In den letzten Jahren war der Strommarkt von Versorgungsengpässen, häufigen Stromausfällen und Rationierungen im ganzen Land betroffen. Hauptgrund hierfür ist die unzureichende Kohleversorgung für die Stromerzeugung in Verbindung mit stetig steigenden Kohlepreisen, was die Stromerzeugungskosten direkt erhöht. Daher ist die Senkung der Stromerzeugungskosten zu einer zentralen Herausforderung für Kraftwerke geworden. Um dies zu erreichen, müssen Kraftwerke fortschrittlichere Produktionsmanagementmethoden einführen, um die Produktionseffizienz durch Produktionsoptimierung und reduzierten Kohleverbrauch zu steigern. In diesem Zusammenhang hat sich das Supervisory Information System (SIS) für Kraftwerke als effektive Methode zur Verbesserung des Kraftwerksmanagements schnell etabliert. SIS und ESP-iSYS: Das SIS – Power Plant-Level Production Management Monitoring Information System – ist eine Komplettlösung, die entwickelt wurde, um einen sichereren und wirtschaftlicheren Betrieb von Energieerzeugungsunternehmen zu gewährleisten, die Gesamteffizienz des Unternehmens zu steigern und die Wettbewerbsfähigkeit bei zukünftigen Netzausschreibungen zu verbessern. Es basiert auf verschiedenen Steuerungs-, Überwachungs- und Messsystemen, die in den Produktionsprozess des Kraftwerks eingebunden sind, und integriert die Datenerfassung, -verarbeitung, -anzeige und -speicherung in Echtzeit. Das System-on-a-System (SIS) ist ein Informationssystem, das auf einer offenen, echtzeitfähigen Prozessinformationsdatenbank basiert und auf den Produktionsprozess ausgerichtet ist. Dieses System speichert und analysiert Zehntausende von Datenpunkten aus dem Produktionsprozess und bietet Bedienern und Produktionsleitern eine Grundlage und Orientierung für Steuerung und Entscheidungsfindung. SIS liefert Energieunternehmen in erster Linie präzise und wichtige Echtzeitdaten für eine sichere und stabile Stromerzeugung, Kostenkontrolle und gesteigerte Produktivität. Gleichzeitig sichert es effizient und präzise eine große Menge wertvoller historischer Produktionsdaten. In Kombination mit wissenschaftlichen und effektiven Data-Mining-Tools sowie präzisen, professionellen Berechnungs- und Analysemodellen auf Basis von ESP-iSYS gewährleistet es einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb des Unternehmens. Das Anlagenüberwachungssystem (SIS) für Wärmekraftwerke wurde Ende 1997 vorgeschlagen und im Jahr 2000 in die „Technischen Spezifikationen für die Auslegung von Wärmekraftwerken“ aufgenommen. Darauf aufbauend wurden 2004 die „Technischen Bedingungen für Anlagenüberwachungssysteme für Wärmekraftwerke“ formuliert. ESP-iSYS ist ein Echtzeit-Datenbanksystem der Supcon Software Co., Ltd. Es dient als zentrale Informationsplattform für Unternehmen und integriert umfassend Produktionsinformationen. Zudem unterstützt es die Echtzeit-Informationsinteraktion sowie diverse intelligente und automatisierte Transaktionsausführungen im gesamten Unternehmen. ESP-iSYS liefert den Unternehmensleitungen zeitnahe und zuverlässige Echtzeitinformationen und Datenanalyseergebnisse. Durch die Integration der Echtzeitdaten des gesamten Unternehmens stellt ESP-iSYS sicher, dass jeder Mitarbeiter die benötigten Kennzahlen zeitnah abrufen kann. Die Echtzeitdaten des Unternehmens