当前火力发电面临来自内外环境的巨大挑战，实现发电高质量发展是发电企业当务之急。华润电力为了解决外部形势严峻的问题，满足内部提升的需求，利用先进的工业4.0和工业互联网技术手段，建设发电集团智慧化平台，实现提质增效目标，助力华润电力创新转型、高质量发展。三年时间建设了华润电力集中监测与分析专家系统（CSASS），在华润电力全国69台机组上线，在江苏大区19台机组深度应用，为华润电力解决了现场问题，达到了提升设备可靠性、提升运行经济性、提升机组快速响应、提升运营管理水平的效果。下阶段在华润电力全面深化应用将产生超过1亿元/年收益。CSASS项目是工业互联网在火电领域积极且成功的探索，为火电大数据平台建设提供经验与借鉴参考，获得行业内好评如潮。建设过程中攻克了许多难题，产生许多科研创新成果，促进行业进步。下一阶段，CSASS项目不断迭代优化、功能升级、深化应用，产生更大价值。

1　主要发展经历

1.1　建设背景

在经济发展新常态下，对于以火电装机为主的发电企业，面临市场需求放缓、设备利用小时降低、电价下滑、燃煤成本不断攀升、资产运维日益复杂、节能环保要求更加严格等巨大挑战。华润电力内部面临存在数据孤岛、竖井管理，分析、诊断不够准确、有效，不能适应电力市场发展需要，分析、诊断结果与运营管理脱节等问题。为了实现发电高质量发展，需要将各系统互通融合，整合集团、分公司、电厂离散数据；建设分析与诊断、统一大数据平台，推动提升运营管理水平，最终实现提升效率、提升效益、提升机组竞争力的目标。为了实现该目标，华润电力对建设发电集团智慧化平台展开了积极探索，建设了华润电力火电集中监测与分析专家系统（CSASS），这是一套基于设备管理、服务运营管理的工业大数据分析与诊断云平台。

1.2　CSASS简介

CSASS以板块建设专业化、信息管控集中化、技术应用先进化、集团建设智慧化作为建设四大原则。横向联系、垂直集成，各环节任务互相联系在一起，优化资源、把握核心、集中建设。按照方案合理、经济高效、客观务实、便于操作的原则，将CSASS划分为三个部分：数据采集与集中监测系统、系统集成与展示、分析专家系统。系统架构图如图1所示。

图1 CSASS系统架构图

2　建设过程

建设期间，充分做好系统设计、制定项目实施策略、实施路径和计划。系统设计时，充分调研，做好顶层设计，梳理标准、流程和职责。实施路径采用先试点，后推广的方法。成立以华润电力副总裁领导的CSASS建设组织机构，建立CSASS技术专家团队，做好项目实施的组织保障和技术保障，全面参与项目建设。解决项目实施过程中的技术难题，有效地推进项目实施。项目建设过程也遇到不少问题，如图2、图3所示。

图2 技术难点

图3 管理难点

3　建设成果

目前CSASS项目数据采集与集中监测、系统集成与展示已完成华润电力九个大区共28家电厂69台机组的数据接入，形成了发电行业世界领先的实时大数据平台；分析专家系统已完成华润电力江苏大区8家项目公司19台机组建设，后续将推广至完成其他大区建设。

分析专家系统建立趋势预警模型超过2400个，正确预测设备异常超600例以上，诊断系统诊断成功率93%；系统案例数量超过2750个，制定各专业不定期工作项目408项，定期工作项目876项，完成指标超限告警统计近5万次，自动生成指标超限问题2000多项；能耗模块、负荷优化分配降低煤耗；AGC精度考核指标分析降低电网考核费用。关键燃料指标的对比，促进燃料管理水平提高。

3.1　提升经济性

通过实时能耗指标输出多维动态对标平台；燃料对标平台关键燃料指标KPI；大数据挖掘能耗规律优化热、电负荷分配。在线能耗指标数据的输出，在线自动投入率和品质评价指标。实时负荷优化负荷分配，中长期负荷电量分配，辅助能耗对标、寻优。燃料掺烧后评价，大数据分析电网考核，反馈数据积累。从而显著提升经济性。

3.2　提高可靠性

初步形成发电集团级统一的策略库、知识库、案例库、故障模式库。建设了设备预警功能，实时监控预警。结合行业经验和华润电力的技术积淀，实现全方位、多维度对机组运行状态进行实时监测、分析与诊断，为机组安全、经济、环保运行提供建议和优化方案。

3.3　提高设备响应快速性

（1）机组反应的快速性

利用自动模块提高机组自动投入率，提高机组使机组自动化水平，使机组调节更灵活快速。

（2）运营效率的快速性

企业级工业互联网大数据平台，实现海量数据采集、处理、分析、存储、展示一体化。自动报表、自动报告等减轻日常的工作量。对标工具、自定义组件等加快用户的使用效率。CSASS平台多个远程离线试验平台，用户可以利用工具快速发起试验并得出结果。自动生成工作任务计划功能、系统间自动流转。

3.4　提升运营管理水平

认知与应用深化，通过认知培训、操作培训、实际应用、使用验证、理论培训、使用优化提升项目公司用户管理水平、技术水平。缩短管理路径，技术进步带动管理理念的创新。

4　实施效果

4.1　经济效益

通过经济性线相关模块实施与应用，能耗、负荷模块降低华润电力江苏大区煤耗。自动模块协助电厂减少江苏电网考核费一年约100万元；同时，江苏大区各项目公司煤耗普遍下降，循泵优化模型为每家项目公司带来节能收益约20万元/年，合计为江苏大区带来直接经济收益180万元/年。低省优化模型为一台60万机组降低煤耗0.2g/kW·h。

目前预警准确率超过70%，为行业领先水平。华润电力江苏大区发现预警模块正确预测设备劣化600例以上；诊断模块的故障诊断正确率达93%，挽回约700万元的直接经济损失。设备检修策略的优化可为一个项目公司每年节约成本40万元。建立项目公司与控股之间线上实时业务通道，提升管理效率50%左右，降低了管理成本。下一阶段将CSASS推广至华润电力全控股，将实现超过1亿元/年的经济收益。

4.2　社会效益

CSASS项目是工业互联网在发电领域的深入应用，经过为期三年的建设，已经逐步融入生产运营体系当中，显著提高发电的高质量发展。CSASS项目的成功实践与落地应用，为发电领域实现工业互联网落地、能源高质量发展提供了借鉴。

5　后续发展目标

下一阶段，CSASS将上线MindSphere云平台（基于云的开放式物联网操作系统），实现功能迁移部署，发挥云平台作用。并将CSASS推广至华润电力全部大区，迭代式开发、螺旋式上升，推广过程产生新的需求，不断功能升级。充分发挥CSASS作用。

6　对未来发展的预期和建议

CSASS的建设是华润电力在火力发电集团级工业互联网系统的有效探索，下一阶段将以“智慧发电集团”为方向，不断实践。融合新技术的应用，前端打通售电云、后端打通燃料管控，实现全生产全过程价值最大化，最终实现智慧决策、少人值守，如图4所示。

图4 CSASS未来发展框架图

摘自《自动化博览》2020年9月刊