摘要：在能源相对紧缺的今天，节约能源、提高能源利用率，已被提上政治的高度，载入法律议程。火电厂作为国家能源消耗的大户，降低煤耗率，提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。火电厂在生产过程中加强配煤的管理，提高输配煤各个环节的经济性，做到各种煤的最优掺配燃烧，是提高燃煤利用率的重要途径。在国家“两化”融合方针和节能减排政策驱动下，数字化电厂、智能发电、智慧电厂的建设逐渐成为电力行业发展的趋势。特别是在火电厂数字化、智能化、智慧化转型升级过程中，各种智能、智慧业务场景对数据采集、收集、传输的高速率、低时延和大连接的需求显得尤为迫切。本文以锅炉设计和校核煤种为基准，以机组安全、环保、经济为约束条件，依据机组周期性负荷曲线及历史大数据，对比煤场数据库信息，研发了一套基于煤场斗轮机智能集控技术的配煤掺烧专家系统。

关键词：煤场斗轮机；智能集控；配煤掺烧；专家系统

引言

作为传统火电行业，面对近期煤价高企、发电量价齐跌、成本倒挂全线亏损等多重压力，煤炭管理对发电效率和环境保护起着至关重要的作用，煤场斗轮机智能集控术应运而生。该技术可实现煤炭的自动化输送、计量、质量检测和存储，从而极大地提高配煤掺烧效率，大幅降低人工成本。但在配煤过程中，各种场景越来越复杂，给配煤掺烧带来了更大挑战。因此，设计一种基于智能集控技术的配煤掺烧专家系统对于提高煤场的运行效率和安全性具有重要意义。本文主要介绍配煤掺烧专家系统的结构、组成和关键技术，及其在提高配煤精度和掺烧效果方面的优势。

1 智能配煤的含义

在日益严峻的电力现货市场规则情况下，传统的配煤掺烧方案已无法跟上现货的步伐。根据多年的电厂运行经验，提出遵循“削峰填谷”的分时掺烧策略，主要原则为：高负荷时烧高热低硫煤，低负荷时尽量多烧低热高硫煤，在保负荷、保排放的基础上，最大化地掺烧低价煤，进一步改变以往1个掺烧方案管1d的情况，调整为分时段的配煤方案；对于机组不同时段的负荷要求，采用不同的配煤方案，并提出可行的建议，进而实现掺烧效益的最大化。根据煤场存煤情况，煤仓内的存煤情况以及机组的配煤约束条件和优化目标——现货市场下企业利益最大化（利润最大），自动计算出最佳的煤仓配煤方案和分仓配煤方案，并将上仓指令发给配煤控制系统实现自动配煤。具体包括4个功能：（1）智能配煤。提供智能配煤模型、中间推理结果和计算结果分析。同时具有二次配煤功能，即根据实时入炉煤种和现货出清后的分时负荷，对给煤机的组态及各给煤机的煤量进行二次调整，以实现更加精细的配煤，调整原煤仓上煤策略。（2）配煤人工决策。在特殊情况下，可人工设定煤种、权重等，并启动配煤计算程序。（3）配煤边界设置。系统可根据负荷的变化自动匹配机组的最佳配煤边界。（4）配煤掺烧在线评价。配煤掺烧在线效果评价包括锅炉安全性评价、配煤掺烧经济性评价和配煤掺烧环保性评价、锅炉安全性评价包括设备参数综合评价，锅炉负荷能力评价指数以及结渣反馈指数；配煤掺烧经济性评价包括热效率、厂用电率、供电煤耗等。

2 斗轮机控制服务需求

2.1 利用自动控制技术、激光三维扫描建模技术、精确定位技术，建立煤场信息，实时动态获取煤场表面三维数据。通过三维激光盘煤系统提供的煤堆高精度三维坐标数据，制定作业计划，实现对斗轮机精准操作控制。

