燃料全过程应用链寻优管理平台系统设计与应用

燃料全过程应用链寻优管理平台系统设计与应用

杨植1 ， 何荣强2

（1.广东粤电中山热电厂有限公司，广东  中山  528405）

（2.湛江电力有限公司 广东  湛江  524099）

［摘   要］通过研究开发燃料全过程应用价值链寻优系统，对火电厂燃料的全流程进行管理，实现了多煤种混烧的全程寻优管理决策，能实现掺烧标杆库，煤场智能管理，智能配煤，煤仓动态实时监测，优化掺烧，效益评估，原煤购买建议，数据录入及查询，历史曲线查询等多重功能，为燃料管理提供了全流程优化决策的管理系统工作平台。

［关 键 词］燃料；全过程；价值链；寻优管理

1、引言

燃煤成本在燃煤电厂经营成本中所占比重很大，加强燃料管理一直是燃煤电厂经营管理的重要课题之一。随着广东电力市场改革进入快车道，信息化和工业化深度融合等先进管理方法的推进，实现精细化、智能化燃料管理能够有效降低燃料成本，对机组经济、安全、环保运行具有非常重要影响。

燃料全过程应用链寻优管理通过对燃煤由采购到入炉全流程进行的精细化、智能化管理，抓住燃料管理中的关键环节，在现场作业支持的基础上，点点管控，以点连线，全面监控业务环节、对燃料各成本进行全面的成本管控，建立从入厂到入炉再到评价的成本管理链，实现对燃料成本的有效控制，使燃料管理实现科学计划、优化结构、提高煤质、降低煤价、合理存储、精细使用、全面监管，提升发电企业市场竞争力。

2、系统构架

本项目根据现实需要，旨在通过数值模拟、理论计算，在深入探究混煤的燃烧特性和“煤性——炉性”之间的耦合相关性的基础上，研究开发火电厂实用的、智能化的，以安全、经济、环保多目标的“燃料全过程应用价值链寻优系统”，实现了多煤种“购、运、卸、验、堆、取、配、送、烧” 自动协同，解决了上述问题。本平台的开发与应用，是电厂燃料全过程应用价值链寻优技术走向自动化和智能化的体现。它既可以作为电厂燃煤综合管理和调度的平台，为电厂如何选择合适的配煤煤种和掺混比例做出科学的决策，也可以在配煤方案的基础上对燃烧及采购提出优化指导意见，提高锅炉运行的安全经济性，减少污染物排放，提高电厂经济效益。

项目通过四大管理子系统实现从燃煤采购计划到入炉燃烧的全过程闭环寻优管理。各管理子系统的基本构架如下：（1）燃料计划采购结算管理子系统。（2）卸储煤和库存管理子系统。（3）煤炭采制化管理子系统。（4）燃煤混配掺烧决策管理子系统。

通过以上4大管理子系统，构建了燃料全过程应用链寻优管理平台，实现燃煤电厂燃料智能化、精细管管理。

（1）燃料计划采购结算管理子系统

燃料计划采购结算管理子系统。

图1采购管理子系统功能框图

子系统细分为4个管理模块，13项管理工作。系统以每季度内部市场定价补充合同（煤炭供需补充合同）为依据，界面实现输入煤质数据相关指标就能计算出煤款总价，并在内部网络上实现各级人员签名审批功能。

对燃煤采购、运输合同进行电子化管理。根据合同信息、卸煤信息、数量验收信息、质量验收信息，自动完成入厂煤结算，结算信息通过数据接口自动传回财务系统。实现入厂煤结算费、杂费、预付款在线审核和电子签名功能。

（2）煤炭采制化管理子系统。

图2煤炭采制化管理子系统功能框图

子系统细分为6个管理模块，11项管理工作。通过集成智能IC卡系统、条形码系统、视频监控系统、采样机系统对入厂煤采制化全过程进行精细化管理，实现了入厂煤采制化全过程管控和全过程可追溯、可预警，避免人为因素对入厂煤采制化结果的影响；

（3）卸储煤和库存管理子系统。

子系统细分为8个管理模块，31项管理工作。卸储煤和库存管理子系统建立了数字化煤场管理，实现燃煤根据不同煤种、不同矿点分堆、分层堆放。同时根据燃煤堆放信息实现厂内堆场三维模拟显示、场外煤场二维模拟显示。通过读取斗轮机行走记录、煤场视频监控实现堆取料操作的全程可控和可逆化查询。并根据燃煤进场信息、堆取料信息、采制化信息、煤场碾压记录信息、燃煤倒场信息全天候对煤场形态进行监测，实现煤种、位置、品质、堆放时间、重量的多属性数据动态呈现。

通过建立燃料库存优化模型、线性规划求解煤种品质分析模型、实现最优堆煤、配煤、取煤、上煤优化模型，最终形成燃煤成本分析、成本控制模型。用完整的系统功能固化科学的煤场管理标准，实现燃料采购、存储、使用全生命周期的高效管控。

