浅析智慧电厂的建设

夏南

摘要：发电厂是电力生产的重要环节，随着智能化的深入发展，智慧电厂的建设势在必行。本文介绍了目前智慧电厂建设与发展的特点以及研究现状。提出了建设智慧电厂的优势和下一步的发展趋势，指出了目前需要解决的瓶颈问题。

一、智慧电厂

1、智慧电厂定义

智慧电厂是以物理电厂为基础，在现有的技术、管理水平的基础上，通过对局部或者是分系统的科技含量和管理内涵等资源进行深入挖掘和全面梳理后，采用系统性的理论和内部资源配置最优化的理念，重新对所有内部资源的应用价值的再认识、再整合，同时融入了现代先进管理和先进技术形成的新型电厂。

智慧电厂是实现从项目设计、采购、施工、建造、安装、运维全过程数字化的全新概念，具体应包括以下六个方面的内涵。第一，智慧电厂的对象应该是数字化的，包括电厂三维模型、设备和材料属性；第二，智慧电厂的设计过程应是数字化的，并能及时地向后续环节移交所需数据；第三，智慧电厂过程控制和实时信息数字化；第四，事务处理的数字化，也就是各种业务的处理和运行操作数字化；第五是生成和经营管理数字化；最后是经营决策数字化。

2、智慧电厂结构

智慧电厂包含基础设备层、实时控制层、系统优化层、生产管理层和电厂决策层等。在实时控制层，智慧电厂包括锅炉、汽机、电气、辅机等的DCS一体化控制系统，保证火电厂的安全平稳运行，智慧电厂在此基础上，通过使用预测控制、模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制和遗传算法等各种智能控制和算法，实现机组的优化控制，从而提高机组效率和安全性，达到节能降耗的目的。在系统优化层，智慧电厂包括厂级监控信息系统（SIS），对厂级生产过程进行监控，分析和优化控制系统和机组性能，并对下层的实时控制层进行指导。智慧电厂在此基础上，还加入智能化煤场、数字化视频监控等。在生产管理层，智慧电厂以电厂资产管理为主线对电厂的机组性能指标进行优化，实现电厂的经济、高效和安全地运行。此层根据从上层的电厂决策层取得的经营指标制定生产计划，并为下层的系统优化层提供指导。智慧电厂在此基础上，可结合移动互联网技术搭建移动信息管理平台，使火电厂的经营管理者可以随时随地获取电厂的相关信息，提高全厂的现代化管理水平。

3、智慧电厂的特征

智慧电厂具有以下几个方面的特征，首先是自适应性，也就是说智慧电厂体系能够根据内部子系统的结构或者是状态的变化、环境的具体要求等进行自身的一些调整以达到期望的特征。其次是自完善性，也就是说智慧电厂系统能够在运行中根据所获得的信息不断自行完善其性能和可靠性。第三是自愈性，当系统由于故障停止运行后，智慧电厂能够不依赖其它方面的帮助，在很少或者是不直接由人或者软件干预控制的情况下，使得系统以最快的速度回复正常运行状态。第四是安全性，智慧电厂可以通过预知维护系统、状态监测、遥视等措施，有效的预防风险，降低事故发生的概率，并且能够抵御物理和网络攻击，提高受攻击之后快速恢复的能力，从而加强系统的安全系数。

4、智慧电厂的优势

通过智慧电厂的建立，在设计阶段，电厂的设计数据通过三维模型宏观展示，作为施工依据，运行期间的参数可以显示在三维模型中，通过全面的智能化软件平台，进行生产期间的运行优化，故障预测，准确的分析全厂的运行状态，自动决策，以生产现场的设备为中心，不需要人为干预，提高发电企业的经济效益。智慧电厂主要具有智能化系统快速仿真与模拟、智能预警、状态检修、优化运行决策支持，预防控制技术、事故处理和事故恢复技术，如故障智能化辨识及其恢复；智慧电厂具有实时监视和分析系统目前状态的能力，既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对己经发生的扰动做出响应的能力；智能数据挖掘，在机组容量不断增加，数据量庞大，满足现场对关键数据的分析整理的要求，进而指导生产。

