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提质、增效、降成本—9HA世界纪录背后的数字解决方案

2017-09-20 17:30:14 china5e

好马要配好鞍,硬件效能充分发挥,也离不开软件的辅助。iPhone改变世界,不能没有一系列App。杜兰特能成为2017 NBA的MVP,也要归功于勇士队的训练体系。

2016年6月17日,法国电力集团(EDF)布尚电厂的GE 9HA机组以高达62.22%的联合循环发电效率创下吉尼斯世界纪录。今年9月初,这家电厂又被全球权威行业媒体《发电杂志》(Power Magazine)评为“2017年度全球最佳燃气电厂”。9HA成为全球燃气轮机的王者,先进材料,创新设计功不可没。但硬件这匹“马”再快也不能解决所有电厂运维问题。增强调峰能力,减少非计划停机和关键设备事故率,平衡发电与运维这个“砍柴”和“磨刀”的矛盾,将盈利能力提升到极致——实现这些,还需要数字化解决方案这个“鞍”。所谓数字镜像,不过如此。

从智能设备到全厂一体化控制,从网络安全保障到端计算应用,数字化解决方案已被广泛部署至GE H级机组中,布尚电厂也不例外。GE预计,智慧发电解决方案可以为燃气电厂平均增加2%出力,减少5%非计划停机和25%的运行和维护成本。如果未来15年能提升1%的发电效率,意味着可节省价值600亿美元的燃料,这就是数字化的力量。

端云结合,实时反应,以数据优化运维

9HA燃机数字解决方案中,最为亮眼的是数字镜像(Digital Twin)。数字镜像好比是9HA的数字孪生兄弟,他整合了Predix端计算与云计算的各自特点与优势,通过传感器收集来的运行测试数据,结合电价、燃气价格、人工成本等信息,并通过高级算法和人工智能算法来获取关于设备性能和运行上的独特洞察,完整模拟实体电厂的运行,测试各种决策的最终成果,甚至预警异常情况的发生。可以说,数字化技术的应用是电厂在动态市场中保持竞争优势的秘诀。

相较于传统的电厂信息化基础设施,端云结合的解决方案有了质的飞跃。端计算紧邻机器端,快速采集数据,对机组运行情况进行实时分析和指导;而云计算可以跨电厂、跨机群,在电力价值网络中完成数据集成,为集团运营提供洞察,辅助未来投资和运营策略决定。客户可以按需决定数据的传输与存储方式,保护信息安全。

目前,GE已经在全球创建了超过550,000个数字镜像。除了法国电力集团,美国领先的综合电力公司NRG等也使用了这项技术。通过数字镜像,NRG机组出力可提高2-3%,每运行32,000小时增加收益500万美元。

三大工具,科学预测,提高电厂盈利

在没有数字镜像之前,燃机运维人员缺乏数据和运算工具,在做重要决定时,只能依靠经验和人工记录推测。但通过数字镜像,运维人员就可以运用大数据分析的力量,科学解决运维难题。比如,布尚电厂的数字化解决方案中就包含下面三个“神器”,已广受燃机运维人员称道:

•燃机性能恢复助手(Performance Recovery Advisor)——维护日期一天不差。如何精准的掌握燃机的维护时间,对燃机运维人员来说是一直是个困扰。以最常见的“压气机离线水洗”为例。燃气轮机吸入空气时不免有灰尘堆积,灰尘过多就会影响燃机效率,使度电成本增加,损害电厂长期盈利能力。但是,如果要清洗压气机,就需要先停下机组,花三到四天时间自然冷却,再上电转动,用专用水洗液清洗。整个过程除了自身成本高昂外,还会搭上几天发电的利润。通常,运维人员只能凭经验做出决策,在非高峰期挑一天进行水洗;而现在,燃机性能恢复助手会通过科学的函数算法平衡短期和长期利益,计算出既可尽快恢复性能,又不会耽误太多发电盈利的方案,并将日期精确到天,提前告知运维人员。

•燃机里程表(Gas Turbine Odometer)——运行历史一秒不漏。想知道一辆车要不要维护,只需要看这辆车的里程表;但是,在过去,确定燃机运行是否需要维护只能根据运维人员的历史记录推算。一台燃气轮机的维修间隔最少两年半。这么长的时间里,每一次启动和运行时间又会改变最后的维护修理日期。想想有多少人能坚持记账两个月,就知道完整保存两年多的历史记录有多难。有了燃机里程表,系统就可以自动记录燃机每一秒的状态,帮助推算出下一次维护、修理的时间,并动态调整。最关键的是,就算是有人员变动,这些记录也不会丢失,燃机里程表就是电厂忠实可靠的记录者。

•虚拟电池(Virtual Battery)——电厂盈利一分不丢。在中国,燃气轮机有调峰使命,即在其他发电来源功率下降时多发电,上升时少发电,维持电网总体电量的稳定。机组负荷增大时,会加速设备损耗,但此时燃机效率较高,度电成本较低,毛利率提升;当机组负荷减少时,损耗速度会降低,但发电效率会下降,度电成本会升高,毛利率下降。数字镜像通过模拟,可以在调峰时,找到燃机负荷的最佳平衡点,让燃机在高负荷时适当多发电,多赚钱,又不会让燃机过度损耗,把可能的盈利拿到一分不剩。同时,伴随电价市场化的推进,未来可能会出现高峰、低峰电价。数字镜像可以让燃机在高峰时适当多发,低谷时适当少发,在维持燃机寿命稳定的情况下,进一步提高电厂的盈利能力。

智慧发电,高效安全,助力电厂数字化转型

电力体制改革的深入,节能减排标准的提高,发电能源多元化的发展,以及当前发电量总体过剩的现状使电力市场竞争空前激烈。电厂每天产生5到10个G的数据,过去这些数据的利用率仅为2%左右。未利用的数据其实是未被开采的金矿,充分挖掘,就可以激发设备更多潜能。电厂数字化,不仅是大势所趋,也是当前发电行业转型的突破口之一。

全球经验与本土实践的结合,让GE在中国智慧发电领域处于领先地位。全球约三分之一的电量由GE的发电设备提供。GE在中国共落地超过200台燃气轮机,180台蒸汽轮机,其数字化解决方案不仅覆盖GE本品牌发电设备,还可支持超过90个OEM品牌的发电机与辅机。此外,GE拥有全套工业运营网络信息安全解决方案,其防火墙Opshield-4000-4已获得中国公安部网络安全保卫局的认证,是少数可以为中国企业提供工业控制安全设施的国际企业之一。

从法国巴黎,到中国北京,GE致力于为发电行业插上数字化的翅膀。为新机配套数字化解决方案,或对原有机组进行数字化改造,深入发掘现有设备潜力,降低成本、改善电厂效益,提升电厂性能、使用率与可靠性,实现电力资产价值最大化。对于GE而言,数字化不再是纸上谈兵,而是实现电厂降本增效的可靠手段;智慧发电不是遥不可及的蓝图畅想,而是经实践检验、整装待发的一副“好鞍”。




责任编辑: 吴昊

标签: 调峰能力 发电 燃气电厂 燃气 电力

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