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一種基于過程控制的燃料管理信息系統(tǒng)開發(fā)

2018-10-17 03:36:08國(guó)電江蘇電力有限公司諫壁發(fā)電廠單紅星任志平
電力設(shè)備管理 2018年9期
關(guān)鍵詞:煤場(chǎng)煤種調(diào)運(yùn)

國(guó)電江蘇電力有限公司諫壁發(fā)電廠 單紅星 任志平

1 項(xiàng)目目標(biāo)

通過對(duì)國(guó)電諫壁發(fā)電廠燃料管理現(xiàn)狀的深入分析,將國(guó)電諫壁燃料管理系統(tǒng)改造項(xiàng)目建設(shè)歸納為以下目標(biāo)(圖1):

圖1 燃料系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)

1.1 構(gòu)建1個(gè)管理系統(tǒng)

構(gòu)建國(guó)電諫壁發(fā)電廠燃料管理信息系統(tǒng)。

1.2 形成5化管理模式

形成燃料管理智能化、實(shí)時(shí)化、全面化、自動(dòng)化、主動(dòng)化的管理模式。

1.3 實(shí)現(xiàn)4項(xiàng)提升

提升對(duì)燃料成本控制與預(yù)測(cè)能力。

提升對(duì)燃料業(yè)務(wù)過程的管控能力。

提升對(duì)燃料信息處理與分析能力。

提升對(duì)燃料市場(chǎng)的靈活應(yīng)變能力。

2 改造內(nèi)容

系統(tǒng)改造主要從煤場(chǎng)管理、需求菜單、采購(gòu)菜單、摻燒菜單、船舶調(diào)運(yùn)、燃料KPI等六個(gè)方面進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與智能化管理模式。

2.1 煤場(chǎng)管理

系統(tǒng)中煤場(chǎng)管理模塊包含場(chǎng)存示意圖、煤場(chǎng)庫(kù)存臺(tái)帳、船運(yùn)煤堆放、煤場(chǎng)搬倒、煤場(chǎng)調(diào)整以及煤場(chǎng)溫度管理等子模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤場(chǎng)的進(jìn)煤、耗煤、存煤三方面進(jìn)行管理。通過在系統(tǒng)中進(jìn)行堆放和入爐操作,完成進(jìn)煤、耗煤數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng),同時(shí)對(duì)煤場(chǎng)存煤實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理,實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)管理數(shù)字化。

場(chǎng)存示意圖通過二維圖形的方式來對(duì)煤場(chǎng)狀態(tài)(進(jìn)耗存、來船比例、煤種比例、供應(yīng)商比例、始發(fā)港比例、量質(zhì)價(jià))進(jìn)行全面直觀動(dòng)態(tài)展示,包括煤場(chǎng)不同區(qū)域的存煤量、熱值、硫分、揮發(fā)分、灰分、煤價(jià),并且在系統(tǒng)中可通過點(diǎn)擊單個(gè)煤場(chǎng),顯示該煤場(chǎng)每層的詳細(xì)信息。

通過煤場(chǎng)庫(kù)存臺(tái)帳圖表的形式顯示各個(gè)供應(yīng)商的各個(gè)煤種的庫(kù)存情況,煤場(chǎng)庫(kù)存臺(tái)帳包含庫(kù)存煤的來煤批次、供應(yīng)商名稱、煤種情況、始發(fā)港口以及堆放時(shí)間、位置、堆放量等詳細(xì)庫(kù)存煤信息,同時(shí)展示各種庫(kù)存煤的低位熱值、硫分等煤質(zhì)詳情,清楚的展現(xiàn)煤場(chǎng)庫(kù)存詳情。

船運(yùn)煤堆放將入廠來煤航次、煤種、煤量以及審核狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并匯總,實(shí)現(xiàn)對(duì)船運(yùn)入廠來煤的精準(zhǔn)管理。

煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)記錄來源煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)煤種的煤質(zhì)和煤量信息;將來源煤場(chǎng)質(zhì)量信息和目標(biāo)煤場(chǎng)質(zhì)量信息加權(quán),記錄在轉(zhuǎn)運(yùn)后目標(biāo)煤場(chǎng)質(zhì)量信息。