二、智慧电厂的建设

智慧电厂是集信息化、自动化、互动化于一体的新型发电系统，它对内、外部环境都具有很强的适应性，在信息不完整，不确定的情况下，依然能够自行对收集的信息进行判断推理，作出决策。在优化自身电站运行的同时，实现了电网的安全、可靠高效运行。

1、智慧电厂建设的目标

（1）将事后处理前移到事前预警、事中控制，从而有效提高电厂运行管理和经济效益。

（2）通过借助于人工智能等先进算法，实现电厂的优化控制、优化调度。

（3）利用能源物联网实现跨行业相关信息和数据的优化利用。

2、智慧电厂建设实现的功能

智慧电厂建设方案具有实现高效环保运行、灵活调节、少人值守、智能监视、智能检修、智能安保、智能经营、可视化培训、设备全生命周期管理、集团级监控与移动应用等功能.

（1）实现高效环保运行

通过应用重要参数在线软测量、基于锅炉效率最优的风燃比优化、性能计算与耗差分析、厂级负荷优化分配、基于DCS的燃料智能化管理系统等功能，提高机组运行效率，提高锅炉燃烧效率，降低煤耗，实现机组高效环保运行。

（2）实现灵活调节

通过应用机炉协调预测控制优化、快速变负荷控制等功能，提高机组负荷调节的响应能力和调节品质，满足电网两个细则中AGC与一次调频的控制要求。

（3）实现少人值守

通过全厂控制系统一体化、全厂生产集中监控、现场总线、智能设备接入和管理诊断和机组自动启停控制功能，降低设备维护与机组运行操作的工作量，大大提升机组运行自动化水平，降低企业人员配备数量。

（4）实现智能监视

应用智能报警及预警、汽轮机可视化监测与诊断、大型转机可视化监测与诊断、二维+三维联动监视等功能，为运行与维护人员监视、维护和快速查找故障点提供了便利。

（5）实现智能检修与维护

应用智能点/巡检管理、地下管网可视化管理、智能缺陷管理、智能两票和设备定期轮换管理等功能，实现高校精准管理，提高了工作效率。

（6）实现智能安保

应用信息安全管控、基于物联网的人员定位管控功能、基于人员定位的设备在DCS系统操作管理、门禁管理与智能视频等功能，通过安全信息管控，实现人员安全与设备操作安全。

（7）实现智能经营

应用智能物资、燃料成本实时分析、预算分析与管理、指标分析与管理、竞价上网辅助决策等功能，实现发电生产成本的预控与动态分析，提升电厂竞价上网分析报价能力，保证效益的最大化。

（8）实现可视化培训

应用全激励仿真系统、三维可视化工艺系统和设备操作与检修仿真培训功能，针对运行人员、检修人员可以实现三维可视化的、与现场实际情况完全一致的培训，增强培训效果。

3、智慧电厂建设的发展趋势

智慧电厂全面信息化的大体格局已形成，将来的任何系统都不是孤立的。智能电厂的发展趋势是首先管理信息系统（MIS）与机组运行监控相结合形成综合性微机管理系统。另外，需开发真正的优化管理与控制软件对重要设备进行早期预警、故障诊断和分析等实质性的可靠性管理。其次随着相关领域技术的发展成熟，目前FCS基本都是基于DCS发展，融合在一起，最后现场总线技术逐渐会代替。第三随着计算机网络技术、无线技术源，以及智能传感器技术的相互渗透、结合而产生的一种新型工业网络传输技术，是现代工业数据通信系统发展的一个重要发展方向。

三、结束语

随着经济和科学技术的发展，智慧电厂已经越来越受到人们的重视，其发展也是一种必然的结果，它的预期效果也是显著的。作为电力主要来源的火电厂，智慧电厂的建设必将进一步深入，今后发电企业的发展必将向着智慧电厂的方向发展。

参考文献：

[1]钱澄浩，张静.智慧电厂建设研究[J].四川电力技术，2017，40(05)：87-90+94.

[2]闫凤奎.智能化火力发电厂探讨[J].发电与空调，2015，36(05)：41-44.