提質、增效、降成本—9HA世界紀錄背后的數(shù)字解決方案
2017-09-20 14:21:34
摘要：好馬要配好鞍，硬件效能充分發(fā)揮，也離不開軟件的輔助。iPhone改變世界，不能沒有一系列App。杜蘭特能成為2017NBA的MVP，也要歸功于勇士隊的訓練體系。
能源新聞網(wǎng)訊 好馬要配好鞍，硬件效能充分發(fā)揮，也離不開軟件的輔助。iPhone改變世界，不能沒有一系列App。杜蘭特能成為2017NBA的MVP，也要歸功于勇士隊的訓練體系。
2016年6月17日，法國電力集團（EDF）布尚電廠的GE9HA機組以高達62.22%的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率創(chuàng)下吉尼斯世界紀錄。今年9月初，這家電廠又被全球權威行業(yè)媒體《發(fā)電雜志》（PowerMagazine）評為“2017年度全球最佳燃氣電廠”。9HA成為全球燃氣輪機的王者，先進材料，創(chuàng)新設計功不可沒。但硬件這匹“馬”再快也不能解決所有電廠運維問題。增強調峰能力，減少非計劃停機和關鍵設備事故率，平衡發(fā)電與運維這個“砍柴”和“磨刀”的矛盾，將盈利能力提升到極致——實現(xiàn)這些，還需要數(shù)字化解決方案這個“鞍”。所謂數(shù)字鏡像，不過如此。
從智能設備到全廠一體化控制，從網(wǎng)絡安全保障到端計算應用，數(shù)字化解決方案已被廣泛部署至GEH級機組中，布尚電廠也不例外。GE預計，智慧發(fā)電解決方案可以為燃氣電廠平均增加2%出力，減少5%非計劃停機和25%的運行和維護成本。如果未來15年能提升1%的發(fā)電效率，意味著可節(jié)省價值600億美元的燃料，這就是數(shù)字化的力量。
端云結合，實時反應，以數(shù)據(jù)優(yōu)化運維
9HA燃機數(shù)字解決方案中，最為亮眼的是數(shù)字鏡像(DigitalTwin)。數(shù)字鏡像好比是9HA的數(shù)字孿生兄弟，他整合了Predix端計算與云計算的各自特點與優(yōu)勢，通過傳感器收集來的運行測試數(shù)據(jù)，結合電價、燃氣價格、人工成本等信息，并通過高級算法和人工智能算法來獲取關于設備性能和運行上的獨特洞察，完整模擬實體電廠的運行，測試各種決策的最終成果，甚至預警異常情況的發(fā)生。可以說，數(shù)字化技術的應用是電廠在動態(tài)市場中保持競爭優(yōu)勢的秘訣。
相較于傳統(tǒng)的電廠信息化基礎設施，端云結合的解決方案有了質的飛躍。端計算緊鄰機器端，快速采集數(shù)據(jù)，對機組運行情況進行實時分析和指導；而云計算可以跨電廠、跨機群，在電力價值網(wǎng)絡中完成數(shù)據(jù)集成，為集團運營提供洞察，輔助未來投資和運營策略決定?？蛻艨梢园葱铔Q定數(shù)據(jù)的傳輸與存儲方式，保護信息安全。
目前，GE已經(jīng)在全球創(chuàng)建了超過550,000個數(shù)字鏡像。除了法國電力集團，美國領先的綜合電力公司NRG等也使用了這項技術。通過數(shù)字鏡像，NRG機組出力可提高2-3%，每運行32,000小時增加收益500萬美元。
三大工具，科學預測，提高電廠盈利
在沒有數(shù)字鏡像之前，燃機運維人員缺乏數(shù)據(jù)和運算工具，在做重要決定時，只能依靠經(jīng)驗和人工記錄推測。但通過數(shù)字鏡像，運維人員就可以運用大數(shù)據(jù)分析的力量，科學解決運維難題。比如，布尚電廠的數(shù)字化解決方案中就包含下面三個“神器”，已廣受燃機運維人員稱道：