煤場(chǎng)調(diào)整是系統(tǒng)通過獲取船煤批次和初始堆放信息,結(jié)合盤煤數(shù)據(jù),對(duì)煤場(chǎng)中某一煤種的存煤量及其存煤區(qū)間進(jìn)行調(diào)整修正,實(shí)現(xiàn)存煤的動(dòng)態(tài)精確管理。

煤場(chǎng)溫度管理通過煤場(chǎng)分區(qū),每月定時(shí)對(duì)煤場(chǎng)各區(qū)域進(jìn)行煤堆溫度測(cè)量,并且按照煤場(chǎng)溫度的高低,將煤場(chǎng)的溫度分為“低溫/正常溫度/高溫/高溫警報(bào)”溫度段,并以四種不同的顏色顯示,便于管理人員進(jìn)行查看以及對(duì)煤場(chǎng)溫度管理(圖2)。

圖2 煤場(chǎng)管理首頁圖

2.2 需求菜單

系統(tǒng)中需求菜單模塊包含生產(chǎn)計(jì)劃、需求計(jì)算、需求菜單三個(gè)子模塊,通過電量計(jì)劃以及下月的檢修計(jì)劃,結(jié)合煤炭市場(chǎng)信息,以綜合發(fā)電成本最低進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,生成對(duì)煤種、煤量的需求信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)需求的標(biāo)準(zhǔn)化、精準(zhǔn)化管理(圖3)。

生產(chǎn)計(jì)劃模塊中,系統(tǒng)按機(jī)組期數(shù)來錄入總計(jì)劃電量與總計(jì)劃供汽量,并通過公式折算出所需求總參考耗原煤量,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的清晰展示。

需求計(jì)算中通過需求計(jì)算尋優(yōu)對(duì)計(jì)劃電量與計(jì)劃供汽量進(jìn)行計(jì)算,從而得出總需求煤量,同時(shí)在系統(tǒng)中進(jìn)行展示,便于管理者知曉各個(gè)機(jī)組每月的需求情況。

需求菜單通過選擇年份、月份、期數(shù),調(diào)取各個(gè)機(jī)組的計(jì)劃電量、計(jì)劃供汽量、參考耗煤量,并將原煤價(jià)與運(yùn)費(fèi)進(jìn)行統(tǒng)一展示,便于相關(guān)管理人員對(duì)需求計(jì)劃進(jìn)行了解。

2.3 采購(gòu)菜單

圖3 需求菜單匯總列表

系統(tǒng)中采購(gòu)菜單模塊包含價(jià)格和指數(shù)、期初庫(kù)存信息、采購(gòu)約束條件以及月度采購(gòu)計(jì)劃等子模塊,采購(gòu)菜單通過建立采購(gòu)策略尋優(yōu)模型,通過預(yù)計(jì)計(jì)劃電量及工況,推算下個(gè)周期的各煤種消耗量,參照庫(kù)存結(jié)構(gòu)控制被控制目標(biāo)(庫(kù)存煤量目標(biāo)及庫(kù)存煤質(zhì)目標(biāo)),反推補(bǔ)償采購(gòu)量(或建議采購(gòu)量),尋優(yōu)采購(gòu)燃煤成本最低,綜合擬定采購(gòu)策略,實(shí)現(xiàn)“摻燒指導(dǎo)采購(gòu)、市場(chǎng)指導(dǎo)摻燒”的管理思路。

價(jià)格與指數(shù)是對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)煤炭?jī)r(jià)格信息的匯總,通過對(duì)煤炭市場(chǎng)成本的計(jì)算展示,對(duì)煤炭成本進(jìn)行相應(yīng)的估算,在保證煤炭成本最低的情況下進(jìn)行采購(gòu)(圖4)。

期初庫(kù)存信息可按月度設(shè)置煤場(chǎng)期初庫(kù)存,根據(jù)當(dāng)前時(shí)間,獲取煤場(chǎng)實(shí)時(shí)庫(kù)存信息,可人為手動(dòng)調(diào)整。

