中国电厂信息化第二次飞跃——智能化电厂建设

过程自动化技术中心 侯子良

中国电厂信息化第二次飞跃
——智能化电厂建设

过程自动化技术中心 侯子良

本文对电厂信息化的若干概念进行了定义，并回顾和总结了中国电厂信息化第一阶段。作者指出，以建设智能化电厂为标志的中国电厂信息化第二次飞跃行将到来。最后，作者对建设智能化电厂的任务及组织提出了建议。

电厂；信息化；数字化；智能化

1 电厂信息化基本概念

电厂信息化是指通过一定技术手段把反映电厂生产过程对象和管理过程对象的现象、特征、本质及规律用声音、文字、数字、符号、图形和图像等信息直接或经过处理后反映出来，以便人们了解电厂的生产过程和管理过程，或直接向过程发出反馈信息，使过程达到尽可能优化的状态。因此，它包括用于信息转换、传输、存储以及反馈的信息物理载体和使信息优化的信息处理功能两方面内容。

电厂数字化是指利用数字技术（计算机和网络通信技术）对反映电厂生产过程和管理过程对象的现象、特征、本质及规律的声音、文字、数字、符号、图形和图像等模拟信息转换为数字信息，并在数字技术载体中进行传输、存储、处理以及输出等操作，使电厂信息的占有和应用打破空间和时间的某些限制，并使信息的应用效益达到最大化。

电厂智能化是指电厂信息化过程中，在基本达到数字化基础上，采用模糊控制、神经网络、专家系统、遗传算法、自组织控制、自学习控制以及数据挖掘等智能控制和智能分析技术对信息进行处理和加工，并尽可能在最大范围内代替人实现闭环反馈输出，达到高度自动化，使电厂处于安全、经济和环保等方面综合最优的状态。

综上所述，无论电厂数字化，还是电厂智能化，实际上都是对电厂信息化状态和特征的描述，前者强调信息化物理载体的数字化特征，而后者则在信息化物理载体基本达到数字化的基础上，强调最大限度地采用智能控制和智能分析技术对信息进行处理和加工。

2 我国电厂信息化发展第一个历史时期

2.1 发展进程

我国电厂信息化发展第一个历史时期从2000年前后开始。1997年末，原电力规划设计总院在“2000年火电厂自动化”报告中, 首次提出进入21世纪火电厂信息化（自动化）目标，明确指出要使单元机组和辅助车间在内的全厂控制系统网络化，并建设厂级监控信息系统（SIS）和管理信息系统（MIS）。随后到2003年，行业专家又进一步提出要积极试点和逐步推广应用现场总线，全面建设数字化电厂。

历经18年，我国电厂信息化建设取得了长足进步，这是我国电厂信息化发展的第一个历史时期。这个时期大致分三个阶段：试点和激烈争论的准备阶段、逐步推广建立基本架构阶段，以及超预期加速扩展阶段。我国电厂信息化发展的第一个历史时期的发展历程是十分艰苦的，真正思想上比较统一，并开始快速发展也仅仅只是在近8~10年的时间。

2.2 基本评价

笔者对这个阶段的基本评价是：我国电厂信息化发展的第一个历史时期内近10年建设的电厂已基本实现了数字化。具体体现为：

（1）电厂内每台机组有近万点信息进入了分散控制系统（DCS），全厂公用系统和辅助车间的信息也基本进入相应DCS（或PLC），全厂有十几万点信息进入厂级监控信息系统（SIS）和管理信息系统（MIS）。总体上看，信息的数字化程度已经达到相当高的水平。

（2）全厂已经构建完成了以DCS+SIS+MIS为核心的网络架构，并通过内部专网与集团级（包括科研中心）监管系统实现数字信息互联（包括拟议中的锅炉网等）。庞大的信息数字化网络系统已经成为各大电力集团内各级、各部门人员监管必不可少的有力工具，创造了不可估量的贡献。

（3）信息智能化处理开始尝试和探索，并取得了一些引领性的成果和作用。如单元机组自启停（AUS）、厂网二级优化调度、源网协调控制（适应智能电网需求）、燃烧优化控制，以及形形色色分析决策技术（ERP远程诊断、节能决策、决策支持）和故障诊断技术等。

（4）随着信息化的发展，电厂管理创新也有所突破，取得一些可喜成果。如某电力集团提出的“一个控制中心，三个监视中心”的创新管理模式；厂级优化调度技术促进了非直调模式的出现，冲破了电网对火电一统天下采用直调模式的传统势力束缚，被认可成为中国电网调度的重要模式之一。

3 我国电厂信息化发展进入第二个历史时期

3.1 第二次飞跃主客观条件成熟

（1）我国电厂己经基本实现数字化，为第二次飞跃提供了良好的物理载体；

（2）互联网、物联网、机器人以及大数据处理等信息技术呈爆炸式发展，为第二次飞跃提供了丰富的技术源泉；

（3） “工业4.0”和“互联网+”已成为中央强国战略的国策，顶层设计清晰，正自上而下逐步推进，这在我国电厂信息化起步以来是前所未有的利好。

3.2 当前我国电厂信息化建设目标

3.2.1 提高电厂信息的数字化及其转换自动化程度

当前世界正处于一个大数据的时代，实践证明，数据就是财富，数据就是力量。因此，我们要继续不断地将电厂生产过程和管理过程的有用信息，通过各种技术手段转换成数字信息，并提高信息数字化转换的自动化程度。

