尚爾發(fā)，楊洋，李權(quán)耕，袁建麗

（1.內(nèi)蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200；2.國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，北京 102209）

0 引言

隨著國(guó)家電改政策陸續(xù)出臺(tái)，新的電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)模式下火電廠生存壓力日益嚴(yán)峻。火電企業(yè)要想在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中更好地生存和發(fā)展，就需要在內(nèi)部不斷挖潛，拓展管理模式，創(chuàng)新技術(shù)手段。精益化管理起源于日本豐田公司精益生產(chǎn)管理理念，其基本思想是通過(guò)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程和資源配置，聚焦運(yùn)行細(xì)節(jié)管理，達(dá)到推動(dòng)企業(yè)不斷適應(yīng)外部環(huán)境變化、不斷進(jìn)行自我完善和自我尋優(yōu)的目的[1]?；痣姍C(jī)組節(jié)能降耗已成為火力發(fā)電企業(yè)最為關(guān)心的問(wèn)題，在這一背景下深化運(yùn)行精益化管理，以精準(zhǔn)量化為手段，促進(jìn)火電機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)持續(xù)優(yōu)化，助力發(fā)電企業(yè)提質(zhì)增效。本文運(yùn)用精益化管理思想，提出火電機(jī)組運(yùn)行精益化管理方法，并結(jié)合當(dāng)前大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)研究建設(shè)智能運(yùn)行平臺(tái)，為全面提升電廠經(jīng)營(yíng)管理水平、降低運(yùn)行成本提供參考和借鑒。

1 火電機(jī)組運(yùn)行精益化方法

火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化是基于精益化管理量化分析理論，在發(fā)展上精準(zhǔn)投入，注重效益，在管理上創(chuàng)新方式，優(yōu)化提升，在流程上精簡(jiǎn)環(huán)節(jié)，提高效率。建立健全運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)體系和評(píng)價(jià)體系，創(chuàng)新管理方法，細(xì)化管理內(nèi)容，提升管理標(biāo)準(zhǔn)[2]，具體方法如下：

（1）完善管理制度和評(píng)價(jià)體系。依據(jù)電廠運(yùn)行管理現(xiàn)狀，梳理管理制度，優(yōu)化管理流程，健全工作標(biāo)準(zhǔn)，完善評(píng)價(jià)體系。通過(guò)對(duì)運(yùn)行工作整體流程的梳理和優(yōu)化，形成結(jié)構(gòu)合理、層次清晰的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，從而為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、管理標(biāo)準(zhǔn)體系的建立提供可參考的依據(jù)，為工作標(biāo)準(zhǔn)中各崗位的工作內(nèi)容和職責(zé)權(quán)限提供內(nèi)容，同時(shí)也為運(yùn)行操作量化提供評(píng)價(jià)和考評(píng)機(jī)制，為運(yùn)行精益化管理提供制度標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)和支撐[3]。

（2）量化分析，對(duì)標(biāo)標(biāo)桿?；痣姍C(jī)組指標(biāo)偏差表現(xiàn)出小幅度、綜合性、大數(shù)量等基本特點(diǎn)，部分指標(biāo)與同類型行業(yè)標(biāo)桿機(jī)組差距較大，這些差距均勻分布在機(jī)組各子系統(tǒng)及主設(shè)備的各部分，累積達(dá)到較高水平。這些小偏差的治理，依賴于精益化運(yùn)行管理工作的深入推進(jìn)，在進(jìn)行科學(xué)量化之后，深入分析原因，根據(jù)各項(xiàng)偏差的影響大小及治理難度科學(xué)投入，采取有效措施，通過(guò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的精益化改善，實(shí)現(xiàn)能耗精準(zhǔn)管理，提高機(jī)組能效管理水平，提升火電機(jī)組的盈利能力。

（3）閉環(huán)管理。對(duì)運(yùn)行精益化管理工作中存在的問(wèn)題和良好實(shí)踐進(jìn)行收集、篩選、分析、改進(jìn)和分享。并通過(guò)建立公平合理的績(jī)效考評(píng)以及考評(píng)到人的機(jī)制，促使運(yùn)行人員的操作不斷向最優(yōu)值靠攏，激勵(lì)運(yùn)行人員尋優(yōu)動(dòng)力并將成果固化，實(shí)現(xiàn)火電廠運(yùn)行優(yōu)化成果數(shù)字化轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、繼承和應(yīng)用的持續(xù)優(yōu)化閉環(huán)管理。

