煤炭行业数字矿区(园区)建设重点推荐案例——淮河能源潘集电厂智慧园区

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一、矿区(园区)基本信息
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园区基本情况

淮河能源潘集电厂位于安徽省淮南市潘集区架河镇境内,是安徽省“打造长三角特高压电力枢纽”首个核准开工的跨区域、支撑性、基础性电源项目,也是淮河能源控股集团为长三角打造世界级创新平台和增长极、推动安徽省经济社会发展提供电力保障精心打造的精品电力项目。

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产业特色

潘集电厂利用潘集选煤厂铁路专用线来煤,先烧选煤厂的中煤、煤泥,不足部分使用周边矿井动力煤,大大减少国铁运输压力,减少煤炭副产品对周边环境的影响。

电厂内灰、渣全部综合利用,工业废水、生活污水经处理后全部回收利用,实现废水、废物零排放。

潘集电厂是安徽省首个烟气排放执行国家超净排放标准的电厂,是区域内具备示范意义的清洁能源项目。

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运行情况

潘集电厂规划4台66万千瓦超超临界二次再热燃煤机组,一期两台机组分别于2022年12月26日和2023年2月24日投入商运,机组运行状态良好,各项指标优秀。二期项目于2022年9月28日取得发改委批复,计划2025年建成投产。

2023年潘集电厂成为安徽省内稳定电源点,全年累计盈利2.28亿元。积极参与市场调峰,为安徽省电网稳定提供了有力的支持

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职工情况

潘集电厂目前在册在岗职工279人,职工文化程度较高,本科及以上学历占比95%,职工平均年龄在31周岁,90%以上持有专业技术资格

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地理环境

潘集电厂园区南侧毗邻淮河,经洪泽湖也可进入长江。淮河常年通航,大型电力设备可通过水路运输。园区向北连接淮潘公路,沿淮潘公路向东与206国道连接,水路、陆路交通均很发达。

园区工业用水取自凤台县艾葛赛污水处理厂再生水及淮河地表水。优先取用污水处理厂的城市中水,有效地提升了城市污水的循环利用,降低水资源的消耗,同时减少污水的排放,降低对环境的影响

二、基础设施建设情况面
园区网络

园区以多网融合为理念进行建设。将智能控制网、智能管理网、无线网(WiFi、5G网)等各层网络整合形成一张跨层级、跨系统、跨业务的统一网络体系,各层网络间设置必要的安全设备,在保证安全的前提下为全厂业务应用提供稳定可靠的网络支撑,实现信息“一网打尽”。

1.智能控制网络

智能控制网主要依托于DCS,在传统DCS基础上,融合先进控制技术与数据分析技术,加入高性能服务器、高性能控制器实现协调优化、深度调峰、智能吹灰、智能脱硝、智慧监盘等功能应用。

2.智能信息管理网络

办公区域实现有线网络全覆盖,接入终端设备超400台。网络设备包括核心交换机2台,汇聚交换机2台,接入交换机43台,能够满足园区网络数据高效传输。

3.无线网络

园区无线网络覆盖办公区域和生产区域。设备包括无线AP、POE交换机、无线接入控制器300余台,无线发射接收点240个,无线局域网采用了最新的WiFi 6技术,确保了信号的稳定性和传输速度,为电厂的生产和管理提供了硬件基础。

4.5G专网

潘集电厂接入了中国移动5G专网,在厂区建设有2个5G宏站,满足厂区室外5G信号覆盖,同时根据实际需求和现场勘测进行室分部署,对于集控楼、汽机房、化水车间等区域实现室内信号覆盖

管理平台

潘集电厂建设MIS系统管理平台。系统有17个通用模块,包括设备管理、运行管理、经营管理、安全管理、人力资源等,覆盖全厂各生产与运营管理部门,同时将生产实时和生产经营管理业务建立在统一的平台上。系统共计接入生产监测测点约3万余个,使用人数超1000人,工作票、缺陷单等各类工作票单累计提交超1万条,流转人次超10万次,大幅提升企业工作效率