dienen nicht mehr nur der Überwachung, sondern werden durch die Echtzeitberechnungs- und Datenanalysefunktionen von ESP-iSYS in Echtzeitinformationen und sofortige statistische Analysen umgewandelt. Diese sind entscheidend für das Produktionsmanagement und die Entscheidungsfindung des Unternehmens. Die Informationen und Daten schaffen Transparenz in der Produktion und unterstützen die Entscheidungsträger bei zeitnahen und präzisen Entscheidungen. ESP-iSYS erfasst die Rohproduktionsdaten des Unternehmens aus verschiedenen Datenquellen und stellt sie in Echtzeit über übersichtliche Web-Oberflächen und zeitnahe Webberichte bereit. So können Benutzer historische und aktuelle Betriebsbedingungen sowie verschiedene wichtige Analyseinformationen einsehen und die Anforderungen von Produktionsanlagen, Betriebsoptimierung und Unternehmensführung auf allen Ebenen erfüllen. ESP-iSYS ist zudem speziell für SIS-Systeme konzipiert und bietet eine leistungsstarke Unterstützung für die Implementierung von SIS-Funktionen. Aufbau eines SIS auf Basis von ESP-iSYS: (1) Aufbau der Funktionsmodule der Echtzeit- und historischen Datenplattform. ESP-iSYS verfügt über die effiziente Kernkomponente ESP-iRTDB, die als Datenhub und Servicecenter der ESP-iSYS-Echtzeitdatenbank dient. Als Hochgeschwindigkeitsbus für die Echtzeit-Datenübertragung übernimmt ESP-iSYS die Zuordnung, Komprimierung, Speicherung und Verarbeitung von Echtzeitdaten. ESP-iSYS stellt nicht nur Echtzeitdaten bereit, sondern unterstützt auch eine schnelle Transaktionsverarbeitung, kann virtuelle Maschinen zur Ausführung von Echtzeit-Rechenaufgaben anstoßen und Alarmdienste zur sofortigen Alarmerkennung aktivieren. ESP-iSYS bietet zudem einen Hochgeschwindigkeitscache für den beschleunigten Zugriff auf Echtzeitinformationen – die Speicherdatenbank für historische Daten – und ermöglicht so eine extrem hohe Interaktionsgeschwindigkeit für Anwendungen höherer Schichten beim Zugriff auf aktuelle Echtzeitdaten. Der ESP-iSYS-Kern ist mit dem ESP-iHisServer verbunden, der historische Daten effizient auf der Festplatte speichert. Die Schnittstellensoftware, die sich an verschiedene Kommunikationsstandards und -protokolle im Feld anpasst, liefert die erfassten Daten schnell an den ESP-iSYS-Kern und verbessert so die Stabilität der Gesamtarchitektur. Über den ESP-iSYS-Kern werden verschiedene im Unternehmen verteilte Echtzeitdatenquellen zu einer einheitlichen und universellen Echtzeitdatenquelle integriert. Verschiedene Anwendungssysteme im Unternehmen können über eine einheitliche Echtzeit-Datenplattform und eine einheitliche Schnittstelle auf die Echtzeitinformationen des gesamten Unternehmens zugreifen. (2) Aufbau des Echtzeit-Datenerfassungs- und -verarbeitungsmoduls für die gesamte Anlage: ESP-iSYS ist eine Entwicklungsplattform für die Echtzeit-Datenerfassung und -verarbeitung der gesamten Anlage. Durch einfache Konfiguration lassen sich die Echtzeitdaten der gesamten Anlage integrieren. ESP-iSYS bietet universell einsetzbare Schnittstellenlösungen für verschiedene Industrieprotokolle und -standards und ermöglicht eine schnelle bidirektionale Interaktion von der zugrunde liegenden Datenquelle zum ESP-iSYS-Kern. ESP-iSYS unterstützt über 300 Schnittstellenlösungen und deckt damit die überwiegende