我们要站在提高电厂信息化水平高度，站在大数据会带来无限发展空间这一高度来认识应用现场总线技术的重要性，加快推广应用现场总线技术，提高现场测控设备信息数字化程度。

要及时引进当前物联网发展中出现的各种视觉、声觉和触觉等信息自动转换成数字的技术。

三维数字化也为我们提供了无限的想象空间，它不仅将为工程数字化、虚拟仿真提供基础，而且还将为电厂空间设备运行巡视机器人（包括无人机）创造条件，也为电厂安全保卫和消防现代化奠定基础。

3.2.2 全面规划，优化网络结构

网络结构的发展服务于生产和管理创新的需要，例如：

（1）厂级控制（全厂机组负荷优化调度）的需要，以及机组高级优化控制平台的合理建设需求，要求我们设置厂级控制系统及其相应网络。

（2）随着电厂信息系统的发展，传统单元控制方式基础上设置厂级、科技中心级或者集团级等多级实时监管中心，创新了中国电厂的管理模式已不仅必要，同时也必将指导电厂信息网络的发展规划。

（3）对安全保密性要求较高的优化报价决策系统，并适时将中长期调度计划通过网络发送至相应系统。该决策系统设置在厂级、区域级，还是集团级，将与相应管理模式密切有关。

3.2.3 提高信息智能化（自动化）程度

随着电厂信息数字化程度的提高以及网络技术的发展，数据的深度挖掘和逻辑算法智能化，以及高度自动化，是充分发挥电厂信息化带动电厂发展的关键和当前迫切的任务。

在这方面有大量课题可以成为我们向前推进的具体目标，例如：

• 以发展AUS为纲将电厂自动化提到一个新的高度；

• 适应智能电网要求，机组协调控制系统优化；

• 锅炉燃烧优化控制系统（含数据挖掘技术）；

• 智能发电控制系统（远动通信、厂级负荷优化分配、自动调压等）；

• 提高SIS智能化程度（设备故障预警及状态检测、操作指导等）；

• 高层智能发电监控和管理信息系统（发电集团、局域发电公司、科技中心、大型专业设备公司等）；

• 多层级的控制、监控和管理信息系统平台的规划；

• 测控设备智能化管控（故障预测、状态检修）。

3.2.4 管理创新和应用强化

（1）管理创新和智能化技术是电厂信息化物理载体的上层建筑，具有“软件”的特性，由于种种原因往往不被人重视，但却是信息化能否真正促进电厂现代化发展的关键。当前，电厂信息化发展已为我们实施管理创新提供了条件，例如：

• 厂级控制系统，以及报价决策系统的配置，要求在厂级设置一个与电网调度和区域市场实时联系的全厂负荷实时控制和管理的值班中心。

• 信息网络的扩展为设置厂级、科技中心级或者集团级等多级实时监管中心（诊断中心）创造条件，打破了传统的单元集中控制单一模式。这将引起电厂组织结构和工作模式的深层次革命。

• 信息化发展正在导致工作方式和流程的革命。

• 信息化发展重点转向智能技术等软技术的开发和应用，为适应这种新形势，迫使我们要尽快创新对软科学技术开发和应用的管理体制和模式。我们不仅需要一个“科技成果”，更大量需要技术成为一个“产品”。

（2）强化应用是对尚处于开环监管状态的信息系统发挥效益的根本。众所周知，信息处理并逐步提高智能化程度过程中往往要经历两个阶段，第一阶段，由于处理方法不成熟，或者没有适当自动反馈手段，系统只将初步加工结果告诉人，由人作出综合判断，再向过程发出反馈操作指令。第二阶段，只有当我们的处理结果非常成熟的时候，才可以直接向过程发出指令，构成自动化系统。遗憾的是，我们当前向智能化前进只是刚刚开始，大量还是处于开环“监管”，因此，让人用，组织人去用，是信息化系统（包括监视系统）能否发挥作用的最后一步，也是当前最关键的一步。这是目前各厂间应用同样的系统但应用效果差距很大的根本原因。

4 统一思想，全面规划，建设智能化电厂

4.1 建设智能化电厂

本世纪初，我们提出的口号是建设数字化电厂，因为当时的重点是首先要把电厂信息化的数字化物理载体建立起来。经过18年的努力，特别是近10年建设的电厂已经基本实现数字化。因此，从总体而言，电厂信息化的重点应迅速转向信息的深度处理，尽可能提高智能化程度，并着力管理创新，最大限度把信息化的效果释放出来。因此，建设智能化电厂是当前目标最清晰，最符合当前我国电厂信息化发展现状的目标。

4.2 实际出发，全面规划

由于全国各大电力集团内部不同时期建设电厂水平不一，发展也不平衡。因此，应根据实际情况出发，进行全面规划。例如，对于早期建设电厂需要补课，完成基础数字化物理载体的建设；对于近期新建电厂，则具备条件全面推广应用现场总线技术及相应智能测控设备，进一步拓展信息数字化广度；而对于大部分电厂，则应把主要精力放到数据深度挖掘和信息高度智能化，以及进一步提高自动化程度等方面，让电厂信息化效益最大化。

此外，从电厂智能化技术特点和发展现状也决定了智能化技术应用和管理创新改革不能一轰而上，应进行必要试点，取得经验再全面推广，这也需要全面规划。

4.3 统一思想，编制行业指导性文件是当务之急

当前，电厂信息化正处在一个转折时期，思想、目标很不统一，众说纷纭，又缺乏起码的指导性文件。因此，行业机构应迅速组织力量，编制下列文件以支持我国电厂信息化快速和健康地进入第二个历史发展时期：

• 统一概念（名词和术语）；

• 技术指导性文件；

侯子良（1935-），男，上海人，高级工程师（教授级），从事电厂热工自动化行业管理、规划设计等方面工作。