火电厂级智能燃煤系统建设解决方案及相关技术进展

搭建燃煤系统工业互联网平台，产业工业互联网要融合到产业深层去，真正融入到场景当中去。要实现智能感知、智能巡检、智能诊断、智能预警、智能调度、智能寻优、智能决策、智能控制等功能，这个过程当中需要不断探讨、不断优化、不断适应新的技术，不断根据技术选择适合电厂的最优方案，这才是电厂的工作人员、电厂相关的科技公司和电厂相关的服务人员做的整合。

——华电电力科学研究院有限公司首席研究员、博士、教授级高工王群英

为快速适应新形势下发展要求，精准把握行业发展趋势，引领行业方向，促进新技术、新成果和新产品在智慧电厂领域的转化应用，华北电力大学技术转移转化中心与上海电力大学技术转移中心、中国华电集团有限公司生产技术部、中关村华电能源电力产业联盟等单位于2020年9月27-28日在上海联合举办“2020年智慧电厂论坛（第一期）”。北极星电力网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

华电电力科学研究院有限公司首席研究员、博士、教授级高工王群英作题为《火电厂级智能燃煤系统建设解决方案及相关技术进展》的演讲。

以下为发言实录：

华电电科院是属于中央直属的研究院，我们研究院里面承担整个公司技术监督、技术服务、科研的任务。院里的人员构成拥有新能源、环保季度、智能能源、火电能效平台等9个集团的技术中心，设有院士工作战、博士后工作站等，具有CMA、特检、工程咨询甲级、调试特级、工程设计乙级等20余项资质。我们电科院现有员工1070人，平均年龄35岁，博士55人、硕士555人，硕士占比已经超过60%，还有教授等正高级专家技术人才。

我们知道各位同仁都来自于火电厂和向钻技术的一线，智能燃煤现场的情况实际上我们都很清楚，我们在燃煤电厂里面燃料环节的设备非常陈旧，我们做智能燃煤过程中要关注很多情况。

第一点，我们要清楚认识到设备的情况和智能技术端口的结合，能不能把智能技术应用到端口当中去，我们要进行好好的调研，哪些端口适应于现在的技术，哪些端口我们需要升级改造，或者是对一些传感器进行定位、安装等等，这是第一个要定位的，数据采集非常困难。

想要智能没有数据，没有详细的数据分析，我们所谓的技术共享平台，底层的传感器、设备没有办法进行收集，没有收集就没有办法进行大数据分析等等。

建模等重要的设备情况，我们对整个设备进行梳理，端口适不适合进行智能化，什么样的家底要清楚，这样才可以给智能电厂合理的解决方案。

厂级把进厂验收的量和质这块做得相当不错了，我们要清楚地知道验收只是其中一个很小的环节，我们最大的问题是安全隐患，未来真正要实现智能电厂需要的数据不仅仅是量，还需要质。

第二，电厂存在各种各样的企业，每个数据作为孤立的烟囱，我就负责进口和出口，计划有计划的燃料数据，运行有运行的，各个平台的数据不交流也不互通。第一个在现场调研的时候我们清楚，给各部门工作带来很大的困扰，多的话一天要重复输入3-4套相同的数据，这样何谈智能？我每天在反复的数据输入和录入，这个东西不能给我带来生产上的集约，只能浪费时间。部门的数据整合和时效性数据价值的挖掘也是我们关注的重点。这块在各个电厂不要把智能燃煤不要理解为智能入厂和智能验收，我们要进行设备的摸底和整合。

整个的数据，后边一般来讲电厂都会有入场、设备管理、定期年检等等。数据的采集、数据收集来讲，各个数据员之间是孤立的，

还有第二点，也是高校老师不太熟悉的。为什么智能燃煤数据拿出来，不能想当然认为谁控制谁，全程毫无空间，毫无感染的智能燃煤管控系统，其实跟电厂的分区有关。电厂分成三个区：

1、智能控制区，这个对电厂非常重要，所有数据反馈给电厂，都可以随意控制电厂的主体设备和主体参数。

2、非控制区。

3、信息服务和管理区。

这三个区数据是递增的，你没有办法让我控制底层数据，怎么让我控制智能燃煤？安全角度来讲数据必须分区，这个事情也是在建立智能燃料体系的时候注意的问题，哪一些可以直接控制设备的，哪一些经过认为模型来回的训练，训练可靠了可以导入到生产制造区的。这是我们注重的问题，因为高校的老师理论水平非常高，建模水平非常高，但是现场有些模型不能用于生产区的。这是我们从数据安全、数据整体的联动，包括未来要实现整个燃料环节是没有人去介入或者是人为干扰的，这些必须在建设的时候考虑进去。