Mehrheit der verteilten Steuerungssysteme ab – von kleinen digitalen Messgeräten und SPSen bis hin zu großen DCS- und SCADA-Systemen. Alle diese Systeme können über die ESP-iSYS-Schnittstellenlösungen eine einheitliche Datenquelle für das gesamte Unternehmen bilden. ESP-iSYS bietet außerdem professionelle Werkzeuge für die manuelle Dateneingabe, beispielsweise in Laborverwaltungssystemen, und gewährleistet so einen präzisen und zuverlässigen Dateneingabeprozess. Die Schnittstellenlösungen von ESP-iSYS decken sogar einige ältere Systeme ab. Durch die Partnerschaften mit ESP-iSYS wird das Lösungsportfolio für Unternehmen weiter ausgebaut. Mit einer ESP-iSYS-Echtzeitdatenbank entsteht ein stabiler Echtzeit-Datenhub für das gesamte Unternehmen. ESP-iSYS bietet zudem ein offenes Entwicklungskit für Schnittstellen, mit dem Anwender mit Programmierkenntnissen die Funktionalität einfach erweitern können. (3) Aufbau des Echtzeit-Überwachungsmoduls für den gesamten Produktionsprozess: ESP-iSYS erfasst Produktionsdaten aus verschiedenen Prozessleitsystemen des Kraftwerks, darunter das Prozessleitsystem (DCS), das Kohlefördersystem, das Hilfsleitsystem, das Hilfssystem zur Ascheentfernung, das Netzüberwachungssystem (SCAD), die Fernübertragungseinheit (RTU) des Stromnetzes, das Strommesssystem, das Kesselleckage-Überwachungssystem, das Abgasüberwachungssystem usw., um jeden Produktionsprozess einheitlich zu überwachen und abzufragen. Die Produktionsdaten werden umfassend verarbeitet und in einem anlagenweiten Produktionsbericht zusammengefasst. Dieser Bericht erfüllt die Anforderungen der zuständigen Managementabteilungen an eine schnelle und effiziente Abfrage und Verarbeitung der Prozessdaten vor Ort. Die Trendanalyse ist eine der Kernanwendungen der Echtzeitdatenbank. In der industriellen Produktion sind Langzeit-Trendanalysen und Gruppenvergleiche effektive Mittel, um den Produktionsstatus nachzuvollziehen, Probleme zu identifizieren und Produktionspotenziale auszuschöpfen. Neben der Trendanalysefunktion im B/S-Modus bietet ESP-iSYS mit ESP-iTrend auch eine Trendanalysesoftware im C/S-Modus. Diese professionelle Software für die Analyse großer Echtzeitdatenmengen verfügt über zahlreiche leistungsstarke Funktionen. Benutzer können Tag-Gruppierung, Gruppenbereichsanpassung, Anpassung des Bereichs einzelner Trendlinien, Trendfarbe, Hintergrund, Linientyp, Verbindungsmethode usw. einfach und individuell anpassen. ESP-iTrend unterstützt die Anzeige von Trends mit Millionen von Datensätzen pro Bildschirm, horizontales und vertikales Zoomen sowie flüssiges Scrollen. Dies erleichtert Prozessmitarbeitern und Technikern die Analyse von Produktionsprozesstrends und Unfallursachen. ESP-iTrend vereint Echtzeit-, Festplatten- und Speichertrends und ermöglicht den Wechsel zwischen diesen drei Darstellungsformen. Im Echtzeit-Trendmodus wird das Trenddiagramm automatisch aktualisiert. (4) Aufbau des Funktionsmoduls für die statistische Prozessinformationsanalyse: ESP-iSYS unterstützt die Einbettung von Data-Mining-Modulen, einschließlich Clusteranalyse und anderer Algorithmen, zur automatischen Klassifizierung und mehrdimensionalen Auswertung von Echtzeitdaten, historischen Daten, wichtigen Leistungsindikatoren und Analyseergebnissen. Statusinformationen