会思考的电厂

国家电投河南远程诊断中心借助西门子软件探索数字化之路

会思考的电厂

国家电投河南远程诊断中心借助西门子软件探索数字化之路

爱学习的诊断高手

还记得2001年斯皮尔伯格导演的大片《人工智能》吗?机器人小男孩大卫不仅具有人类的行为和思考能力,还能像普通孩子一样同父母进行情感交流。为了成为真正的人类,重获母爱,他甘愿在海底被冰封了2000年,以换来和母亲一天的独处。

曾经只存在于科幻电影中的情节似乎已不再遥不可及。不久前,人工智能程序AlphaGo以3:0战胜中国的围棋世界冠军柯洁,在这场举世瞩目的智力对弈中笑到了最后。

“人工智能”和“机器学习”的神秘面纱已悄然揭开。在瑞典,在西门子软件帮助下,海上风机能自我学习,自动分析风速、风向等数据,调节设置,实现风力的最大利用。而在瑞士日内瓦地下100米深处,科学家正利用大型强子对撞机,模拟137亿年前的宇宙大爆炸,希望破解宇宙诞生之谜。西门子软件分析对撞机的海量数据,提前预警元器件故障。

电厂的远程诊断也有着类似的原理,即从海量数据中习得规律,作出最佳决策。在郑州,国家电力投资集团公司(国家电投)河南远程诊断中心已经上线运行。发电机组的健康状况由千里之外的“专家大夫”悉心呵护。在还没引发“疾病”之前,“细菌”就被扼杀在摇篮。国家电投是中国唯一同时拥有水电、火电、核电和新能源资产的综合能源企业。

数字化变革正在席卷各行各业,而大数据更是被称为价值连城的“石油”,电力企业也无法再任其在机器轰鸣、产线轮转之间白白流失。

在电力需求持续上升的今天,大容量、高精密的机组对电厂的维护水平提出了更高的要求。而对大型电力集团来说,旗下电厂分布广泛,运营难度和成本相应增加。应对这些挑战都离不开数字技术的力量。国家电投先人一步,成为电厂数字化的探路先锋。

目前,国家电投河南远程诊断中心连接监视国家电投旗下7家电厂的14台发电机组,装机容量共达到680万千瓦。

每台机组都有成千上万个运行参数由传感器实时采集,如机组的负荷、水泵的电流等,并传输至远程诊断中心的集中数据库。经过特训的智能模型如同“大脑”一般机敏,能自动分析这些海量数据,一旦发现异常,便会立即预警。技术专家根据预警的优先级,利用西门子SPPA-M3000电厂生产管理平台,对设备进行诊断,并在平台中进行诊断报告的编写、查询和发布等。

那么智能模型的“火眼金睛”是如何炼成的呢?根据电厂的运行需要和机组的特点,技术专家在西门子电厂高级智能诊断系统SPPA-D3000中针对不同设备,建立不同功能的模型,包括故障预测、性能优化等。此后,通过神经元网络算法,智能模型对电厂6-12个月内的历史数据进行学习和训练,直到能够准确识别设备在不同运行状态下的正常参数范围。

“打个比方,要训练一个人的健康模型,就要让它不断学习这个人过去慢走、快跑、吃饭时的正常血压、脉搏等数据,模型才会更加‘知识渊博’。”西门子电站自动化有限公司信息工程部负责人肖国涛说。

非计划停机给电厂带来的损失巨大。据估算,一台100万千瓦的蒸汽轮机机组1天能发电约1600万度。如果按照1度电0.3元来计算,停机1天给电厂造成的损失就有480万元。这还不包括每次机组启停耗费的燃料成本。

会“思考”的电厂

在中国,插上了大数据的翅膀,数字化电厂不再是镜花水月。而西门子无疑是将这一梦想变为现实的重要助力。

除了西门子数字化电厂软件之外,西门子数字化服务结合强大的数据分析和网络安全技术,通过远程维护和优化,帮助电厂提高设备的运行效率和可用性。

对于发电机组这样的尖端设备来说,精心呵护尤其必要。一台蒸汽轮机和燃气轮机有着上千个零部件,在运行时要承受巨大的机械和热能压力。以西门子8000H燃气轮机为例,燃烧室中的温度可达1600度,远超火山喷发岩浆的温度。并且高温气体以每秒100米的速度流动,相当于第2级强的龙卷风的速度。

通过数字化服务,西门子不仅能为电厂提供高级诊断服务,还能精准预测部件使用寿命,帮助电厂更灵活、合理地安排维护周期,降低备件库存,优化电厂资产。

“与普通IT公司提供的数据分析服务相比,我们最大的优势在于能够融合西门子独有的设备设计数据,全球各地的已装机设备运行数据,以及我们在电力领域100多年的丰富经验和专业知识。”西门子中国研究院发电与天然气创新中心数字化部总监汤禹成表示。“并且客户能在需要的地方进行数据分析,既可以利用云计算设备,也可以在本地利用现场的智能联网设备进行。”

“对中国市场来说,数字化电厂的意义更加非比寻常。比如,将来如果中国开放电力竞价上网,西门子服务专家还能结合电厂运行状态、电网数据等,帮助电厂决定最佳的竞标电价,使其经济收益最大化。”他补充道。