（4）技術(shù)創(chuàng)新。管理方法應(yīng)與技術(shù)創(chuàng)新工具通力協(xié)作才能發(fā)揮出最大價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，大家普遍意識(shí)到技術(shù)驅(qū)動(dòng)建設(shè)智能電廠的可行性和重要性，而在智能電廠建設(shè)中，電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)字化是電廠轉(zhuǎn)型升級(jí)的基本條件，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制向智能控制轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)。結(jié)合當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，建立火電機(jī)組智能運(yùn)行平臺(tái)，成為智慧電廠建設(shè)的重要組成部分[4]。

2 火電機(jī)組運(yùn)行精益化應(yīng)用

在火電機(jī)組運(yùn)行精益化方法基礎(chǔ)上，以安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為導(dǎo)向，運(yùn)用高級(jí)統(tǒng)計(jì)分析、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，構(gòu)建智能運(yùn)行系統(tǒng)。首先，通過(guò)對(duì)機(jī)組歷史數(shù)據(jù)挖掘?qū)ふ覚C(jī)組最優(yōu)工況，建立動(dòng)態(tài)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。其次，實(shí)時(shí)計(jì)算分析運(yùn)行參數(shù)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，對(duì)比最優(yōu)目標(biāo)值，指導(dǎo)操作人員操作。再次，利用操作耗差實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行操作的量化考評(píng)，再通過(guò)科學(xué)合理的績(jī)效考評(píng)機(jī)制，促使運(yùn)行人員的操作不斷向目標(biāo)值靠攏，激勵(lì)運(yùn)行人員不斷創(chuàng)優(yōu)。最后，系統(tǒng)創(chuàng)建發(fā)電企業(yè)運(yùn)行優(yōu)化成果的數(shù)字化轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、傳承和應(yīng)用的持續(xù)閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)時(shí)管控，為發(fā)電企業(yè)管控層提供決策依據(jù)，提升火電廠經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)智慧電廠建設(shè)。

智能運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行廣泛數(shù)據(jù)匯總和分析，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，優(yōu)化運(yùn)行操作，通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，可以解決以下典型問(wèn)題：

（1）發(fā)電機(jī)組運(yùn)行全過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、精益化管理難度大問(wèn)題；（2）小指標(biāo)競(jìng)賽得分不能全面反映機(jī)組經(jīng)濟(jì)水平問(wèn)題；（3）考核對(duì)運(yùn)行人員的實(shí)際操作沒有指導(dǎo)意義問(wèn)題；（4）耗差分析和小指標(biāo)競(jìng)賽對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)存在滯后性問(wèn)題；（5）績(jī)效對(duì)運(yùn)行人員的實(shí)際操作指導(dǎo)意義偏弱問(wèn)題；（6）多工況下，機(jī)組重要參數(shù)波動(dòng)大、安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)管理水平低問(wèn)題；（7）應(yīng)用信息化技術(shù)，解決不同工況下的運(yùn)行最優(yōu)問(wèn)題。

3 火電機(jī)組智能運(yùn)行系統(tǒng)的功能

針對(duì)上述問(wèn)題，將從智能運(yùn)行系統(tǒng)的四個(gè)重要模塊功能方面進(jìn)行重點(diǎn)闡述。系統(tǒng)可應(yīng)用于操作員，實(shí)時(shí)指導(dǎo)運(yùn)行人員針對(duì)性的調(diào)整操作，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的最優(yōu)化運(yùn)行；也可應(yīng)用于火電廠各專業(yè)主管，通過(guò)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)功能，減少人工統(tǒng)計(jì)、計(jì)算指標(biāo)帶來(lái)的工作量；也可應(yīng)用于生產(chǎn)運(yùn)行部門，科學(xué)公正地開展運(yùn)行評(píng)價(jià)工作，最大限度的實(shí)現(xiàn)運(yùn)行激勵(lì)作用；也可應(yīng)用于全公司，實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行的持續(xù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)機(jī)組長(zhǎng)周期安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

3.1 關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與處理

智能運(yùn)行系統(tǒng)以電廠運(yùn)行大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合電廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)等現(xiàn)有有效數(shù)據(jù)資源，選取具有廣泛性、代表性的能耗關(guān)鍵參數(shù)，平臺(tái)接收實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理，為平臺(tái)性能計(jì)算及耗差計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