不光是设备底层，数据孤岛的连接，数据分区和跨区需要中间传递，用什么样的手段认为把断点连接起来，这才是建立智能燃煤需要做的。

作为我们电科院，实际上我们面临火电厂或者是面对的火箭厂不是第一的一种，有火车煤、汽车煤、海运煤等。我们所有的模型不可能针对单一的电厂来用。我现在的理念，不单单是电科院的力量，应该把这个模型作为行业灵活服务的模型。我涉及到几部分可以灵活组装。这样的数据包括作用，所有模型的建模和功能的子模块，并不一定是电科院自己建造的，我们需要提标准、提技术规范，我们希望专业的人做专业的事，但是你必须符合现场，符合现场的客观设备、现场的客观需求。这个过程中我们可以按照框好的技术规范，我们叫技术服务的库也好，技术服务的银行库也好。

未来可以以技术服务费、平台管控、技术管控的形式，把相对的利益和对系统的升级放到这样的数据库里面，我们叫功能库。这样我就可以面对不同的电厂选择不同的模块，设计好一定的技术规范和技术标准之后进行组装。

通俗来讲，如果我把智能燃煤做成一个统一的规范和规准的时候，把里面所有需求的子模块、功能模块放到我功能库里面去。不同电厂可以根据不同的情况，包括几个主要的模块，我们进行组装来满足这个电厂和这个设备的情况下，底层的客观情况，实现灵活的技术服务。

当然这个事情不是电科院一家能做的，我也相信各位同行、各位同仁，也不是一家能把所有技术整合的。

一个区域、一个集团有多少不同的智能燃煤解决方案，我们行业缺少技术准则、技术解决方案，我们不停定标准，不停在去做。不要忘了，智能每三个月更新一次，每半年淘汰一批，这样来算，无论你对市场追得多么紧，一家公司都很难追踪到技术进步的角度。

技术在我们火电行业外面，中国的智能产业、技术已经取得了很长足的进展，但我们火电行业不熟悉。为什么外面技术进步来呢？因为他对火电行业不熟悉。需要我们懂火电、懂燃料、懂生产的人不停关注技术。那可能吗？我们现场的任务已经非常重了。

所以需要我们电科院，需要专注于技术和火电对接的同仁包括同行，需要现有的技术引入到火电里面来，形成一个平台里面，更好为智能燃煤服务，这是我们建设面对不同的电厂，面对不同的业务模块，不同的地层现状实现的功能，这也是我们目前在做的。

也就是相当于我们都认为底端的设备需要把所有的设备都集成到我们一个平台上来的，并不是所有的数据弄出来以后，用一个统一的模型，不能把所有的模型应用于不同的场景、不同的厂。

我针对自己底层场景和设备，把该有的传感器安装到位了，每个场景功能模块不一样的时候，安装场景是不一样的。如果是这样，利用工业互联网的概念，用数据处理、边缘分析，想用这个概念应用到智能燃煤，其实每个场景、每个电厂里面，不同背景下建的模型都是不一样的。

换句话说，智能燃煤的建设，即使所有的技术用的都是一样的，也要一厂一策，不要认为一套系统可以放任四海皆准，所有的厂家都用一套系统去套，不可以。一旦把底层的数据、底层传感器都收集上来，我们建独有的模型，更适合电厂现阶段发展的模型。有些数据很好，但是不适合这个电厂，就不是很好、很合适的。

不光要考虑技术本身，还要考虑经济效益，别忘了电厂要盈利的，不是说越先进的技术都要一股脑都用到我电厂上，不是这样。第一可以分阶段，第二可以分过程、分场景，可以安全不同场景建设我们电厂用的，我电厂都是计划进行，智能燃煤是非常重要的，有人说为什么你建的智能燃煤要4千多万？7千多万？我建这么多你短期之内能给我回来吗？

这是我们底层、做技术都会问到的。我觉得2千万差不多，我给你4千万干什么呢？2千万建设这些东西不可能，你想要多高端都可以做到，你能给我那么多钱吗？我拿多少钱办多少事，分阶段、分步骤、分流程解决我智能化的事情。

