宁海电厂：圆形煤场3D数字化智能管控系统建设

项目案例简介

圆形煤场3D数字化智能管控系统采用OpenSceneGraph三维数据引擎，平台采用Visual Studio 2013，基于C++编程语言，系统服务器采用SQL server。数字化煤场整体以3D形式展示，画面中料场的数据尺寸按照现场测绘形成，堆取料机根据机械图纸尺寸绘制。料场中的料堆则是由固定在料场顶部的三维激光扫描仪扫描的数据形成，堆取料机和料场呈动态显示。设备的重要参数直接显示在设备上方，堆、取料机的回转，取料俯仰以及皮带堆料，刮板机取料等动作以及料场中的物料均根据实际状态进行动态呈现，真实反映料场实际，实现数字孪生。

案例专题：2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编

选送单位：国能浙江宁海发电有限公司

项目案例背景

2015年国务院提出《中国制造2025》；2016年发改委提出《关于推进互联网+智慧能源发展的指导意见》   根据相关政策，促进电厂智能化发展，提升信息技术与能源产业深度融合对中国迈向能源强国具有重要的意义。

宁海电厂圆形煤场原为半自动控制，并未实现全自动化作业。煤堆开堆，堆取料移车、煤场料堆二维图形绘制，堆取料机巡检和煤堆的测温等依旧需要人工进入现场勘测作业，人工操作工作量大。并且煤场控制系统与管理系统互为孤岛，没有信息交互，无法形成有效闭环，导致信息数据不相通，非常依赖人工管理。宁海电厂建设团队针对圆形煤场数据混乱、堆取料机自动化程度低、现场人工巡检繁杂、设备关键状态缺失、煤场缺少安全监测手段等多重问题迎难而上，从人文健康、科技创新、节能增效多角度出发，建立了一套圆形煤场3D数字化智能管控系统，在煤场数字化建设、信息化管理、智能化运营及健康企业创建等诸多领域带来革新。

圆形煤场3D数字化智能管控系统采用OpenSceneGraph三维数据引擎，平台采用Visual Studio 2013，基于C++编程语言，系统服务器采用SQL server。数字化煤场整体以3D形式展示，画面中料场的数据尺寸按照现场测绘形成，堆取料机根据机械图纸尺寸绘制。料场中的料堆则是由固定在料场顶部的三维激光扫描仪扫描的数据形成，堆取料机和料场呈动态显示。设备的重要参数直接显示在设备上方，堆、取料机的回转，取料俯仰以及皮带堆料，刮板机取料等动作以及料场中的物料均根据实际状态进行动态呈现，真实反映料场实际，实现数字孪生。

圆形煤场3D数字化智能管控系统建设，是通过在圆形煤场及其设备上建设激光扫描成像系统、红外热成像系统、雷达料位检测系统、定位系统、视频监控系统、智能运维系统、智能照明系统以及带测温功能的滑环箱供电通讯系统等，实现圆形煤场物料、设备、环境等智能感知，结合先进的智能算法，多策略，全方位的控制逻辑，实现煤场3D数字化管理；设备无人值守；一键移车路径寻优；一键智能开堆；恒流取料智能掺配；煤场一键盘煤；煤场动态图形管理；设备运行实时曲线；设备生命周期管理；煤场三维热力图；光纤滑环测温；智能照明；设备测温报警系统；有毒有害气体探测报警等核心功能。解决圆形煤场生产管理与堆取作业控制核心业务需求，简化生产管理模式，打造更高效、更安全、更环保的数字化智慧电厂。

主要创新点概述

1) 开发了圆形煤场掺配取料智能管理系统，可自动对不同煤种进行比例分配，自动对取料机下发任务， 进行自动寻址、自动取料，解决了人工配煤掺烧比例不稳定的问题，实现了对不同煤种的自能掺配管理。

2) 研发了取料机一键移车路径寻优、输送设备顺启动、中心集电器温度检测、一键智能开堆、智能掺配等技术，解决了移车时间长、作业效率低、设备空转能耗高、安全风险监控不到位的问题，实现了对关键设备的智能管控和安全风险预防。

3) 构建了智能管理软件平台，将物料温度检测系统、有毒有害气体检测系统、设备自动控制系统等原本相对独立平台纳入统一平台管理，有效减少了运行人员投入，提高了生产和管理效率，降低了运行和管理成本。。

应用情况及可推广前景简述

该项目在宁海电厂已投用2年时间，提高了电厂的经济效益和社会效益。项目是根据宁海电厂圆形煤场数据混乱、堆取料机自动化程度低、缺少煤场安全监测手段等背景下成立的。项目通过对煤场智能管控一体化系统各个系统的数据采集和分析，利用集控室智能平台完成系统的监控和运行，整套系统根据参数要求使设备全自动精确定位到作业点并开始全自动无人自动运行。本项目的投 入使用有效的解决了圆形煤场堆取料机依靠运行人员操作带来地人工劳动工作量大，现场环境对运行人员身 体健康地影响。通过本项目的实时，在宁海电厂真正实现圆形煤场堆取料机在辅控控制室远程手动、半自动 及全自动操作及监控堆取料机运行等功能；堆取料机各保护系统动作准确可靠；各参数趋势图实现对历史数 据查看功能；智能平台能监视堆取料机通讯状态图、煤场实时动态、环境安全信息、实时监视各设备之间的 通讯状态；达到系统数据准确、运行安全，大大的减少运行人员的工作负荷。也可以为电厂节约很大的资源，   从而降低运行和设备维护成本。同时项目实施后助力电厂的燃料智能管理，实现燃料管理专业化、自动化、 高效化、安全化，为电厂的智慧电厂建设打下结实基础。为后续智慧电厂的工程设计提供了重要的指导和参 考，具有巨大的推广应用前景。已计划在宁海电厂1、2圆形煤场推广使用。