智能運(yùn)行系統(tǒng)采用多種手段相結(jié)合對(duì)運(yùn)行參數(shù)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和校準(zhǔn)，對(duì)失真參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)與重構(gòu)，根據(jù)不同類型的參數(shù)采用多種方式進(jìn)行壞點(diǎn)識(shí)別，同時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)和不良數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，即能夠自動(dòng)篩選數(shù)據(jù)壞點(diǎn)并進(jìn)行相應(yīng)的擬合替換，保證性能計(jì)算與耗差分析的連續(xù)性和穩(wěn)定性[5]。

根據(jù)不同類型的參數(shù)可采用以下三種不同的方式進(jìn)行壞點(diǎn)識(shí)別：（1）量程檢查：直接進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)上下限判斷，超過(guò)上下限范圍的判斷為壞點(diǎn)；（2）精度檢查：確定運(yùn)行參數(shù)的基準(zhǔn)曲線，并以此為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行判別，超過(guò)一定的上下限判斷為壞點(diǎn)；（3）基于AI的參數(shù)檢查：采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)和深度學(xué)習(xí)。

3.2 動(dòng)態(tài)目標(biāo)值數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及尋優(yōu)

智能運(yùn)行系統(tǒng)以火電機(jī)組歷年運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用高級(jí)統(tǒng)計(jì)分析、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，以當(dāng)前機(jī)組已設(shè)計(jì)好的工況邊界條件和電廠常用的各類穩(wěn)定指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保指標(biāo)等作為篩選因子，從機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中挖掘出不同運(yùn)行工況下運(yùn)行的最優(yōu)值，并結(jié)合同類型國(guó)內(nèi)外先進(jìn)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷年全國(guó)可靠性金牌機(jī)組、大機(jī)組競(jìng)賽數(shù)據(jù)，組成火電機(jī)組在當(dāng)前運(yùn)行條件下所能達(dá)到的最佳值，將機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化成果有效應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際并標(biāo)準(zhǔn)化操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行人員的操作指導(dǎo)，并通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)運(yùn)行大數(shù)據(jù)的不斷挖掘、篩選、分析，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)更優(yōu)目標(biāo)值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)值庫(kù)的迭代更新[6-8]。

同時(shí)，智能運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)合深度學(xué)習(xí)和高級(jí)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，通過(guò)采集不同工況下的歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)樣本，對(duì)樣本進(jìn)行模型訓(xùn)練，從而構(gòu)建動(dòng)態(tài)目標(biāo)值模型，在機(jī)組運(yùn)行的當(dāng)前工況下，模型智能尋找最優(yōu)值，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)自動(dòng)在線尋優(yōu)和智能建庫(kù)。

3.3 性能計(jì)算及耗差分析

智能運(yùn)行系統(tǒng)通過(guò)對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)、輔機(jī)系統(tǒng)等性能指標(biāo)的計(jì)算、分析出各個(gè)主要參數(shù)實(shí)際值與目標(biāo)值的偏差對(duì)煤耗、熱耗、電耗的影響，定量定性地描述各項(xiàng)偏差，使有關(guān)生產(chǎn)人員及時(shí)準(zhǔn)確的掌握機(jī)組當(dāng)前運(yùn)行工況，提示并指導(dǎo)運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整。耗差分析包括對(duì)機(jī)組主要影響煤耗的參數(shù)進(jìn)行偏差計(jì)算分析的功能，并將計(jì)算結(jié)果全方位展示，包括歷史比較、平行比較分析、聚類分析及權(quán)重分析等，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)顯示動(dòng)態(tài)可控因子目標(biāo)值數(shù)據(jù)庫(kù)，為運(yùn)行人員提供操作指導(dǎo)。

3.4 操作績(jī)效考評(píng)

智能運(yùn)行系統(tǒng)依據(jù)電廠績(jī)效考評(píng)制度將操作行為與考核指標(biāo)掛鉤，根據(jù)操作耗差得出運(yùn)行人員的績(jī)效得分，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理，用績(jī)效的手段來(lái)促使員工向最優(yōu)靠攏，并正向激勵(lì)運(yùn)行人員不斷創(chuàng)優(yōu)，調(diào)動(dòng)員工的積極性和能動(dòng)性。

4 結(jié)論

目前火電廠面臨著智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，本文提出火電機(jī)組運(yùn)行精益化方法，同時(shí)構(gòu)建了基于精益化管理的智能運(yùn)行系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前已在多個(gè)火電廠試點(diǎn)應(yīng)用并取得積極成果，在提升管理水平的同時(shí)也為智慧電廠智慧運(yùn)行板塊建設(shè)奠定智能化轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)，系統(tǒng)具有進(jìn)一步推廣應(yīng)用價(jià)值。