数据中心及机房

潘集电厂数据中心机房采用模块化机房设计,占地面积约50平方米,配套电池间15平米。机房墙壁采用保温防火防静电材料,地板为防静电架空地板,机房配置UPS备用电源,容量满足机房设备满负荷运行24小时,保障了机房的消防和数据安全。机房建设一套动环系统,实时监测温湿度、设备和电池状态。数据中心包括数据库服务器4台,超融合服务器6台,存储容量超40TB

网络安全

为了保障信息安全,潘集电厂园区在信息安全方面进行了全面的规划和部署,以确保网络、信息的安全性和稳定性。包括增加防火墙、上网行为管理、等保一体机、漏洞扫描等安全设备,同时部署了备份一体机。网络系统通过等保测评,达到等保2.0三级要求

三、场景及技术应用情况

潘集电厂利用大数据分析、数字孪生、5G、云计算、人工智能、机器人等技术,运用于潘集电厂的生产、经营等方面,有效地提升了生产效益、员工幸福感,积极打造绿色低碳的园区,具体的运用场景如下:

01
大数据分析打造智慧运行

潘集电厂开展超高效燃煤机组多工况无人干预生产自决策闭环系统的研究与应用,构建数据驱动型智慧电厂生产控制管理体系。从生产控制和生产过程管理两方面共同开展建设。以“全量数据”为基础,以“大数据分析技术”为依托实现全量分析、实时分析,打造多场景视图分析管理平台,围绕机组和各个设备的当前的状态进行全面生动的展示和综合评估,全面把控生产状态,实现生产过程管理和生产过程控制大融合,提高生产信息反馈速度和精细化运营能力。

目前,已打造智慧监盘模型900余个,涵盖电厂汽机、锅炉、化学、电气等多个系统,帮助机组稳定运行超3000小时,节约运行维护人员7人,同时显著降低工作人员的劳动强度

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精准控制共建绿色低碳环保园区

打造精准喷氨控制系统,在锅炉运行工况下,根据原位多点氮氧化物分析仪系统的即时数据,辅以锅炉负荷、发电量、给煤量等参数,建立SCR脱硝精准喷氨智能控制模型,实现喷氨总量及分区喷氨量跟随污染物总量及分布情况实时、快速调整。

潘集电厂精准喷氨项目已通过第三方验收及评价,专家鉴定达到国内领先水平,实现全负荷段脱硝的无人干预全自动调节,在节约喷氨量、降低氨逃逸、减少空预器堵塞、保证环保排放达标等方面效果显著,系统投运后,年节约氨气量约445吨,节约还原剂费用约120万元,节电约230万元

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5G+应用实现无人值守

利用5G高速度低延时特点,将5G和传统网络深度融合,实现河下泵房的无人值守、5G智能机器人巡检、5G智能安防等应用,为本质安全、降本增效、降低劳动强度提供有力支撑。

目前潘集一期建设2个5G基站,二期将新增2个基站,完成潘集电厂全域5G覆盖。一期5G应用已投入生产中,其中河下泵房已利用5G 技术实现远程监控,降低了人员的劳动强度,移动式安防摄像头已可以通过5G信号接入系统中,重大检修实现全方位监视

04
数字孪生助力电厂运维

通过厂级超融合私有云的工业互联网应用平台作为总体平台,汇聚全厂数据,建设潘集电厂1:1数据孪生模型,通过数据孪生实现电厂资料数字化、数据资产化、应用服务化,并集成生产信息管理系统,打造服务于电厂全生命周期的智慧化、可视化数字孪生电厂,目前已整理83848个KKS编码,覆盖电厂运维的全专业;完成15593份竣工图纸的交付,实现了物理电厂和数字化电厂同时交付。为工程建设、安全环保、智能运维、生产优化、员工培训等过程提供数据实时化、模型可视化的支持,提升电厂全面感知、协同优化能力。