采購(gòu)約束條件中通過設(shè)置期初煤場(chǎng)庫(kù)存耗用及庫(kù)存耗用熱值,設(shè)置期末預(yù)計(jì)庫(kù)存總量及期末預(yù)計(jì)熱值,并提取自動(dòng)關(guān)聯(lián)計(jì)劃電量及耗煤量信息模塊,獲取耗煤邊際熱值及邊際耗煤量,通過提取自動(dòng)關(guān)聯(lián)煤炭市場(chǎng)信息提供對(duì)應(yīng)月份燃煤?jiǎn)挝皇袌?chǎng)信息,通過以上條件設(shè)置月度采購(gòu)約束條件,從而生成最佳采購(gòu)指導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)燃料采購(gòu)的成本可控。

2.4 摻燒菜單

系統(tǒng)中摻燒菜單模塊包含摻燒監(jiān)控、摻配因子、負(fù)荷計(jì)劃、配倉(cāng)方案、取煤方案、摻燒分析、摻燒評(píng)價(jià)、摻燒歷史以及成本分析等子模塊。摻燒菜單實(shí)現(xiàn)對(duì)摻燒的實(shí)時(shí)監(jiān)控,摻燒尋優(yōu)通過設(shè)定摻配因子,以煤種約束、煤倉(cāng)約束、煤場(chǎng)煤量約束為條件,通過輸入可上倉(cāng)煤種的量質(zhì)價(jià)、機(jī)組和煤倉(cāng)的約束信息、摻配比例的約束以及給煤機(jī)最大出力和負(fù)荷時(shí)間段,進(jìn)行摻配尋優(yōu)計(jì)算,輸出燃料成本最低的配倉(cāng)方案,該配倉(cāng)方案中包含各煤倉(cāng)中燃煤的種類與比例,同時(shí)還包含各方案的機(jī)組平均煤質(zhì)信息和原煤價(jià)格,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配倉(cāng),智能摻燒。

摻燒監(jiān)控將各原煤倉(cāng)的進(jìn)出煤狀態(tài)實(shí)時(shí)反映到頁面中,包括每種上煤在各原煤倉(cāng)中的剩余煤量,原煤倉(cāng)中的煤質(zhì)情況,實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)機(jī)組的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)化監(jiān)控。

摻配因子對(duì)摻配機(jī)組的煤質(zhì)范圍進(jìn)行約束設(shè)置,指出各個(gè)煤質(zhì)的最小值和最大值,同時(shí)設(shè)置各個(gè)機(jī)組下每個(gè)煤倉(cāng)的煤質(zhì)范圍約束,并且設(shè)置各個(gè)機(jī)組“負(fù)荷——供電煤耗”計(jì)算公式,清晰的展示系統(tǒng)摻燒約束。

圖4 采購(gòu)菜單綜合信息

圖5 摻燒菜單監(jiān)控圖

負(fù)荷計(jì)劃模塊支持每天采集網(wǎng)調(diào)/省調(diào)下發(fā)負(fù)荷計(jì)劃,通過新增負(fù)荷詳情或文件方式導(dǎo)入到系統(tǒng),并對(duì)電廠各機(jī)組每日的發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行登記,獲取數(shù)據(jù)后生成日負(fù)荷計(jì)劃曲線,指導(dǎo)配煤摻燒。

配倉(cāng)方案中通過負(fù)荷計(jì)劃、當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)組煤質(zhì)要求、煤倉(cāng)煤質(zhì)要求,結(jié)合煤場(chǎng)存煤情況,以綜合發(fā)電成本最低為目標(biāo),編制配倉(cāng)方案,指導(dǎo)取煤操作。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配倉(cāng)操作,為精確摻燒提供保障。

取煤方案中在選定配倉(cāng)方案后,通過輸入爐燃燒特性、負(fù)荷情況及配倉(cāng)方案,在滿足機(jī)組約束、煤倉(cāng)約束、安全約束、比例約束、便利性約束和煤量約束的條件下,利用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法,通過內(nèi)置模型進(jìn)行智能尋優(yōu)計(jì)算,得到燃煤成本/燃用煤原煤均價(jià)最低的取煤方案。

