从点到面完善燃料智能化管理系统

蔡 蓉

上海上电漕泾发电有限公司

0 引言

随着电力体制改革的不断深化，国内大型发电集团都在全力探索新的燃料智能化管理模式，以达到燃料全过程精细化管理的目标，确保入厂煤、入炉煤和库存煤量、质、价数据的真实、准确、可靠，实现燃料成本的实时、可控。

燃料成本是火电企业核心竞争力的关键，须从企业层面通过创新管理才能适应新时期不断发展的需要。在“转方式、调结构”中，须进一步规范管理、提升增效能力，才能赢得电力市场营销主动权。

1 掺烧管理存在的问题

某电厂两台百万机组于2010 年建成投产，该厂不断转变经营思路，精益掺烧管理，在降控燃料成本方面取得了较好成效。该厂掺烧经济煤种比例达61.88%，节约燃料成本突破1个亿。但在围绕以掺烧要效益，降控燃料成本这个核心目标过程中，该厂也遇到以下几个问题：

1)掺配方案经济性无法量化，掺配调整灵活性不够

电厂MIS 系统燃料管理模块无价格指标，对掺烧的经济性判断基本基于人工计算，掺配方案经济性评估和方案优选需多部门协同，造成效率低下，且一个掺配方案制定后就长时间执行，不再根据燃煤性价比进行调整，灵活性不够。

2)库存供应保障能力制约了掺烧比例的进一步提升

两台机组平均每天消耗1.5万t煤，各煤种的消耗变化较快。信息的滞后使电厂管理人员无法及时掌握煤场煤量、质、价情况，致使采购供应无法及时跟随变动，库存动态管理经常出现经济煤种供应不足的情况，极大制约了掺烧工作的提升。

3)掺配方案落实流程复杂，效率低、易出错

掺配方案由运行专业制定。值长依据方案发出取煤指令，燃料作业人员手工录入取煤情况。整个流程依靠人工完成，环节多、效率低、易出错，使运行分析无法一目了然。

为解决以上问题，该厂引入了数字智能化解决方案，搭建一套燃料智能化管理系统来实现管理的提升。

2 燃料智能化管理系统主要模块及功能

通过燃料智能化管理系统的建设，电厂可实现从煤采购计划、调运、入厂、库存、掺配和入炉全过程量、质、价的实时数据采集和流转显示，实现燃料管理全过程数据集成。

燃料智能化管理系统主要实现四个目标：①提升煤场库存供应保障能力；②实现掺配方案及取煤指令的自动生成（可人工修改）；③实现入炉成本实时分析；④制定基于掺烧和库存情况下的采购方案并及时调整。通过这四个目标，全面提升电厂经济煤种掺烧效率，进一步降低燃料成本费用，提高电厂盈利能力。

系统主要包括以下模块：

1)数字化煤场模块

数字化煤场模块主要实现以下功能：

(1)清晰显示入库、库存和出库煤的位置、量、质、价、温度、存放时间；

(2)根据库存和来煤情况，明确堆煤方案并跟踪执行情况和反馈信息；

(3)根据掺烧方案和加仓方式，生成取煤方案并自动实现入炉煤计量和执行情况反馈；

(4)根据掺烧方案和未来进煤计划，对库存动态变化进行预警，保证掺烧供应。动态库存管理是电厂自行研发的管理工具，可实现从采购到掺烧的可视化连接；

(5)对煤场量、质、价进行三维图和二维图的直观展示，便于煤场管理分析。

2)智能掺烧管理模块

智能掺烧管理模块主要实现以下功能：

(1)建立掺配模型数据库

根据设计、专家实验、现场实验及历史燃烧经验，建立多个符合锅炉燃烧的掺配模型，为掺配方案的优选提供比例依据。

(2)制定掺配目标

根据每班负荷计划制定掺配所要达到的热值目标和环保目标，并根据目标选定掺配模型，即掺配比例。

(3)掺配优选规则定义

根据安全、环保、经济三原则定义优选规则，根据质量、温度、价格、存煤时间、存煤量等指标在掺烧方案中的约束条件定义优先级别，达到按实际情况实现掺烧目标的动态管理。

(4)掺配方案形成

有三种方式生成掺配方案：

●系统根据负荷计划、掺配目标、掺配优选规则自动给出建议，选择系统建议并辅以人工干预；

●完全由人工自定义；

●引用历史经验库并辅以人工干预。

3)入炉煤掺烧经济效益分析模块

入炉煤掺烧经济效益分析模块主要实现以下功能：

(1)实现入炉煤标煤价的实时显示

通过入炉煤掺烧量、质、价的实时运算，实现入炉煤标煤价的实时显示，实现每班、每日入炉煤标煤价统计分析，跟踪并分析不同掺烧方案对入炉煤标煤价的影响，从而快速判断掺烧方案的优劣。