der Hauptanlagen und des Steuerungssystems der Einheit werden erfasst, gezählt und gemeldet. (5) Aufbau der Funktion zur Berechnung der Anlagenleistung: ESP-iSYS verfügt über eine integrierte virtuelle Maschine für Echtzeitberechnungen, die das einfache Hinzufügen virtueller Berechnungs-Tags und die Unterstützung mehrerer Triggermechanismen zum Lesen, Schreiben und zur Zeitsteuerung von Tags ermöglicht. Dies bietet leistungsstarke Echtzeitberechnungs- und Echtzeitinformationsverarbeitungsfunktionen. ESP-iSYS stellt eine Funktionsbibliothek zur Unterstützung von Echtzeitberechnungen bereit. Umfangreiche Berechnungsfunktionen können durch ein Skript mit ein oder wenigen Zeilen VB-Syntax realisiert werden. Die Anlagenleistungsberechnung führt die Berechnung verschiedener Effizienz- und Leistungskennzahlen der Einheit und ihrer Komponenten durch und erfasst und zeigt diese Werte sowie verschiedene Zwischenwerte an. Die Funktion zur Berechnung der Anlagenleistung kann in die Einzelanlagenleistungsberechnung und die Anlagenleistungsberechnung unterteilt werden. Die spezifische Berechnungsformel muss an die Standortbedingungen angepasst werden. Im Allgemeinen sind Werkstatttechniker und Ingenieure, die mit dem Standort vertraut sind, auch mit der Berechnungsmethode besser vertraut. Bei Standortbedingungen mit unzureichenden Messpunkten sind entsprechende Anpassungen vorzunehmen, um die Berechnungsbedingungen zu erfüllen. Die Leistungsberechnung einer einzelnen Anlage umfasst: thermischen Wirkungsgrad und Wärmeverlust des Kessels; Brennstoffverbrauch des Kessels; Wirkungsgrad des Luftvorwärmers; thermischen Wirkungsgrad der Turbine und Dampfverbrauch; thermischen Wirkungsgrad des Anlagenkreislaufs; Heizleistung; Kohleverbrauch für die Stromversorgung; Kohleverbrauch für die Stromerzeugung usw. Die Leistungsberechnung der Gesamtanlage umfasst: durchschnittlichen thermischen Wirkungsgrad und Wärmeverlust des Kessels; Brennstoffverbrauch des gesamten Kessels der Anlage; durchschnittlichen Wirkungsgrad des Luftvorwärmers; durchschnittlichen thermischen Wirkungsgrad der Turbine und Dampfverbrauch; durchschnittlichen thermischen Wirkungsgrad des Anlagenkreislaufs; Heizleistung der gesamten Anlage; Kohleverbrauch für die Stromversorgung der gesamten Anlage. Gesamtkraftwerksleistung, Kohleverbrauch usw. (6) Entwicklung eines Moduls zur Analyse von Energieverlusten: Mithilfe der Echtzeitberechnungs- und Entwicklungsfunktionen von ESP-iSYS können folgende Berechnungs- und Analysefunktionen angepasst werden: Steuerbare Verluste: Hauptdampftemperatur und -druck, Zwischenüberhitzungsdampftemperatur, Rauchgastemperatur, Sauerstoffgehalt im Ofen usw. Nicht steuerbare Verluste: Umgebungstemperatur, Vorwärmerluftleckrate, Kohleartwechsel, Zwischenüberhitzungsverluste usw. Die spezifischen Berechnungsformeln für diese Größen müssen an die jeweiligen Standortbedingungen angepasst werden. (7) Entwicklung von Funktionen zur Betriebsoptimierung und -führung: Zhejiang Zhongkong Software Technology Co., Ltd. forscht, entwickelt und implementiert seit 1993 fortschrittliche Steuerungstechnologien und brachte 1996 die multivariate prädiktive Regelungssoftware APC-Hiecon auf den Markt, die erfolgreich in verschiedenen Branchen wie Petrochemie, Ölraffinerie und Chemie