• 燃機性能恢復助手（PerformanceRecoveryAdvisor）——維護日期一天不差。如何精準的掌握燃機的維護時間，對燃機運維人員來說是一直是個困擾。以最常見的“壓氣機離線水洗”為例。燃氣輪機吸入空氣時不免有灰塵堆積，灰塵過多就會影響燃機效率，使度電成本增加，損害電廠長期盈利能力。但是，如果要清洗壓氣機，就需要先停下機組，花三到四天時間自然冷卻，再上電轉動，用專用水洗液清洗。整個過程除了自身成本高昂外，還會搭上幾天發(fā)電的利潤。通常，運維人員只能憑經(jīng)驗做出決策，在非高峰期挑一天進行水洗；而現(xiàn)在，燃機性能恢復助手會通過科學的函數(shù)算法平衡短期和長期利益，計算出既可盡快恢復性能，又不會耽誤太多發(fā)電盈利的方案，并將日期精確到天，提前告知運維人員。
• 燃機里程表（GasTurbineOdometer）——運行歷史一秒不漏。想知道一輛車要不要維護，只需要看這輛車的里程表；但是，在過去，確定燃機運行是否需要維護只能根據(jù)運維人員的歷史記錄推算。一臺燃氣輪機的維修間隔最少兩年半。這么長的時間里，每一次啟動和運行時間又會改變最后的維護修理日期。想想有多少人能堅持記賬兩個月，就知道完整保存兩年多的歷史記錄有多難。有了燃機里程表，系統(tǒng)就可以自動記錄燃機每一秒的狀態(tài)，幫助推算出下一次維護、修理的時間，并動態(tài)調整。最關鍵的是，就算是有人員變動，這些記錄也不會丟失，燃機里程表就是電廠忠實可靠的記錄者。
• 虛擬電池（VirtualBattery）——電廠盈利一分不丟。在中國，燃氣輪機有調峰使命，即在其他發(fā)電來源功率下降時多發(fā)電，上升時少發(fā)電，維持電網(wǎng)總體電量的穩(wěn)定。機組負荷增大時，會加速設備損耗，但此時燃機效率較高，度電成本較低，毛利率提升；當機組負荷減少時，損耗速度會降低，但發(fā)電效率會下降，度電成本會升高，毛利率下降。數(shù)字鏡像通過模擬，可以在調峰時，找到燃機負荷的最佳平衡點，讓燃機在高負荷時適當多發(fā)電，多賺錢，又不會讓燃機過度損耗，把可能的盈利拿到一分不剩。同時，伴隨電價市場化的推進，未來可能會出現(xiàn)高峰、低峰電價。數(shù)字鏡像可以讓燃機在高峰時適當多發(fā)，低谷時適當少發(fā)，在維持燃機壽命穩(wěn)定的情況下，進一步提高電廠的盈利能力。
智慧發(fā)電，高效安全，助力電廠數(shù)字化轉型
電力體制改革的深入，節(jié)能減排標準的提高，發(fā)電能源多元化的發(fā)展，以及當前發(fā)電量總體過剩的現(xiàn)狀使電力市場競爭空前激烈。電廠每天產(chǎn)生5到10個G的數(shù)據(jù)，過去這些數(shù)據(jù)的利用率僅為2%左右。未利用的數(shù)據(jù)其實是未被開采的金礦，充分挖掘，就可以激發(fā)設備更多潛能。電廠數(shù)字化，不僅是大勢所趨，也是當前發(fā)電行業(yè)轉型的突破口之一。
全球經(jīng)驗與本土實踐的結合，讓GE在中國智慧發(fā)電領域處于領先地位。全球約三分之一的電量由GE的發(fā)電設備提供。GE在中國共落地超過200臺燃氣輪機，180臺蒸汽輪機，其數(shù)字化解決方案不僅覆蓋GE本品牌發(fā)電設備，還可支持超過90個OEM品牌的發(fā)電機與輔機。此外，GE擁有全套工業(yè)運營網(wǎng)絡信息安全解決方案，其防火墻Opshield-4000-4已獲得中國公安部網(wǎng)絡安全保衛(wèi)局的認證，是少數(shù)可以為中國企業(yè)提供工業(yè)控制安全設施的國際企業(yè)之一。
從法國巴黎，到中國北京，GE致力于為發(fā)電行業(yè)插上數(shù)字化的翅膀。為新機配套數(shù)字化解決方案，或對原有機組進行數(shù)字化改造，深入發(fā)掘現(xiàn)有設備潛力，降低成本、改善電廠效益，提升電廠性能、使用率與可靠性，實現(xiàn)電力資產(chǎn)價值最大化。對于GE而言，數(shù)字化不再是紙上談兵，而是實現(xiàn)電廠降本增效的可靠手段；智慧發(fā)電不是遙不可及的藍圖暢想，而是經(jīng)實踐檢驗、整裝待發(fā)的一副“好鞍”。（能源新聞網(wǎng)）
