晰顯示入庫、庫存和出庫煤的位置、量、質、價、溫度、存放時間；

(2)根據庫存和來煤情況，明確堆煤方案并跟蹤執行情況和反饋信息；

(3)根據摻燒方案和加倉方式，生成取煤方案并自動實現入爐煤計量和執行情況反饋；

(4)根據摻燒方案和未來進煤計劃，對庫存動態變化進行預警，保證摻燒供應。動態庫存管理是電廠自行研發的管理工具，可實現從采購到摻燒的可視化連接；

(5)對煤場量、質、價進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現以下功能：

(1)建立摻配模型數據庫

根據設計、專家實驗、現場實驗及歷史燃燒經驗，建立多個符合鍋爐燃燒的摻配模型，為摻配方案的優選提供比例依據。

(2)制定摻配目標

根據每班負荷計劃制定摻配所要達到的熱值目標和環保目標，并根據目標選定摻配模型，即摻配比例。

(3)摻配優選規則定義

根據安全、環保、經濟三原則定義優選規則，根據質量、溫度、價格、存煤時間、存煤量等指標在摻燒方案中的約束條件定義優先級別，達到按實際情況實現摻燒目標的動態管理。

(4)摻配方案形成

有三種方式生成摻配方案：

●系統根據負荷計劃、摻配目標、摻配優選規則自動給出建議，選擇系統建議并輔以人工干預；

●完全由人工自定義；

●引用歷史經驗庫并輔以人工干預。

3)入爐煤摻燒經濟效益分析模塊

入爐煤摻燒經濟效益分析模塊主要實現以下功能：

(1)實現入爐煤標煤價的實時顯示

通過入爐煤摻燒量、質、價的實時運算，實現入爐煤標煤價的實時顯示，實現每班、每日入爐煤標煤價統計分析，跟蹤并分析不同摻燒方案對入爐煤標煤價的影響，從而快速判斷摻燒方案的優劣。

(2)實現周、月、年入爐煤標煤價統計分析

通過入爐煤標煤價周、月、年的分析統計，為不同周期采購計劃的制定提供數據支持。

4)經濟采購管理模塊

經濟采購管理模塊主要實現以下功能：

(1)采購計劃尋優

以最優配煤方案為依據指導燃煤采購,根據最佳煤場結構和發電量，總結出最佳采購組合，輔以廠內費用、計劃目標,核算出最終入爐煤綜合標煤單價。

(2)采購和調運計劃調整

根據摻燒需求和庫存動態預警，及時調整采購和調運方案，保證摻燒煤的庫存供應。

3 燃料智能化管理系統建設成果

燃料智能化管理系統以科學摻燒經濟煤種為基礎，借助數字化，實現實時顯示機組燃煤系統運行情況、即時入爐煤價格、精確控制燃煤給卸、堆放、摻配上煤、摻燒比例等，基本達到對入爐煤種與煤價的全息管控，極大提升了庫存供應保障能力和摻燒經濟性，降控燃料成本進一步增強。

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

經濟煤種摻燒導致煤場自燃現象多發。數字化煤場可縮短煤種儲存時間，并可定期監控煤種自燃趨勢。自數字化煤場建設后，煤炭自燃次數減少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‰，遠低于5‰的年度控制目標。

2)燃料智能化管理系統綜合了進煤、煤場存煤、機組不同負荷運行工況、環保排放指標等邊界條件，并通過大量燃燒試驗和調整，實現了按煤量、質、價智能確定的最優配煤方案。此外，通過長期摻燒數據的收集，可建立一套行之有效、快速響應的經濟效益比選模型，真正實現精益摻燒。該項目另一個亮點是利用現有電子皮帶秤和燃料設備，通過軟件實現了分倉計量，提升了經濟性評估響應速度。

3)通過燃料智能化管理系統的建設，全面提升管理水平，助力經濟煤種摻燒，降控煤價和燃料成本。煤炭市場變化越來越頻繁，經濟煤種種類和性價比也在不斷變化，而智能化管理系統可提高對市場變化的響應速度。智能化管理系統結合鍋爐燃燒安全和環保指標等約束條件，對經濟煤種摻燒比例進行尋優，制定出某個時段的摻燒方案。根據此方案，得出燃煤采購比例，從而實現以利潤貢獻度為導向的摻燒和采購閉環管理。通過燃料智能化管理系統的成本分析，尋找摻燒過程中的弱點并制定相應措施，為采購和摻燒成本提供最優決策。預計電廠摻燒比例可從2016年的62%提高至90%以上，節約燃料成本5 000萬元左右。

4 燃料智能化管理系統下一步建設方向

燃料智能化管理系統一期建設主要是把燃料管理全流程中的煤量、質、價數據集成到一個系統，并通過圖表進行集中展示，制定科學摻配方案和經濟性評估工作。一期只涉及軟件開發，無硬件部分。

下一步建設方向：

1)安裝斗輪機取煤定位裝置并開發相應軟件，實現煤場無人化管理，即從摻燒方案、加倉方案、取煤指令和取煤入爐全過程實現自動化。

2)加入度電成本分析模塊，集成發電量、耗煤量、入爐煤標煤價和煤耗等數據，對電力市場競價上網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建設，運用現代技術手段，實現煤從入廠地到入爐燃燒全流程數據覆蓋、重要數據可視化等，最終實現度電成本分析、科學經濟摻配，從而有效降控成本，為企業競價上網提供實時、準確的數據，為全面完成經營任務做出貢獻。