数字化发电厂的设计与应用

郭子玉

摘 要：电力是经济建设的重要保证，随着环境污染的日益严峻形势，实现数字化发电厂运营是构建环保型发电企业管理的重要模式，本文通过数字化技术在发电企业中的应用，从电厂信息化建设、电厂设备自动化控制以及利用三维数字化设计技术进行发电厂的设计。

关键词：数字化；发电厂；设计

数字化发电厂是在利用现代计算机技术的基础上将电厂的人力资源管理、设备以及发电技术等实现信息数字化。数字化发电厂能够提高电厂的竞争力，降低不必要的设备非停，提高设备的运行效率，降低污染物的排放。本文以某发电厂数字化设计为例，分析其数字化建设设计与应用。

一、发电厂建设项目概述

该发电厂位于山东威海，是山东重要的电源点和煤炭集散站，计划建设2×1000MW超临界湿冷发电机组，采取自带自然通风冷却塔的循环供水系统，同步建设烟气脱硫、脱销装置等，设计供电标准煤耗267g/km.h，厂用电率低于3%，耗水率不大于0.5，主要从技术和经济指标需要达到国家最优指标。

二、数字化电厂构建设计

数字化电厂设计（见图1）主要就是利用计算机技术实现对电厂运行的自动化控制，数字化电厂控制结构主要包括：一现场仪表和设备管理。电厂工程设计人员将采集的工程数据等信息以三维模型数据为中心实现对数据库数字化的关联。数据分为静态数据和动态数据两类。工程数据为静态数据，而生产管理数据为动态数据；二是DCS层。数字化电厂信息系统主要包括数字化移交系统、生产控制系统和安防系统等；三是SIS层。通过数字化信息的集成和互通，各用户通过门户系统，依据不同用户不同权限的控制，实现电厂数字化生产、维护、决策等工作，其主要体现在： 生产控制系统、生产（ 基建） 管理系统、ERP 管理系统、安防监控系统、可视化三维虚拟系统、数字化档案系统、数字化巡检系统等；四是MIS层，该阶段主要是将收集的各种信息进行高端化运用；五是WEB层。根据收集的信息进行决策以及通过信息分析进行相应的决策。

三、电厂数字化设计

（一）电气控制系统。电厂运营涉及的环节比较多，其不仅需要在电厂运营的后期进行数字化设计，而且还需要在规划、初步设计以及电厂投入阶段进行数字化设计。三维设计系统是随着计算机技术的发展而发展的，它能使得电厂设计目标更加动态化、立体化以及形象化。它提供电厂全周期解决方案，因此三维技术是发电厂数字化建设的重要技术支持。根据数字化建设要求，本方案设计：实现数字化建设一体化，（1）上位机。上位机配置操作员站、工程师站、通信网关，并且根据配置不间断电源；（2）对时系统，配置GPS对时接收装置，对时节点扩展装置；（3）采取合并单元的方法采集常规电流互感器、电压互感器的测量数据后转化为数字信息提供给电厂设备使用。

（二）机炉及其它辅助控制系统。全厂实现DCS一体化控制就是在全厂设置线程总线集中控制平台，通过光纤通信技术将分散的电厂监控系统进行整合，将全厂的监控信息统一到监控室信息平台中，实现对电厂全过程监控。集中控制室设在厂房1楼，监控室设置人员操作台、值班台，同时为保证控制室资源配置的合理性，可以将火灾报警盘嵌入控制室的墙内，在操作台上设置独立的DCS机组跳闸以防止在DCS发生故障时，保证设备的紧紧安全停运。

（三） SIS仿真系统。SIS系统是由南京金思维信息技术有限公司提供的实时数据库，采集与存储的实时数据库签量供7万多点，SIS与DCS之间配有计算机接口实现连接，SIS系统主要包括：PI系统、在线煤耗、转动机械诊断系统、性能计算与优化系统、控制优化系统。

结论：经过对该发电厂的数字化改造，发电企业的综合效能得到进一步的提升，具体体现在：一是提升企业形象、提高管理水平。作为新型的发电厂，利用信息技术对电厂的运营维护提供精确、及时、完整的了解，包括设备和系统的各种工艺属性、几何和布置属性，以及其他有关设备运行、维修和安全的信息，特别是地下隐蔽工程的查询，更加直观准确。二是关联的数据统一且准确。通过数字化电厂的管理平台，有效统一各方管理标准，采用统一编码，避免数据的冗余和不一致，提高了数据的准确性。三是提高了电厂员工的素质。数字化新技术给发电厂运行、检修人员提了更高的要求。因此电厂员工为了适应新的工作环境要求就会不断的积极参加各种教育培训活动或者通过自学等准确掌握新设备的检修和维护方法，以此提高自身的综合素质。

参考文献：

[1] 许思龙； 付奎； 刘祥玲，发电厂新型多防区数字安防系统[J]. 电力建设 2012年09期