eingesetzt wird. Sie gilt als die beste Software zur Betriebsoptimierung und -führung in China. (8) Entwicklung von Funktionsmodulen zur Bewertung der Betriebsleistung: Durch die Anwendung der Echtzeitberechnungs- und Entwicklungsfunktionen von ESP-iSYS lassen sich Funktionen zur Berechnung und Analyse der Betriebsqualität konfigurieren und anpassen, um die Bedienertätigkeiten dynamisch zu verfolgen, unübliche und nicht standardmäßige Vorgänge zu erfassen und Berichte als Grundlage für die Bewertung der Betriebsleistung zu generieren. Die praktische Anwendung ist sehr effektiv. (9) Entwicklung eines Funktionsmoduls zur Überwachung und Verwaltung des Anlagenstatus: Unter Verwendung einiger Funktionen des ESP-iSYS ESP-SupPlant EM – Software-Funktionsmoduls zur Überwachung und Verwaltung des Anlagenstatus – und der Kombination der Entwicklungsfunktionen und allgemeinen Entwicklungsschnittstellen von ESP-iSYS für eine kundenspezifische Entwicklung, nutzt das System professionelle Sensoren wie z. B. Hochgeschwindigkeits-Schwingungsfrequenzerfasser und unterstützende Hardwareprodukte, um ein Online-System zur Anlagenstatusüberwachung zu realisieren. Dieses umfasst die Anlagenstatushistorie, Echtzeit-Datentrends, Schwingungsanalyse, Vorhersage und Analyse von Überwachungsfehlern sowie den Vergleich historischer Daten. Das Online-Überwachungssystem besteht im Wesentlichen aus Funktionsgruppen bzw. Subsystemen wie einem Übersichtsdiagramm zum Betriebszustand der Anlagen, der Anzeige historischer Trends an den Überwachungspunkten, der Schwingungsdatenanalyse (Wahrscheinlichkeitsdichte, Leistungsspektrum, Hüllkurvenspektrum, Cepstralanalyse, Autokorrelation, Kreuzkorrelation, verfeinertes Spektrum, Wellenmittelpunkttrajektorie, Zeit-Frequenz-Analyse usw.), der Fehlerprognose und -analyse an den Überwachungspunkten, dem Vergleich historischer Statusdaten und der Ergebnisberichterstattung. Das zugehörige Anlagenmanagement-Subsystem basiert auf der Anlagendateiverwaltung und der Ersatzteilverwaltung und etabliert eine standardisierte Basisinformationsstruktur für die Anlagen. Diese umfasst die Verwaltung der Anlagengrundeinstellungen, der Anlagendateiverwaltung, des Anlagenbetriebs und der Instandhaltung, der Anlagenbuchhaltung, der Anlagenberichtsverwaltung und der Ersatzteilverwaltung. (10) Aufbau des Funktionsmoduls für die Anlagenlebensdaueranalyse und -verwaltung: Mithilfe der Echtzeitberechnungs- und Sekundärentwicklungsfunktionen von ESP-iSYS lässt sich das Funktionsmodul für die Anlagenlebensdaueranalyse und -verwaltung konfigurieren und anpassen. Es führt Online-Berechnungen an Schlüsselparametern wichtiger Komponenten von Kesseln und Dampfturbinen durch und ermittelt so den Lebensdauerverlust und den Alterungszustand der Anlagen. Benutzer können Wartungspläne zeitnah anpassen und so ein dynamisches Anlagenmanagement realisieren. (11) Aufbau des Funktionsmoduls für Echtzeit-Informationswebseiten: Das ESP-iWeb-Funktionsmodul von ESP-iSYS ermöglicht es Benutzern, die Webseitenoberfläche zu konfigurieren, anzupassen und zu modifizieren, um den Anforderungen des dynamischen Unternehmensmanagements gerecht zu werden. (12) Aufbau des Webdienst-Zugriffsschnittstellenmoduls: Die Echtzeitdatenbank von ESP-iSYS enthält ein Webdienst-Schnittstellenmodul