摻燒分析通過對(duì)今日計(jì)劃負(fù)荷與今日實(shí)際負(fù)荷的展示,實(shí)現(xiàn)摻燒實(shí)際方案與計(jì)劃方案的對(duì)比分析展示。

摻燒評(píng)價(jià)通過煤炭耗用量、摻燒煤種、摻燒比例、摻燒熱值、入爐標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)、摻燒經(jīng)濟(jì)煤種、經(jīng)濟(jì)煤種標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)等,得出本次摻燒節(jié)約成本,生成對(duì)本次摻燒方案的評(píng)價(jià)。

摻燒歷史模塊通過集中所有摻配歷史取煤方案,展示指定機(jī)組不同負(fù)荷計(jì)劃時(shí)間段特定發(fā)電出力下取煤地點(diǎn)、摻配比例、流向倉(cāng)等信息,建立摻配模型和燃煤摻配歷史數(shù)據(jù)庫(kù),從而為后續(xù)摻配方案提供參考(圖5)。

成本分析模塊中通過經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)置成本模型計(jì)算綜合發(fā)電成本,預(yù)測(cè)每種煤在不同機(jī)組容量條件下的綜合發(fā)電成本,以此作為摻配的尋優(yōu)目標(biāo)。

2.5 船舶調(diào)運(yùn)

系統(tǒng)中船舶調(diào)運(yùn)模塊包含采購(gòu)計(jì)劃拆分、本月啟用船舶、船舶調(diào)運(yùn)分配、船舶調(diào)運(yùn)跟蹤以及船舶效率聯(lián)動(dòng)費(fèi)用等子模塊。船舶調(diào)運(yùn)通過已經(jīng)制定并審批結(jié)束的“采購(gòu)計(jì)劃”,并進(jìn)行拆分,結(jié)合船舶運(yùn)行情況,合理地對(duì)采購(gòu)的煤種安排船舶進(jìn)行調(diào)運(yùn)。

采購(gòu)計(jì)劃拆分從月度采購(gòu)計(jì)劃中進(jìn)行取值,相應(yīng)管理人員可對(duì)計(jì)劃進(jìn)行拆分操作,實(shí)現(xiàn)具體的采購(gòu)計(jì)劃列表。

本月啟動(dòng)船舶子模塊包含本月所啟用船舶批次、船名、載重、到港時(shí)間、裝港時(shí)長(zhǎng)等基本信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶入廠的精準(zhǔn)管理。

船舶調(diào)運(yùn)分配將采購(gòu)計(jì)劃于對(duì)應(yīng)的船舶進(jìn)行匹配,將船舶分配到對(duì)應(yīng)的采購(gòu)計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理,同時(shí)可顯示未分配采購(gòu)計(jì)劃、未分配船舶,便于管理人員進(jìn)行相關(guān)操作。

船舶調(diào)運(yùn)跟蹤以日歷表的形式,將各個(gè)船舶的計(jì)劃到廠時(shí)間顯示在日歷圖中,同時(shí)船舶調(diào)運(yùn)計(jì)劃詳情可展示各個(gè)船舶的狀態(tài)信息與調(diào)運(yùn)情況。

船舶效率聯(lián)動(dòng)費(fèi)用展示船舶的詳細(xì)信息與結(jié)算金額,實(shí)現(xiàn)調(diào)運(yùn)成本的展示(圖6)。

圖6 船舶調(diào)運(yùn)跟蹤圖

2.6 燃料KPI

系統(tǒng)中燃料KPI模塊包含燃料KPI指標(biāo)、月度標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)、船舶調(diào)運(yùn)實(shí)況圖以及單船全流程數(shù)據(jù)等子模塊。燃料kPI模塊通過展示煤場(chǎng)詳情與標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià),實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭成本的管理與監(jiān)控。