要规划，电厂第一批建好的费用第二批推倒重来，这部分的经费使用得非常没有效率。

智能燃煤包括智能燃煤里面重要的环节智能燃煤，智能锅炉、智能燃煤气机、水气蒸干所有的系统都需要，我们在过程当中吸取教训，把别人的经验好的应用到我们的规划当中去。

这是具体的解决方案，我们把底层实时、非实时、ERP、现场PLC、DCS，有些人说要进行设备诊断，这个里面要做的无非就是这么几个类型，怎么把它运行到你的场景里面去，实际上需要有非常专业的人做非常专业的规划才可以。

因为昨天也听了很多设备、进展，我今天稍微泼泼冷水，哪些技术当中存在什么问题，我们需要去做的是什么？技术有两面性，我们做科研的，科研要有一定的宽容度，要有一定对技术的容纳度和适应性的，这个里面不论技术多先进都有适应性，首先要告诉我这个技术的缺陷是什么，考虑它的优点是什么？能不能其他人或者是其他力量把这个缺陷克服掉，如果说技术的缺陷，一直在说这个技术多好，但是它没有缺陷，那是不可能的。

按照目前为止电厂，做的比较多是海运电厂，这个卸船机人下不来要分两步，比较好的师傅在上面可以看到，三分之一的位置根据他的经验一踩一合把经验固化到里面去了。

对于目前为止人还不能完全脱离这套系统，人想下来目前是个难题。这块我们也希望和抓斗的卸船机沟通过相应的技术进展，都说能够实现远程控制，目前为止实现不了。未来有没有可能实现，我们也在做所谓的图像视觉、图像诊断、图像构造等等，相对来说还是比较负责的。卸船机，要做无人驾驶的卸船机目前是实现不了的。

另外一个船运媒，海上定量，外围不靠近岸的这边无人机是可以实现的，因为靠近船岸空间比较狭小，我们想做爬臂机器人，把图像显示在系统里面。因为我们没有权限，我们只能跟第三方认可的工作，这是这两块的进展。

还有火车的这块，火车翻车机进去的时候是不停的，厂里目前做的时候，是人把解勾和挂钩人来做，车不停非常危险。技术目前可以实现智能的这块。也就是说什么意思呢？下面这个能够有这样一个设备，能把卸和搭用智能的形式去做。这个技术我们认为基本已经成熟，所以做的话可以考虑它。这个技术的进展目前停留在这个位置，对人员安全和伤害最低的位置上。

汽车煤入厂，包括开厂之前，所有之间的检测、包括对视频验收这块相对做得比较成熟。

用到的技术目前来说没有新技术的介入，还是用的无线射频、红外传感、二维码这些等等，没有多过引入新的技术，相当比较成熟，没有什么可说的。

这是做的设备集成，值得说的是燃料验收，全自动的制样系统和采样，以机器人为核心的。厂里用得比较多的是单采样点的设备系统，对于这个厂而言不可能是一种煤，这个设备对煤种有特定适应性的。换句话说，这个电厂煤对水分，对其他易燃的煤会有很多问题，这已经是第五代研发，目前为止对煤种适应性不是特别好。

这样一套厂里适应不了是不是要有两套、三套、四套、五套，美其名曰提高生产率，但是煤种不停在变，对煤的适应性不是很好。

另外一个是工业机器人为主的，优点能够适应不同煤种，不同煤种、不同气氛、不同特点锁定情况下可以分煤种测定参数，刚开始效率比较高，这个技术成不成熟，可以跟厂家沟通一下。这两类是目前为止电厂相对来说倾向于用的，两类各有优缺点。单一煤种，煤相对稳定可以用这种，煤种比较多的话，做的时候还是要小心一些。

还有就是气动传输没有什么好说的，自动采样没有什么好说的。自动化这块，机器手这块你也可以考虑一下，也谈不上什么机器手的机器人，就是样品从这个设备挪到那个设备上去。如果人手多可以考虑。

下面涉及到煤厂，都在说煤厂的堆取料机，无非就是智能堆和智能取，智能堆和智能取就是无人。用的技术一般是这样的，要构建三维的点云，要用激光等等其他的。这个煤厂条件发生了变化。

在煤厂目前用的是激光扫描仪、红外可见光，现在是红外和可见光相融合，不光对表面煤之外还可以定位，以前知道这个地方着火了，但是找不到在哪里。解决的是这个问题。

另外煤厂封闭情况下，有硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等等，有对烟气体探测的团结。这个煤什么时候用效率最高，热损失最低，这是要对煤种的性能特别了解才可以做到。