05
AI分析促进智能安防

安防一体化系统是潘集电厂安防工作的重要载体,是监视环境和确认风险警情的重要手段,在电厂出入口、周界、重要生产区域(例如:汽机、锅炉、升压站、油站、氨站等)潘集电厂二期等共计部署摄像头900余左右,门禁150个,在平台下,实现统一接入,并支持与入侵报警、出入口控制、电子巡查、公共广播等技防系统联动。

同时利用人工智能、AI算法实现监控的高阶辅助功能,其中圆形煤场、主变等区域实现红外测温,一、二期均实现周界摄像头的防闯入功能

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数据治理挖掘园区数据价值

潘集电厂同步考虑一期、二期各系统数据融合、数据治理、数据应用工作。坚持数字实现最大化,坚持数据治理标准化,加强数据的收集、整理、治理,确保“一数据一标准”;坚持数据分析实时化,关注实时变化,构建低代码开发平台、大数据分析平台、数字算法建模平台及可视化数据展示平台。在潘集电厂一期 MIS 信息系统基础上,补充开发配置电厂二期 3、4 号机组的相关数据,且不影响原一期项目数据和信息的变化,保证其数据可与集团主数据平台、集成门户平台、统一身份认证等公共基础信息平台有效稳定的对接、集成和数据交换,并且满足淮河能源集团相关主数据标准

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数字时代赋能员工生活新体验

潘集电厂始终贯彻淮河能源“家文化”理念,将员工幸福感放在第一位,同时借助数字化手段解锁员工新体验。在园区内,职工可以通过刷脸的形式体验生活区域的所有设施,实现刷脸就餐、刷脸健身、刷脸借书等功能。

在潘集电厂食堂配置自助结算台、芯片式餐台、双目人脸识别终端、双目摄像头等智能化设备,利用菜品餐盘自定义菜价出品+芯片识别模式,能同时秒识别出超30份菜品价格,通过先进的图像识别技术进行人脸扫描结算。

潘集电厂职工书屋具有纸质书籍四千余册,电子书籍三万余册,涵盖历史文化、发电管理、信息化技术等,所有书籍借阅均实现电子化。在职工书屋内员工通过刷脸可以借阅书屋内的所有书籍,同时支持线上自助下载书籍,自助听书等功能

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多能互补助力绿色发电

潘集电厂深知绿色低碳、节能减排的意义,积极推进清洁能源的开发,推广可再生能源与燃煤机组的多能互补,助力国家碳达峰、碳中和目标的实现,在潘集电厂园区内建设分布式光伏发电,总装机容量0.48MWp,新建储能设备,打造光、火、储一体化能源利用基地,为园区职工用电、厂区路灯、新能源充电桩等提供能源支持,落实国家多能互补,能源保障的战略目标

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四、保障机制与措施

淮河能源淮南潘集发电有限责任公司是整个厂区运营的责任主体,在推进数字化进程的过程中,采取了如下措施:

(一)制定全面的规划和设计方案,确保潘集电厂数字厂区的建设与发展方向明确,各项工作有序进行。

(二)引入先进技术和设备:运用最新的数字化技术和智能设备,提升园区的信息化水平和管理效率,为项目建设和运营提供科技支持。

(三)建立健全的运营管理体系:通过数字化手段,结合现场实际制定相应的管理制度和流程,包括数字化安全管理、数字化设备维护、数字化服务标准等,确保厂区的常态化运营稳定有序。

(四)提升职工工作环境:数字化的提升重点关注职工的工作和生活需求,旨在提供舒适的工作环境和便利的生活服务设施,将自动化、信息化融入员工的工作生活当中,让员工工作顺心、生活舒心。

