王帆　沈炳華

摘 要針對(duì)火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)為實(shí)際研究對(duì)象，依托于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過(guò)采集燃料運(yùn)行過(guò)程和煤從離港到上倉(cāng)燃燒過(guò)程中所有數(shù)據(jù)，然后智能分析數(shù)據(jù)相關(guān)性，提出燃料管理部門(mén)和運(yùn)行部門(mén)工作和決策，增強(qiáng)火電行業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高企業(yè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文簡(jiǎn)化了工作流程，規(guī)范電廠科學(xué)化生產(chǎn)模式，監(jiān)控力度生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)加大。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)挖掘 智慧燃料系統(tǒng) 智能分析 采集

1 引言

近年來(lái)，煤電矛盾和煤炭供需矛盾有增無(wú)減，物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的高速發(fā)展為發(fā)電企業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化和燃料管理的智能化提供了基礎(chǔ)。電廠硬件設(shè)備的技術(shù)升級(jí)改造，如斗輪機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制、電子皮帶秤高精度主副秤系統(tǒng)、智能實(shí)時(shí)盤(pán)煤、煤溫實(shí)時(shí)檢測(cè)、采制化在線智能管控等，燃料運(yùn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了與主機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)共享，使智慧燃料系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)成為了可能。本文提供必要科學(xué)手段，使用方便界面友好功能完善，優(yōu)化燃料管理和指揮決策，數(shù)據(jù)管理需求能充分滿足不同層級(jí)，具有輔助決策能力綜合查詢能力。

2 火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)分析

智慧燃料系統(tǒng)采用現(xiàn)代化的技術(shù)為火電廠研制的一個(gè)大型軟件系統(tǒng)，為提高火電行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)揮了積極作用?；痣姀S燃料管理生產(chǎn)過(guò)程具有舉足輕重地位，約占發(fā)電總費(fèi)用70%，保證企業(yè)生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)，降低發(fā)電成本，加速資金周轉(zhuǎn)，減少資金占用，滿足生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)需要，促進(jìn)燃料的節(jié)約，降低采購(gòu)成本，追求目標(biāo)是使企業(yè)獲取良好收益?；痣娦袠I(yè)智慧燃料系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

針對(duì)火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)現(xiàn)有情況，發(fā)現(xiàn)其存在以下共同問(wèn)題。

（1）煤入廠時(shí)管理混亂，規(guī)范具有不可執(zhí)行性。

（2）填寫(xiě)不容易，表述不清晰相關(guān)表格。

（3）針對(duì)非常困難相關(guān)業(yè)務(wù)查詢工作，工作效率降低并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，相關(guān)數(shù)據(jù)不能當(dāng)場(chǎng)調(diào)出，某些數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象嚴(yán)重。綜上所述，火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 煤堆測(cè)溫模塊

煤場(chǎng)管理中，自熱、自燃現(xiàn)象普遍存在，煤堆自熱、自燃不僅浪費(fèi)能源增加發(fā)電成本而且自燃產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化硫等有害氣體嚴(yán)重的污染環(huán)境。煤堆自燃往往需要具備三個(gè)主要條件。

（1）煤質(zhì)有自燃傾向。

（2）供氧條件好。

（3）散熱條件差。

本文針對(duì)進(jìn)廠煤質(zhì)進(jìn)行分析，對(duì)易燃的煤種，在堆放的過(guò)程中，優(yōu)先考慮堆放在散熱條件好的煤場(chǎng)中，另外對(duì)煤堆進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)溫。對(duì)煤堆的不同位置進(jìn)行測(cè)溫棒實(shí)時(shí)測(cè)試，實(shí)時(shí)采集煤堆的溫度。當(dāng)某個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到50度的時(shí)候，軟件會(huì)發(fā)出高等級(jí)的報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)必須及時(shí)行動(dòng)，根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置描述，在測(cè)點(diǎn)附近尋找自燃點(diǎn)，及時(shí)把自燃的煤堆翻開(kāi)、冷卻、再壓實(shí)，最后再把測(cè)溫探頭插入，繼續(xù)監(jiān)測(cè)煤溫。

