成果名称: 基于数理智能建模的动态标杆值体系运行优化技术研究与应用
完成单位: 华润电力技术研究院有限公司,深圳市出新知识产权管理有限公司,华润电力湖北有限公司,华北电力大学,深圳圣缘节能科技有限公司
主要人员: 袁俊,姜利辉,陈世和,彭峰,黄文选,张开亮,张少男,李志超,黎俊飞,李锋平,谢英柏,马良玉,王太,黄亮,易晨,李敬原,曾骥敏,田鹏路 等25人
介绍:

    ①课题来源与背景; 近年来,国家出台各项环保政策以合理开发、利用自然资源,提出“国家大数据战略”及“十三五、十四五规划”,着力优化能源系统以及“中国制造2025规划”,引领传统能源向智能化发展,这些对火电行业的节能减排提出了更高的要求。从外部环境来看,煤价居高不下,风电装机容量不断增加,火电的生存空间进一步缩小。同时随着大数据、5G、云计算、工业互联网技术迅速发展为火电带来了新的契机。本项目为华润电力控股有限公司自选项目。华润电力控股有限公司计划名称:1、基于耗差分析系统的运行KPI体系建设试点工作,编号:CRPTP/NOPD/14-036(一期);2、关于OGS系统的创新研发,编号:CRP/QCC17-86(二期)。

    ②技术原理及性能指标 技术原理:本技术是通过运行优化目标的分析,一方面,针对操作指导的科学合理性这一需求,确立运行操作量化评价体系,研究了运行人员技术行为特征、具体分析了操作耗差、并建立了绩效考评体系;另一方面,针对寻优目标的精确有效性这一需求,以动态标杆库为核心的指导机制进行研究,主要研究了最优工况表征与挖掘历史最优数据、构建了数理复合建模及模型边界、探索了建模精度与寻优算法。在这两方面的基础上,为了实现运行优化效果,构建了普适有效的实时操作指导机制,主要包括两个重点,第一个重点是操作寻优系统的技术研发与应用;第二个重点是动态标杆值数据库的技术研发与应用。 性能指标: 1、润优益寻优软件系统中,实时刷新数据展示结果,数据辨识误差小于5%; 2、整个系统包括十余个子系统功能模块,分别是制粉系统模块、风量系统模块、配风配粉系统模块、真空系统模块、滑压系统模块、汽温控制系统模块、脱硫系统模块、除尘系统模块、回热系统模块、机炉联调系统模块等。 3、软件平台性能指标:(1)软件平台的样本数据不少于3个月,模型整定时间不超过30分钟;(2)模型校验时间小于2秒,校验显示趋势图;(3)传输延时不超过2秒;(4)测试用例不通过数比例小于3%。

    ③技术的创造性与先进性; 针对三个技术发展的趋势,本项目的技术产品主要突破和创新点包括以下三个方面: (1)本项目产品引入绩效考评体系具有先进性,对具体行为进行考评,建立该评价体系后,从本质上解决了运行操作难以量化的问题,使运行人员的评价具备了实时性和科学性,与同类技术相比,具有突破性。与经验调整相比,在有标杆值指导的情况下,指标调整响应程度提高20%,变负荷时,指标调整效率提升幅度达到45.3%。采用评分机制后,操作人员对指标调整的积极程度提升约60%,指标调整的稳定程度较原先提升23%,同时,各项经济性指标的准确度提升达5%以上。 (2)以聚类和概率统计技术为基础的边界索引体系,在考虑机组本身运行特性的同时,符合运行人员操作规程,并在实现多重边界叠加的区间精确划分的基础上,避免了机组稳定运行时因参数波动引起的区间频繁变动,增强了索引体系的鲁棒性和宽幅适应能力,与同类技术相比,具有突破性。传统的人为划分方式相比,本技术边界划分条件普遍提高4- 6个维度,单边界抗扰动能力提高39.5%,稳定工况下边界变动幅度减少约35%,以本技术为基础的建模计算精度平均提高64.3%。与单一的采用负荷划分边界相比,划分的维度提升幅度高达80%,边界划分的准确性提升20%以上。 (3)在建立了标杆值数据库后,可对比单一的设计值、调整试验值、历史最优值、行业对标值,使得标杆库的有效性大大提高,与同类技术相比,具有突破性。该方法在传统方法的基础上对电厂热力系统进行了拆解,对各系统主要设备进行数理建模修正,设备输出精度提升约21.6%。采用深度学习算法进行数据建模后,各项具体的建模精度平均提升25%。采用智能寻优算法后,寻优效率提升高达82%。现场试验结果表明,该技术可以实时给出动态工况下的最优操作量,指导操作调整,各子系统在传统方法的基础上可对判据指标进行逐一量化,拆分成各子系统后,子系统所对应的操作量调整方向准确,调整趋势改善幅度高达28%。环保指标维持在安全范围内,并且各项经济性指标平均改善达8%以上。

    ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 本项目研究形成的“火电厂操作寻优系统”等4项软件产品,分别通过湖北软件测评中心、中国赛宝实验室和中国软件测评中心检测;适用范围:国内外致力于智慧电厂建设的火力发电站;本项目关键技术已在国家电力投资集团有限公司电厂、中国国电集团有限公司电厂和华润电力内部电厂共计38家火电项目成功应用,产生了显著的经济和社会效益,具有良好的推广应用前景。

     ⑤应用情况及存在的问题 在应用效果上,基于数理智能建模的动态标杆值体系运行优化技术为已服务的38家发电企业带来了良好的经济收益和社会效益,保守估计约为12亿元左右。

     ⑥历年获奖情况; 1、第五届全国电力行业设备管理创新成果一等奖 ,2、 2019年全国智慧电厂建设技术交流研讨会论文一等奖 ,3、 2020年华润电力技术研究院有限公司年度创新奖 ,4、华润集团优秀业绩奖。

批准登记号:
登记日期: 2020-07-16
研究起止时间: 2014-03-15至2019-12-25
所属行业: 电力、热力、燃气及水生产和供应业
所属高新技术类别: 电子信息
评价单位名称: 广东省科技评估协会
评价日期: 2020-06-12