好馬要配好鞍,提質硬件效能充分發揮,增效也離不開軟件的降成界紀解決輔助。iPhone改變世界,世數字不能沒有一系列App。錄背杜蘭特能成為2017 NBA的提質MVP,也要歸功于勇士隊的增效訓練體系。
2016年6月17日,降成界紀解決法國電力集團(EDF)布尚電廠的世數字GE 9HA機組以高達62.22%的聯合循環發電效率創下吉尼斯世界紀錄。今年9月初,錄背這家電廠又被全球權威行業媒體《發電雜志》(Power Magazine)評為“2017年度全球最佳燃氣電廠”。提質9HA成為全球燃氣輪機的增效王者,先進材料,降成界紀解決創新設計功不可沒。世數字但硬件這匹“馬”再快也不能解決所有電廠運維問題。錄背增強調峰能力,減少非計劃停機和關鍵設備事故率,平衡發電與運維這個“砍柴”和“磨刀”的矛盾,將盈利能力提升到極致——實現這些,還需要數字化解決方案這個“鞍”。所謂數字鏡像,不過如此。
從智能設備到全廠一體化控制,從網絡安全保障到端計算應用,數字化解決方案已被廣泛部署至GE H級機組中,布尚電廠也不例外。GE預計,智慧發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%的發電效率,意味著可節省價值600億美元的燃料,這就是數字化的力量。
端云結合,實時反應,以數據優化運維
9HA燃機數字解決方案中,最為亮眼的是數字鏡像(Digital Twin)。數字鏡像好比是9HA的數字孿生兄弟,他整合了Predix端計算與云計算的各自特點與優勢,通過傳感器收集來的運行測試數據,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生。可以說,數字化技術的應用是電廠在動態市場中保持競爭優勢的秘訣。
相較于傳統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,快速采集數據,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,在電力價值網絡中完成數據集成,為集團運營提供洞察,輔助未來投資和運營策略決定。客戶可以按需決定數據的傳輸與存儲方式,保護信息安全。
目前,GE已經在全球創建了超過550,000個數字鏡像。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
在沒有數字鏡像之前,燃機運維人員缺乏數據和運算工具,在做重要決定時,只能依靠經驗和人工記錄推測。但通過數字鏡像,運維人員就可以運用大數據分析的力量,科學解決運維難題。比如,布尚電廠的數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(Performance Recovery Advisor)——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,還會搭上幾天發電的利潤。通常,運維人員只能憑經驗做出決策,在非高峰期挑一天進行水洗;而現在,燃機性能恢復助手會通過科學的函數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(Gas Turbine Odometer)——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,系統就可以自動記錄燃機每一秒的狀態,幫助推算出下一次維護、修理的時間,并動態調整。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(Virtual Battery)——電廠盈利一分不丟。在中國,燃氣輪機有調峰使命,即在其他發電來源功率下降時多發電,上升時少發電,維持電網總體電量的穩定。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,但發電效率會下降,度電成本會升高,毛利率下降。數字鏡像通過模擬,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,未來可能會出現高峰、低峰電價。數字鏡像可以讓燃機在高峰時適當多發,低谷時適當少發,在維持燃機壽命穩定的情況下,進一步提高電廠的盈利能力。
智慧發電,高效安全,助力電廠數字化轉型
電力體制改革的深入,節能減排標準的提高,發電能源多元化的發展,以及當前發電量總體過剩的現狀使電力市場競爭空前激烈。電廠每天產生5到10個G的數據,過去這些數據的利用率僅為2%左右。未利用的數據其實是未被開采的金礦,充分挖掘,就可以激發設備更多潛能。電廠數字化,不僅是大勢所趨,也是當前發電行業轉型的突破口之一。
全球經驗與本土實踐的結合,讓GE在中國智慧發電領域處于領先地位。全球約三分之一的電量由GE的發電設備提供。GE在中國共落地超過200臺燃氣輪機,180臺蒸汽輪機,其數字化解決方案不僅覆蓋GE本品牌發電設備,還可支持超過90個OEM品牌的發電機與輔機。此外,GE擁有全套工業運營網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絡安全保衛局的認證,是少數可以為中國企業提供工業控制安全設施的國際企業之一。
從法國巴黎,到中國北京,GE致力于為發電行業插上數字化的翅膀。為新機配套數字化解決方案,或對原有機組進行數字化改造,深入發掘現有設備潛力,降低成本、改善電廠效益,提升電廠性能、使用率與可靠性,實現電力資產價值最大化。對于GE而言,數字化不再是紙上談兵,而是實現電廠降本增效的可靠手段;智慧發電不是遙不可及的藍圖暢想,而是經實踐檢驗、整裝待發的一副“好鞍”。