2.2 智慧摻燒模塊

根據(jù)機(jī)組對(duì)燃煤煤質(zhì)參數(shù)的要求，人工輸入熱值、硫分、灰熔點(diǎn)等約束條件。依據(jù)煤場(chǎng)存煤的煤質(zhì)、庫(kù)存量等、實(shí)時(shí)煤價(jià)以及歷史摻燒方案等綜合信息計(jì)算分析得出按照成本由低到高排列的推薦配煤方案列表，供運(yùn)行人員選擇。運(yùn)行人員可以手工調(diào)整得到最終的配煤方案，并保存到方案歷史庫(kù)中，為以后的配煤摻燒提供參考。

摻燒系統(tǒng)同時(shí)提供指定煤種按照不同比例計(jì)算出摻配后混煤的煤質(zhì)參數(shù)，計(jì)算時(shí)也可以限制煤種數(shù)，限定某種煤的使用量使生成的配比方案更容易和實(shí)際情況相符。

根據(jù)歷史摻配方案及機(jī)組實(shí)際燃燒的分析數(shù)據(jù)，摻燒系統(tǒng)計(jì)算出機(jī)組適合燃燒的煤種信息，為機(jī)組配煤提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，為煤種采購(gòu)提供決策依據(jù)。

2.3 堆煤上倉(cāng)模塊

煤船從港口發(fā)出后，船運(yùn)信息錄入或傳送到系統(tǒng)中；系統(tǒng)在煤船到達(dá)前，提醒工作人員做好煤船靠泊準(zhǔn)備。堆煤模塊會(huì)根據(jù)天氣，煤船運(yùn)煤量，煤種特性，設(shè)備狀態(tài)、電廠現(xiàn)存煤量及煤場(chǎng)現(xiàn)存煤種的分布等條件計(jì)算出位置最優(yōu)的煤堆位置供卸船堆煤。上倉(cāng)模塊根據(jù)機(jī)組負(fù)荷曲線、煤場(chǎng)儲(chǔ)煤情況、輸煤設(shè)備工況、原煤倉(cāng)煤位煤量、天氣情況等，選擇最優(yōu)的摻配方案，進(jìn)行最優(yōu)取料計(jì)劃，包括預(yù)計(jì)取料作業(yè)時(shí)間、取料煤種、煤量、取料區(qū)域（煤場(chǎng)位置），取料去向（原煤倉(cāng)編號(hào)）等。上倉(cāng)過(guò)程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示原煤倉(cāng)分層狀況，包括煤位、煤種、煤量、占比、給煤機(jī)的流量圖等信息，為工作人員調(diào)整上倉(cāng)煤種、煤量提供決策依據(jù)。

2.4 全程計(jì)量模塊

運(yùn)煤船發(fā)出后開(kāi)始對(duì)該批煤計(jì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，記錄船運(yùn)單煤量、煤船水尺結(jié)算煤量、入場(chǎng)皮帶秤煤量、堆場(chǎng)盤(pán)點(diǎn)煤量、入爐皮帶秤煤量等信息，通過(guò)前后計(jì)量數(shù)據(jù)的比對(duì)，發(fā)現(xiàn)計(jì)量偏差，提高計(jì)量精度。通過(guò)全程計(jì)量，系統(tǒng)分析煤的途損、場(chǎng)損、入爐煤量等，為輸煤?jiǎn)魏摹⒍入姵杀镜汝P(guān)鍵經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提供可靠數(shù)據(jù)，同時(shí)為班組的競(jìng)賽排名提供數(shù)據(jù)支持。通過(guò)全程計(jì)量，工作人員可獲得煤場(chǎng)的煤堆動(dòng)態(tài)，包括煤場(chǎng)存煤量、煤堆溫度、堆煤天數(shù)、煤炭?jī)r(jià)格等信息，對(duì)采購(gòu)部門(mén)煤種的采購(gòu)提供決策指導(dǎo)。

2.5 智能分析模塊

針對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，采用大數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算機(jī)技術(shù)，燃料全流程實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，建立相關(guān)預(yù)測(cè)及分析模型，通過(guò)對(duì)各中數(shù)據(jù)信息的綜合、歸納、分析等形成了一個(gè)智能化的燃料數(shù)據(jù)平臺(tái)。為數(shù)字化煤場(chǎng)提供了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。以堆煤為例，系統(tǒng)以煤種跟蹤為基礎(chǔ)，記錄煤種通過(guò)卸船機(jī)，皮帶機(jī)，斗輪機(jī)等設(shè)備堆放在煤場(chǎng)過(guò)程中每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，耗電量等信息。為堆煤成本計(jì)算提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和堆煤過(guò)程優(yōu)化提供基礎(chǔ)。