（4）燃煤混配掺烧决策管理子系统。

该子系统细分为4个管理模块，12项管理工作。系统设定配煤热值、硫份、灰分等目标值、目标机组和计划上煤量，可指定掺烧目标煤种或不设定目标煤种由系统根据先到先烧以及设定的配煤掺烧基础数据通过配煤掺烧模型生成可选配煤掺烧方案，配煤方案支持按掺烧标煤单价最优排序或综合指标最优排序。可手工调整混煤掺烧方案，系统自动计算加权后的热值、硫份、灰分、标煤单价等指标，可选择目标机组对于上煤煤仓，生成上煤方案。

燃煤混配掺烧决策管理中，结合锅炉型式、燃烧方式、设计煤种等基本设计选型和用户实际情况，系统实时自动推荐符合满足环保和安全前提条件的混配煤方案，取得最优的经济效益；实时动态监控各机组煤仓料位、煤种、煤质、煤价、入仓、出仓等信息，通过已经得到的最优混配比例信息，系统实时提出入炉煤在锅炉燃烧存在的问题和注意事项，自动推荐运行调整方式建议；实现原煤仓、混煤筒仓实时动态监测管理功能。

3、构建燃料全过程管理平台

通过以上4大管理子系统，构建了燃料全过程应用链寻优管理平台，实现燃煤电厂燃料智能化、精细管管理。

通过以上管理子系统，建立燃料全过程应用链寻优管理平台，主要如下：

燃料全过程应用链寻优管理平台

系统针对燃煤采购、运输以及机组和煤场现状，通过燃料计划采购结算管理子系统、卸储煤和库存管理子系统、煤炭采制化管理子系统（、燃煤混配掺烧决策管理子系统、数据展示及报表管理子系统五个功能系统，构成燃煤电厂燃料管理提供统一的信息平台，实现了从燃煤计划到燃煤入炉的全过程闭环管理，

4、管理效果

本项目通过燃料全价值寻优管理应用中主要的几项关键技术研究，联通各类基础数据、深度挖掘价值信息、自积累自学习总结、标杆突破，实现"掺烧指导采购、市场指导掺烧"的管理思路。

（1）通过采购价值链寻优降低燃料采购成本------根据发电计划、机组运行状态、煤场存煤信息、在途来煤信息、机组负荷、集团经济考核指标、机组污染物排放控制指标等因素通过燃煤采购决策数据模型辅助生成燃煤采购计划，实现了采购价值链寻优。

（2）通过煤场数字化、精细化管理，实现煤场精准堆取、多维可视、智能分析预警------通过集成斗轮机定姿定位系统、煤仓煤位系统、输煤程控系统、燃料区域视频监控系统对煤场进行数字化、精细化管理，通过数据模型对卸煤计划进行智能决策，实现了燃煤堆取精准操作、煤场、煤仓多维可视和历史数据的跟踪分析、预警。

（3）通过配煤掺烧智能决策和价值链寻优，降低发电成本------通过建立混煤掺烧数据模型、接入SIS系统、原煤仓煤位数据，对混配掺烧经济指标分析、建立标杆数据库和历史工况数据库，实现了混配掺烧智能决策、动态运行指导和价值链自动寻优。

（4）通过燃料管理的自动化、智能化提高工作、数据传递效率------通过合同电子化，成本核算自动化，数据统计的智能化、移动化，实现了燃料相关信息的实时掌控，提高工作和数据传递地效率。

（5）通过数据智能分析及时发现燃料管理中存在的问题和影响燃料成本的因素------通过数据智能分析模型从数量、质量、成本、库存等方面对全厂燃料数据进行分析，从而及时发现影响燃料成本的因素以及燃料管理中存在的问题，为提高采购、掺配精准度、控制燃料成本提供了决策支持。

5、结束语：

项目开发研究出的燃料安全储存、高效调配及经济运行的研究技术体系，实现了燃料管理的精细化和智能化，使燃料管理实现科学管理、合理存储、精细使用；实现从燃煤计划到燃煤入炉的全过程闭环管理；为燃料提供统一的流程优化决策的管理系统工作平台，提升了企业发电盈利能力和可持续发展潜力，对同类机组燃料智能化管理升级应用有较大的借鉴价值。

[参考文献]

[1]系统分析在火电厂热效率提高中的应用，《科学与技术》2020年第20期作者:龚杰

[2]火力发电设备技术手册，1998年机械工业出版社出版(第四卷)

[3]一种基于智能算法的燃煤配煤掺烧技术，能源与节能，2019年第10期，作者：何荣强，王晓凯，郑重

[4]王军峰,郝润田,发电厂燃料最优成本模型研究[J].发电设备,2015,29(2):96-101.

[5]秘志良,马头电厂配煤掺烧问题及改进措施研究[D]北京:华北电力大学,2012.

作者简介：杨植（1991-），男，汉族，广东雷州，2014年毕业于广东工业大学应用电子专业，电气工程师，学士学位，现于广东粤电中山热电厂有限公司安全生产管理部从事安全监督、应急管理工作。