然后是煤厂的钢结构应力传感器，现在煤厂要求封闭，封闭钢结构的应力传感非常重要。

这块是最多的巡检机器人，昨天很多厂家也在做的，我们想知道的，想和各位沟通的问题，这个巡检机器人，目前为止我们整个巡检说到几个：

第一视频。

第二气体。

第三噪音。

工作人员到现场做的时候根据设备的声响判断问题。巡检机器人带来的是视频和气体传感器。我在现场巡检，会要求巡检机器人每两小时、每小时巡检一下。充电成了问题，我想让它工作它停了，供电系统是要关注的事情。巡检机器人不是万能的，所有功能的功能性和传感器的可行性，这样可以用位移和振动传感器实施，巡检机器人上还是不上，取决于你关注的点是什么？

你说你想找着火点，是不是加温度传感器就可以了，我就想实现整个的巡检机器人，我觉得从我功能上就是要加，成本的同时要考虑到局限性。

充电包括放电目前为止有需要去开发或者是需要去拓展。

目前为止，因为昨天也在说，智能电厂离不开3D构造，我们在智能燃煤这一块需要的是保证人的安全和设备的安全，在人的安全的时候，我希望人在巡检过程中，整个燃料系统过程中要在安全的位置，我知道在哪是安全的。对人移动的点要准确定位。

3D这块用UWB技术比较多，准确定位基准比较OK，但是狭小的空间内是漂移的，是定不准的，你想用UWB的技术，狭小空间漂移需要什么解决方案？这个要关注。一般我们是用一维的摄像头辅助。这个每个有自己的优点和局限性。每个技术都有自己应用的盲区，盲区内与什么技术相配合是解决方案。

剩下实际上到了输煤皮带，输煤皮带在厂里发生事故就非常严重。我们为了避免这一块有相关技术跟着，问题也会有。

第一，在整个皮带这块的诊断上面更多是视觉诊断，我用视觉或者是光、物理的情况反射它。第一皮带有没有跑偏，我们要做相应的技术。电厂设备比较多，突发性皮带跑偏包括堵煤，多发生的时候我是建议去装的。

第一个实质的线性光源，就是煤堆切角对应的斜线，如果偏就堵，没偏就不堵。

下面是皮带光源，不偏在这条线，一旦偏了这边有刻度，宽到多少发生什么的时候造成皮带跑偏，这个有相应的标准和数据库对着的。

还有异物这一块，煤上面传过来异物会造成局部设备的磨损和带来其他不确定性的因素，这块我们要及时拿走。目前这个设备都有，值不值得装，需要现场的环境来衡量，技术进展能够实现。

说到现在，我们构建的是电厂的数据中台，就是电厂所有的燃料数据要在同一个平面上去操作，这些燃料涉及到的设备，涉及到所有的参数。我不可能生产区分析，也不可能第二区分析，一般都是信息管理区分析它。分析完以后怎么样做这个事情，怎么样控制现场，我们要在数据中台落到管理当中去。这就是我们提的燃料、设备、数据管理一体化平台。

实际上我们说了这么多，我们要把燃料和锅炉更好结合起来。煤厂中所有的煤整合起来，科学的整煤方案达到科学、高效、环保、经济。

顺序可能不一样，有的电厂关注安全，有的电厂关注环保，有的既安全又得环保。有的我安全、环保没有问题，煤种相对单一，他可能关注的就是经济。不管哪一层为准，最后只有一个点，就是让锅炉安全、高效的运行。

智能掺烧，这是我们燃料煤最终的目的。

我们要搭建燃煤系统工业互联网平台，这是我们国家提倡的，产业工业互联网要融合到产业深层去，不是新概念上去炒作，要真正融入到场景当中去，用不同的智能技术。真正的工业互联网平台有几个部分。要实现智能感知、智能巡检、智能诊断、智能预警、智能调度、智能寻优、智能决策、智能控制等功能。这个过程当中需要我们不断探讨、不断优化、不断适应新的技术，不断根据技术选择适合电厂的最优方案，这才是电厂的工作人员和电厂相关的科技公司和电厂相关的服务人员做的整合，不要以为新的技术出来就可以无条件应用上去，必须对现场整体了解情况下充分设计、考虑、规划，才可以实现高效的智能燃煤。

（来源：北极星电力网，如需转载请完整转载全文不允许删减）