3 智慧燃料系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值分析

整體實(shí)現(xiàn)燃料管理系統(tǒng)，其目的旨在提高效率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)鍵部分全部功能，針對(duì)通用性開(kāi)發(fā)模式，設(shè)置子模塊功能共同屬性，詳細(xì)設(shè)計(jì)需求分析。通過(guò)實(shí)地調(diào)研燃料部流程，設(shè)計(jì)系統(tǒng)需求分析結(jié)構(gòu)，層次劃分電力行業(yè)生產(chǎn)調(diào)度流程，描述關(guān)聯(lián)的子模塊，參考提供系統(tǒng)開(kāi)發(fā)依據(jù)，明確系統(tǒng)及用戶的需求，架構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)功能需求分析，繪制清晰的系統(tǒng)層次。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)際需求調(diào)整，滿足用戶實(shí)際需求準(zhǔn)則，測(cè)試對(duì)應(yīng)子模塊或功能模塊，燃料管理系統(tǒng)上線運(yùn)行并獲得用戶認(rèn)可。

針對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)獲得較大收獲，技術(shù)整體開(kāi)發(fā)調(diào)研與溝通現(xiàn)場(chǎng)，其重要性充分認(rèn)識(shí)團(tuán)隊(duì)合作，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力鍛煉了自己，語(yǔ)言表達(dá)能力與理解能力鍛煉了自己。針對(duì)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)學(xué)習(xí)，軟件工程思想體會(huì)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)模式，實(shí)際應(yīng)用距離整體開(kāi)發(fā)，燃料管理系統(tǒng)深刻感受到了理論重要性。實(shí)現(xiàn)交付使用燃料管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作，克服困難完成團(tuán)隊(duì)和個(gè)人功能需求。智慧燃料系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值主要有以下幾個(gè)方面內(nèi)容。

（1）消除了燃料、生成、運(yùn)行等部門(mén)之間信息獨(dú)立的問(wèn)題。使各部門(mén)數(shù)據(jù)共享可全面了解電廠生成情況。

（2）集中式監(jiān)控銜接了設(shè)備、視頻和燃料業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，最大程度的控制了人為因素，盡可能避免人為作弊。

（3）合理的配煤摻燒保證機(jī)組熱值穩(wěn)定，促進(jìn)設(shè)備治理，提高設(shè)備性能，直接影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)字化煤場(chǎng)管理、智能堆取、配煤摻燒、設(shè)備治理等手段良性循環(huán)，直接導(dǎo)致煤炭采購(gòu)總成本，煤炭消耗總成本、煤場(chǎng)管理成本下降。

（5）配煤、煤場(chǎng)管理以及配煤摻燒促進(jìn)設(shè)備改造，導(dǎo)致設(shè)備使用率增加，燃燒穩(wěn)定，煤質(zhì)穩(wěn)定，非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)減少，電量增加。

4 結(jié)論

針對(duì)電廠燃料進(jìn)行全過(guò)程管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船運(yùn)煤船的調(diào)度，煤種的堆放，煤種的上倉(cāng)燃燒，提供了一攬子方案。充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化，智能化，自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，企業(yè)效益與社會(huì)效益獲得巨大，電廠燃料管理實(shí)現(xiàn)降低成本，決策指導(dǎo)加強(qiáng)，管理水平提高，采購(gòu)成本降低，改造傳統(tǒng)企業(yè)的道路開(kāi)辟現(xiàn)代高科技手段。以后的工作中，將進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)功能充分發(fā)揮智慧燃料系統(tǒng)的作用。

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作者簡(jiǎn)介

王帆（1972-），男，浙江省平湖市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司燃料部主任工程師。研究方向?yàn)橹腔廴剂舷到y(tǒng)應(yīng)用。

作者單位

1.浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司燃料部 浙江省平湖市 314201

2.杭州集益科技有限公司 浙江省杭州市 310012