(五)加强培训和人才培养:利用数字化手段持续开展员工培训和技能提升,提高员工的综合素质和工作能力,定期开展数字化培训工作,让员工更加适应新型数字化电厂的运营需求。

淮河能源淮南潘集发电有限公司先后制定《淮河能源淮南潘集发电有限责任公司监控、门禁管理办法》《淮河能源淮南潘集发电有限责任公司信息化管理办法实施细则》《淮河能源潘集发电有限责任公司网络与信息安全管理办法》等制度,推进淮河能源企业标准《智慧燃煤电厂建设技术要求》的编制,打造具有淮河能源特色的数字园区

五、取得的成效



潘集电厂数字园区建设以来,利用数字化技术不断推进技术革新,在效益提升、环保排放、生态治理、人文关怀等方面取得了显著的成就。

创新研发并采用“燃煤机组多工况无人干预,生产自决策闭环系统”。该系统通过计算机分析替代人工的方式既提高了机组安全性,又降低了人员的工作强度,成果获得了中国安装协会科技进步一等奖、中国能源研究会能源创新三等奖,经国内专家鉴定达到国际领先水平。

作为安徽省首台污染物指标达到超净排放标准的电厂,潘集电厂利用科技助力,打造“智慧环保岛”,实现污染物集约、高效、稳定的处理回用,实现了绿色、环保、低碳的要求,推动清洁生产技术和智能制造技术的发展。该成果获得实用新型专利三项,荣获了2023年度“长三角数字化绿色化协同转型发展典型案例”,并入选安徽省网信办推广案例集。

潘集电厂持续深化在数字孪生、5G运用、AI视频分析等方面的运用,首创性地搭建了从机组到系统并最终到设备的性能监视模型,所有的模型具备可扩展性和可复制性。通过5G与传统网络融合、大数据与人工智能融合,以“双融”驱动电厂数字化转型,实现了智慧电厂数字孪生、无人值守等应用,提高了管理的信息化水平。其中《淮河能源潘集电厂5G赋能智慧能源》获得安徽省5G十大创新应用、中电联电力5G应用推荐案例,《全维数字化应用赋能智慧燃煤电厂》在2022年度(第二十七届)安徽省信息化十件大事遴选中被评为优秀项目


六、下一步计划安排

基于“高效灵活,绿色低碳,少人值守,本质安全”的目标,潘集电厂将基于现有的建设情况,进一步深化数字园区的建设方案,继续完善基础设备,持续打造数字化场景,提高园区数字化水平。

(一)持续投入基础设施建设

潘集电厂二期目前正在建设中,园区将进一步加强网络设备基础建设,增设新的数据机房作为潘集电厂数据交换枢纽,通过扩大机房规模、更新硬件设备,从而构建一个更加可靠的数据中心。同时还将推动5G网络的全面覆盖,在二期增设2座5G基站。继续扩大WIFI信号覆盖范围,优化网络质量,使得电厂员工可以随时随地接入网络,提高工作效率,为电厂数字化赋能夯实基础。

(二)持续打造数字化、智能化应用场景

1.打造智能仓储管理系统

随着潘集二期的建设,潘集电厂园区内物料、物资的储存、收发工作难度越来越大,打造智能一体化仓储平台将为企业实现控本增效提供有效保障,潘集电厂计划利用机器人技术、射频识别技术、物联网应用到园区仓储作业各环节中,快速完成物资的货位存放指引、到货入库上架、自动化取放货、库存盘点记录、领料出库登记等业务操作。

2.数据分析辅助经营决策

随着电力现货试点的推进,电力市场化程度将大大加深,这要求潘集电厂转变在“三公调度”模式下的发电生产、营销思路,对市场价格和激励信号做出更快、更正确的反应,实现电力现货交易模式下的利润最大化。潘集电厂下一步持续通过数据分析,打造智慧辅助报价系统,为制定成本计划提供重要的参考,进而优化管理机制、提升决策效率



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