(2)实现周、月、年入炉煤标煤价统计分析

通过入炉煤标煤价周、月、年的分析统计，为不同周期采购计划的制定提供数据支持。

4)经济采购管理模块

经济采购管理模块主要实现以下功能：

(1)采购计划寻优

以最优配煤方案为依据指导燃煤采购,根据最佳煤场结构和发电量，总结出最佳采购组合，辅以厂内费用、计划目标,核算出最终入炉煤综合标煤单价。

(2)采购和调运计划调整

根据掺烧需求和库存动态预警，及时调整采购和调运方案，保证掺烧煤的库存供应。

3 燃料智能化管理系统建设成果

燃料智能化管理系统以科学掺烧经济煤种为基础，借助数字化，实现实时显示机组燃煤系统运行情况、即时入炉煤价格、精确控制燃煤给卸、堆放、掺配上煤、掺烧比例等，基本达到对入炉煤种与煤价的全息管控，极大提升了库存供应保障能力和掺烧经济性，降控燃料成本进一步增强。

1)通过煤场数字化建设，建立了科学的煤场模型。以三维图形化方式直观展示煤场进、耗、存煤状态，保证堆取煤位置、煤量、上煤目标的获取与记录，提高了合理存取的效率，最终提高库存调整效率，使掺烧和库存堆取达到最优。

经济煤种掺烧导致煤场自燃现象多发。数字化煤场可缩短煤种储存时间，并可定期监控煤种自燃趋势。自数字化煤场建设后，煤炭自燃次数减少50%左右，有效降低了煤炭在堆放过程中的热损失。煤场全年损耗仅3.3‰，远低于5‰的年度控制目标。

2)燃料智能化管理系统综合了进煤、煤场存煤、机组不同负荷运行工况、环保排放指标等边界条件，并通过大量燃烧试验和调整，实现了按煤量、质、价智能确定的最优配煤方案。此外，通过长期掺烧数据的收集，可建立一套行之有效、快速响应的经济效益比选模型，真正实现精益掺烧。该项目另一个亮点是利用现有电子皮带秤和燃料设备，通过软件实现了分仓计量，提升了经济性评估响应速度。

3)通过燃料智能化管理系统的建设，全面提升管理水平，助力经济煤种掺烧，降控煤价和燃料成本。煤炭市场变化越来越频繁，经济煤种种类和性价比也在不断变化，而智能化管理系统可提高对市场变化的响应速度。智能化管理系统结合锅炉燃烧安全和环保指标等约束条件，对经济煤种掺烧比例进行寻优，制定出某个时段的掺烧方案。根据此方案，得出燃煤采购比例，从而实现以利润贡献度为导向的掺烧和采购闭环管理。通过燃料智能化管理系统的成本分析，寻找掺烧过程中的弱点并制定相应措施，为采购和掺烧成本提供最优决策。预计电厂掺烧比例可从2016年的62%提高至90%以上，节约燃料成本5 000万元左右。

4 燃料智能化管理系统下一步建设方向

燃料智能化管理系统一期建设主要是把燃料管理全流程中的煤量、质、价数据集成到一个系统，并通过图表进行集中展示，制定科学掺配方案和经济性评估工作。一期只涉及软件开发，无硬件部分。

下一步建设方向：

1)安装斗轮机取煤定位装置并开发相应软件，实现煤场无人化管理，即从掺烧方案、加仓方案、取煤指令和取煤入炉全过程实现自动化。

2)加入度电成本分析模块，集成发电量、耗煤量、入炉煤标煤价和煤耗等数据，对电力市场竞价上网提供全面的成本分析支持。

从燃料精益化管理到智能化系统建设，运用现代技术手段，实现煤从入厂地到入炉燃烧全流程数据覆盖、重要数据可视化等，最终实现度电成本分析、科学经济掺配，从而有效降控成本，为企业竞价上网提供实时、准确的数据，为全面完成经营任务做出贡献。