智慧火电厂智能控制技术路线探讨与研究

余刘发 马凯峰

摘要：现阶段，火电厂智能控制发展速度较快，有着较高的应用意义，能够对以往问题进行高效的解决，加强电厂经济收入。在自动检测、自动保护以及自动报警和自动控制等功能的推动下，电厂稳定可稳定发展。智慧火电厂应用智能控制技术，能够自适应电厂的整体环境，如燃料的变化、电网负荷的波动、排放影响等，使其在各种环境下都能提供经济、环保、安全、稳定的电能。

关键词：智慧火电厂；智能控制技术；路线探讨；研究

1电厂智能控制的研究现状

1.1电厂智能控制的研究现状分析

在我国“智能控制”一词显现于1976年，通过较长时间的不断研究，智能控制取得了更为显着的研究成果，火电技术从模拟电厂、数字化电厂发展到了今天的基于人工智能的智慧化电厂。面对人工高涨，环境污染，产能过剩，竞价上网等问题，基于大数据的智能控制控制势在必行。

1.2现今主要的智能控制技术研究范围

目前，电厂智能控制技术的研究范围非常广泛，其研究目标也有较多的不确定性。一般情况下，在进行研究时可进行下列几方面的研究：模糊控制技术、自动化规划任务以及实时控制系统集成优化、生产智能控制技术知识与方法研究等。本文主要论述智慧火电厂智能控制的应用路线与研究。

2 智慧火电厂的概念及结构

2.1智慧火电厂的概念

“智慧火电厂”目前较为权威的定义可以描述为：采用现代数字信息处理和通信技术，集成智能的传感与执行、控制和管理等技术，达到更安全、高效、环保运行，与智能电网及需求侧相互协调，与社会资源和环境相互融合的电厂。（引自《火力发电厂智能化技术导则》），从这个概念来看，智慧电厂是数字化电厂的延伸与发展，其功能需求应包含建设（设计、安装、调试）、运行（过程检测、控制、操作）、维修（维护、检修）、生产和资产管理过程的智能化、信息化、可视化、高安全性等特点。

2.2智慧火电厂的层级结构

智慧发电厂的层级结构与传统发电厂有所区别。传统发电厂可以简单地划分为智能设备厂、过程控制系统（DCS）层、厂级信息监视系统（SIS）层和管理信息系统（MIS）层等四个层级。智慧发电厂是将上述各层级进行了数字化、信息化、智能化，加入或升级了更多的先进控制策略和控制算法，更先进的测量手段和测控设备，并形成全厂管控一体化的智慧管理层。智慧管理层主要包括设备管理、运行管理、检修管理、生产监视、安全管理、数字化培训、物资管理、智能信息和智能互联等功能。根据《火力发电厂智能化技术导则》，智慧火电厂的功能结构如图1所示。

图1智慧火电厂功能结构

智慧设备层：智能设备层主要包括智能化的检测仪表、检测设备、自动巡检、执行机构及现场总线设备等。该层构成了火力发电厂智能化管控体系的底层，实现对生产过程状态的测量、数据上传，以及从控制信号到控制操作的转换，并具备信息自举、状态自评估、故障诊断等功能。除此之外，在智能设备层中采用更加先进的测量传感设备，以提高检测的精确性。智慧控制层：传统电厂中的过程控制系统，包括分散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC），以及SCADA等。传统的控制系统旨在实现机组的正常启停、正常运行、故障报警和联锁、事故停机、紧急跳闸等功能，无论自动化程度有多高，其依然是按照事先设计好的程序来完成以上所有功能。智慧火电厂则在智慧控制层中，加先进的控制算法、智能控制技术、智能设备管理技术、机器人技术等技术手段，以及节能优化控制方案，以实现电厂运维的智能化。智慧管理层：智能管理层以全厂的生产过程与经营管理信息为基础，通过智能算法生成详细的管理解决方案，并通过一系列智慧管理模块，协调管控各生产与管理子系统，实现生产过程优化、经营决策支撑和安全防护管理。

3电厂智能控制应用领域

3.1智能控制在给水全程控制的应用

所谓给水全程控制是指锅炉从点火开始到机组带满负荷为止的全过程都是自动的。例如给水泵的自动控制：给水泵的出水量是跟随锅炉负荷变化而变化的，在启动或者低负荷阶段，给水泵在给水量很小的工况下运行，长期的摩擦会造成给水泵损坏。为防止这一现象，设计最小流量控制系统，保证给水泵始终工作在安全区，同时连续调节给水泵入口流量，在不需要工作人员工作的情况下协调控制机组给水控制系统，保障汽包水位，给水泵正常切换等，还能够减少人力物力，降低整体的经济投入，进而提高电厂的收入。

3.2智能控制在温度控制方面的使用

电厂智能控制能够有效地对温度进行把控，对于整个电厂运转来说，电厂锅炉温度检测十分关键。电厂智能控制即利用自动化对运行中的锅炉进行监控，以便更好地控制热量，避免因锅炉过热而导致机械故障。在这种情况下，电厂智能控制系统能够对生产温度中的惯性和滞后时间进行合理的调整，进而保障温度能够与环境相融合。电厂智能控制应用在电厂锅炉燃烧中，能够对能源进行合理的配置，进而加强能源的应用效率。在我国电厂中，电场锅炉燃烧会受到很多因素的干扰。通常情况下会要求工作人员能够实时监控把控温度，但是对温度进行把控，容易对工作人员的人身安全产生危害，如果能够在温度控制方面应用模糊控制，通过研究炉膛辐射，则能够科学把控生产温度，保障工作人员以及系统的安全。

3.3智能控制在自动控制系统中的使用

为了更好的适应当前社会的发展，智能控制在自动控制系统中应用至关重要。电厂DCS系统来完成数据的整理与分析，将有价值的数据和信息提供给操作人员，使所获得的海量数据和信息的价值得到有效和及时的利用。以电厂一个大修周期的运行数据作为大数据分析的数据来源，整合出针对不同煤质、不同负荷状况下机组正常运行参数范围，并据此整定出运行参数的动态报警阈值，并对应提示越限后果。

3.4智能控制在设备故障诊断的使用

利用工业物联网采集设备监测数据并结合相关的火电厂生产工艺数据、维护记录数据，并将实时数据和历史数据存储在大数据平台中。通过数据分析套件针对可量化的监测指标，明确其监测数值和正常值判断区间，采用机器深度学习的方法，实现对设备故障的实时分析预测，提供越限预警、故障主因诊断、辅机设备及部件劣化趋势、误操作等报警提示信息，达到减少运行人员误判，为运行人员赢得故障处理时间，异常时分析结果也可同时反馈至实时控制系统、短信及邮件系统、移动运维终端，实现设备电子化运维管理。

4结语

智慧火电厂智能控制技术以工业建模、工业大数据和人工智能技术为支撑，为企业各领域提供诊断、预测和优化等智能化服务，通过数据分析和工业机理相结合，从而实现对复杂工业数据的深度挖掘，使生产经营管理智能化和自动化。全面提升企业的生产技术和经营管理水平，提高企业经济效益，增强企业的核心竞争能力，最终达到达到更安全、高效、环保运行。

参考文献

[1]张继慧.智慧电厂开发与应用浅析[J].科技创新导报,2019,16(24):1+3.

[2]张少男.智慧电厂与智能发电研究方向及关键技术[J].技术与市场,2019,26(07):54-55.

[3]李伟.智慧电厂建设与智能发电技术应用探讨[J].自动化应用,2018(11):82-83+86.

[4]耿清华.浅谈基于大数据的智慧水电厂建设[J].水电与新能源,2018,32(10):33-35.