mit häufig verwendeten Schnittstellen wie Login, GetTaghandle, ReadDiskHisData, ReadMemHisData, ReadTag, ReadTagMemHisData, GetVirtualTagAttribute, SamplingDiskHisDataBatch, LogOut, SamplingDiskHisData, GetAllVirtualTag, GetRealTagAttribute, GetMemHisLen, GetMemFixHis, GetAllRealTag und WriteTag. Diese Schnittstellen sind einfach, praktisch, leistungsstark und zeichnen sich durch hohe Ausführungseffizienz aus. Die Webdienstschnittstelle der ESP-iSYS-Echtzeitdaten unterstützt zudem SSL-Verschlüsselung und gewährleistet so die Sicherheit der Echtzeit-Datenübertragung in offenen Netzwerkumgebungen. ESP-iSYS-Unterstützung für die SIS-Sekundärentwicklung: ESP-iSYS bietet zahlreiche allgemeine Anpassungsfunktionen für die Sekundärentwicklung. Diese Funktionen erfordern keine Codeänderungen; lediglich entsprechende Konfigurationseinstellungen sind notwendig. Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung einiger Aspekte: (1) Zugriffskontrolle: ESP-iSYS verfügt über ein umfassendes Zugriffskontrollsystem, mit dem Berechtigungen für Benutzergruppen festgelegt und die Zugriffskontrolle für mehrere Benutzer gleichzeitig ermöglicht werden kann. Auch individuelle Benutzerberechtigungen lassen sich mit präziser Punkt-zu-Punkt-Zugriffskontrolle konfigurieren. (2) Punktkonfiguration: Die Punktkonfiguration von ESP-iSYS ist sowohl online als auch offline möglich. Die Online-Konfiguration erleichtert Benutzern die Änderung der Konfigurationseinstellungen. (3) Webserver-Parameterkonfiguration: Die Webserver-Konfiguration kann im Internet Explorer mit ESP-iWebSetup durchgeführt werden. Die Textkonfiguration der Weboberfläche ermöglicht die Änderung des Webmenüs und der Position der ESP-iWeb-Startseite, wodurch Menüs angezeigt, ausgeblendet oder deaktiviert werden können. Durch Ändern der Modulmenü-Indexnummer kann die Position jedes Modullinks auf der Web-Startseite konfiguriert werden. (4) Berichtskonfiguration: ESP-iSYS bietet ein Excel-basiertes Plugin zur Berichtskonfiguration für die einfache Erstellung von Echtzeit-Datenberichten. Die Berichtserstellung erfolgt durch Speichern und Hochladen von Berichtsvorlagen. Fazit: ESP-iSYS bietet umfassende Unterstützung für die Implementierung von SIS-Systemen auf Basis der Produktarchitektur. Mit ESP-iSYS lassen sich SIS-Systeme einfach erstellen. Systemfunktionen, Anwendungsumfang und Überwachungsmethoden für Feldgeräte in SIS verändern sich mit der Weiterentwicklung der Energie- und Informationstechnologie. Die flexible Architektur von ESP-iSYS ermöglicht es Ingenieuren, das System einfach an die Unternehmensbedürfnisse anzupassen und zu warten, wodurch die Anpassungsfähigkeit und Wartungsfreundlichkeit des SIS-Systems verbessert werden. Im Zuge der Marktöffnung der chinesischen Energieunternehmen sind die Trennung von Kraftwerken und Netzen sowie die wettbewerbsorientierte Ausschreibung von Stromerzeugungsaufträgen unausweichliche Entwicklungen. Angesichts des sich wandelnden Geschäftsumfelds sollten Energieunternehmen ein auf ESP-iSYS basierendes Überwachungssystem auf Anlagenebene einführen. Dies trägt zur Verbesserung des wissenschaftlichen Managements von Kraftwerken bei, stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen und eröffnet ihnen größeres Entwicklungspotenzial.