经济效益及社会效益情况

一、经济效益

智能煤场管控一体化项目建成后，年经济效益创收约1318万元。

1、人工成本节省

堆取料机实现无人值守后，人员配置由每班2人减至1人，五班共减了5人。人员工资按每年20万元计算，年节省成本100万元。

2、效率提高

智能化无人值守改造和实现顺启后取料效率由856 t/h提高至1126 t/h，系统启动空转时间由原27 min，降至1 min，效率提升31.5%。按年存取煤500万吨计算，可减少系统作业时间1401h。年节电=2840kW×1401h= 3978840 kW•h。按照0.8 元千瓦时计算，每年节电成本约318 万元。

3、配煤掺烧增效益

通过创新配煤掺烧路径，解决燃用非设计煤种而涉及的诸如煤场取料作业繁琐复杂、煤场调度困难、入炉煤质不稳、锅炉燃烧不稳、发电机组降低出力运行以及环保排放等问题。年经济煤种掺配量约100万吨，掺配比例20%，入厂标煤单价低于区域平均值每吨9元，增加效益900余万元，促进了燃料效益最大化。

二、社会效益

2.1 科技赋能和创一流方面

1、一键启停、智能掺配、在线监控、数据自动生成、视频影像传输 数字化智能煤场的建设除了提升设备工效，简化生产管理模式。更重要的是实现由“手动操作”向“无人值守”转变；由“经验控制” 向“精细化管理”转变；由“人工决策”向“智慧决策”转变；由“人工防控”向“智能技防”转变，不仅颠覆了传统的管理模式，更为当前电力行业由传统火电企业向绿色智慧企业转型发展提供了一条新的途径。实现传统电厂向更高效、更安全、更环保、可持续的智慧电厂方向跃进。

2、项目集合多个相关领域关键技术包括一键移车路径寻优；一键智能开堆；恒流取料智能掺配等新技术，提高了煤场智能化管理水平，保持行业技术先进性，形成了多项专利。新技术的投用为企业管理提升、效率提升、环保提升、效益提升，简化生产管理模式奠定基础，为创建世界一流企业做出引领示范。

2.2 安全生产和职业健康方面

1、防止煤场自燃，利用自动红外测温技术，结合存煤时间、煤质化验数据，实现了煤场防自燃安全管理，保障煤场安全，在煤种稳定且发电量有保障的情况下可杜绝燃煤存煤自燃的发生。

2、保障系统设备安全，在煤场及堆取料机上增加了多种安全监测传感器，全方位在线实时监测设备运行状况，以及温度情况，实现故障自动报警停机，保障系统运行安全，减少事故发生。

3、脱离有害作业环境，封闭煤场容易产生有毒有害气体、噪音、粉尘等对运行人员长期作业产生了不可避免的危害，采用堆取料机远程全自动操作系统后无需操作人员在现场进行作业，能有效避免这些危害。从而改善工作环境及运行人员健康状况。

项目案例获专利及奖励情况

1. 专利名称：中心集电器及其其监测温系统；授权号(申请号)CN202210800628.4

2. 专利名称：输送设备启动方法、装置、电子设备及可读存储介质；授权号(申请号)CN202210804239.9

3. 专利名称：取料臂的控制方法、装置、存储介质及电子设备；授权号(申请号)CN202211575085.7

4. 专利 名称： 燃煤掺 配方法 、 装置 、 存储介 质、 电 子设备 及掺烧 系统； 授权号 ( 申请号)CN202310494679.3

5. 专利名称：开堆方法、装置、存储介质及电子设备；授权号(申请号)202310976277.7

6. 专利名称：确定物料图像的方法、装置、存储介质及电子设备；授权号(申请号)202310975406.0

选送单位简介

国能浙江宁海发电有限公司注册成立于2002年7月25日，由北京国电电力有限公司和浙江浙能电力股份有限公司按6:4的比例共同投资建设，项目总投资162亿元。电厂单位造价3680元/千瓦：一期3537元/千瓦， 二期3840元/千瓦。

国能浙江宁海发电有限公司（以下简称宁海电厂）注册成立于2002年7月，由北京国电电力有限公司和浙江浙能电力股份有限公司按照6：4的比例共同投资组建，投资总额162亿元，电厂地处浙江省重要的经济中心和电力负荷中心，位于宁波市象山港畔的宁海县强蛟镇，距宁波市区70公里。目前电厂总装机容量4626.31MW，包括一期工程4台630MW亚临界燃煤机组和二期工程2台百万级超超临界燃煤机组、厂内14.56MWp 光伏发电项目（厂内一期光伏）和厂内新能源示范园项目（36.75MWp)。首台火电机组（一期2号机组）于 2005年12月31日投入商业运行，是中国电力装机容量突破5亿千瓦标志性机组。整个火电工程于2009年10月

14日建成投产，一期工程获得国家优质工程金质奖，二期工程获得中国建设工程质量最高奖项“鲁班奖”。厂内一期光伏项目于2021年底全容量并网，厂内新能源示范园项目于2022年6月份全容量并网。