燃料KPI指標(biāo)子模塊以圖形化的方式多維度地展示煤場(chǎng)庫(kù)存,用曲線圖的顯示入廠入爐標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)、摻燒率,直觀地顯示燃料關(guān)鍵指標(biāo),便于管理者掌握燃料的關(guān)鍵指標(biāo)。

月度標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)模塊將上一年度的入廠標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)、本年度入廠標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)以及本年度當(dāng)月考核值進(jìn)行展示,清晰的顯示標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)變動(dòng)情況,便于管理者掌握標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)變動(dòng)信息。

船舶調(diào)運(yùn)實(shí)況圖以日歷的形式顯示來船的狀態(tài)信息,并且可通過點(diǎn)擊日歷顯示船舶的詳細(xì)情況,便于對(duì)船舶調(diào)運(yùn)的整體情況進(jìn)行監(jiān)控管理。

單船全流程數(shù)據(jù)將各個(gè)船舶的入廠時(shí)間、供應(yīng)商、航次、接卸時(shí)間、接卸位置、煤量、煤種等信息進(jìn)行展示,實(shí)現(xiàn)船舶從入廠到出廠的全流程過程管控,實(shí)現(xiàn)了燃料接卸的可視化(圖7)。

圖7 燃料KPI指標(biāo)圖

3 建設(shè)效果

國(guó)電諫壁發(fā)電廠燃料管理系統(tǒng)改造項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在管理方面的提升,同時(shí)響應(yīng)了三單六化的建設(shè)需求,推進(jìn)燃料思路的開拓以及管理方式的升級(jí),標(biāo)準(zhǔn)化燃料管理流程,實(shí)現(xiàn)燃料管理關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化,降低了燃料成本,增加了綜合效益。具體實(shí)現(xiàn)了如下建設(shè)效果。

3.1 采購(gòu)尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)成本可控

根據(jù)機(jī)組下月計(jì)劃發(fā)電和供熱負(fù)荷要求,結(jié)合發(fā)電負(fù)荷適應(yīng)煤質(zhì)、燒舊存新、煤場(chǎng)庫(kù)存結(jié)構(gòu)及庫(kù)存目標(biāo)綜合考慮,通過規(guī)劃求解尋優(yōu)模型生成滿足負(fù)荷計(jì)劃、煤場(chǎng)庫(kù)存耗用增補(bǔ)的采購(gòu)方案,實(shí)現(xiàn)燃煤采購(gòu)綜合成本最低的尋優(yōu)流程管理。

3.2 卸煤尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)精細(xì)堆煤

根據(jù)船運(yùn)來煤礦點(diǎn)、供應(yīng)商、煤質(zhì)、煤量情況,結(jié)合煤場(chǎng)堆存規(guī)則、煤場(chǎng)庫(kù)存情況,提供基于供應(yīng)商礦點(diǎn)匹配、煤質(zhì)匹配,提供具有參考性及操作性堆放建議,促進(jìn)煤場(chǎng)精益管理,為配煤摻燒提供堆放支持。

3.3 配倉(cāng)尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配倉(cāng)

系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷計(jì)劃、當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)組煤質(zhì)要求、煤倉(cāng)煤質(zhì)要求,再結(jié)合煤場(chǎng)存煤情況,以綜合發(fā)電成本最低為目標(biāo),編制配倉(cāng)方案,指導(dǎo)取煤操作,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配倉(cāng)。

3.4 摻配尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)智能摻燒

通過設(shè)置燃燒目標(biāo)參數(shù),建立摻配摻燒數(shù)學(xué)模型,提供安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的取煤方案,將不同種類、不同性質(zhì)的煤場(chǎng)堆煤及入廠來煤應(yīng)用最佳比例混配,實(shí)現(xiàn)燃煤摻燒智能化標(biāo)準(zhǔn)化。

3.5 過程管控實(shí)現(xiàn)價(jià)值可視

系統(tǒng)內(nèi)置實(shí)時(shí)成本計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)電廠燃煤成本最低核算。通過燃煤采購(gòu)尋優(yōu)及摻配尋優(yōu)形成經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理全過程指導(dǎo)意見,建立燃煤從采購(gòu)到入爐全過程管控機(jī)制。

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