2.2 科技项目初步实施方案（要根据研究内容描述具体的实施方法及步骤）；

2.2.1 统计设备所有需要设备及测量设备的清单。

2.2.2 收集以上设备的接线图、逻辑图以及运行日志，了解设备特性。

2.2.3 增装工业监控摄像头及监控系统。

2.2.4 增装激光三维扫描、精确定位相关设备。

2.2.5 加装斗轮机远程无人值守各类传感器，部分传感器冗余配置，确保安全。

2.2.6 三维煤场动态测控系统开发调试：建立实时动态获取煤场表面三维数据，实现不同煤种在煤场空间内的分层、分堆体积动态测量，并根据煤场实际分布情况更新其三维模型。

2.2.7 斗轮机无人值守作业系统软件开发调试：建立三维激光盘煤系统提供的煤堆高精度三维坐标数据，实现精准控制。

2.2.8 增装斗轮机控制机柜，将机柜放在输煤程控制室操作台后方位置，机柜里面放置服务器、防火墙、交换机、硬盘录像机、隔离装置等。

2.3 理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系；

2.3.1 理论研究后整理绘制控制逻辑图。

2.3.2 实现控制方式后续试验验证。

2.4 写明理论和试验研究的工作量；

2.4.1 统计设备所有需要设备及测量设备的清单。

2.4.2 收集以上设备的接线图、逻辑图。

2.4.3 增装工业监控摄像头及监控系统。

2.4.4 增装激光三维扫描、精确定位相关设备。

2.4.5 加装各类传感器，部分传感器冗余配置。

2.4.6 三维煤场动态测控建模。

2.4.7 斗轮机无人值守作业系统建立坐标数据。

2.4.8 增装斗轮机控制机柜。

3 基于煤场斗轮机智能集控技术的配煤掺烧专家系统

3.1 数据采集

采集频率为分钟级，应满足2个功能要求。（1）数据采集系统上传的数据包含时间戳。数据采集系统能对所采集的实时信息进行数字滤波、有效性检查、工程值转换等的加工，从而提供可应用的各种实时数据。（2）采集模块化设计。采集的全部数据应附有描述数据状态的质量标志和来源标志，并支持多源数据的采集，应满足以下性能要求：上传速率，鉴于电厂生产监视系统所使用的后台数据库为实时数据库，其对实时数据的处理响应速度可达到秒级，要求数据上传速率可达到秒级；采集数据量应满足万点秒级数据同步采集。

3.2 配煤方案管理

通过从系统接口获取煤场数据以及配煤数据库中的记录数据，根据当前人工输入的机组负荷信息，自动匹配可被执行的配煤方案，系统自动将满足要求的方案按照混煤的热值降序排列在备选方案库中，该备选方案库为运行值长提供决策依据。运行值长选定某一方案后，系统将选定后的方案回显在原煤仓动态监视模块中，并根据选定的方案更新原煤仓的动态信息。

3.3 系统管理

系统管理主要是提供系统中组织机构维护、人员管理、权限设置等功能。配煤历史方案库包括历史方案库与专家配煤方案库2个部分。其中，历史配煤方案库记录了被执行的配煤方案，配煤方案包括机组负荷、煤种名称、各煤种对应的原煤仓、煤种比例、混煤煤质属性（包括工业分析、元素分析）。

3.4 特征库建设

通过大量实时数据及异常工况，研究混煤发热量、混渣特性、灰分、硫分等混煤煤质特性。煤质特性不仅与掺混的煤质种类有关，还与掺混比例有关。需要评价和表征部分运行状态时，所需状态参数远不止单独一个数据库即可满足，为满足实际应用的信息需要，需要建立主题数据仓库。研究结果有助于实时获取燃煤机组入炉煤质数据，对电厂提高锅炉运行水平和实现锅炉减污降碳协同控制意义重大。

结束语

本系统借助数据库和高效能算法，解决了发电厂在新时期生产发展过程中所遇到的瓶颈问题，实现了节能减排、提质增效，同时保障了燃煤机组的安全和经济运行，为电厂的生产发展带来了显著的经济效益和社会价值，起到了一定的带头示范作用。

参考文献：

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