智慧电厂开发与应用浅析

张继慧

摘   要：在信息爆炸的当今社会，智慧化发展已成为主流趋势。国内电厂生产过程与管理决策的智能化，现阶段侧重于区域数据共享与辅助运维优化的应用。本文从电力行业控制系统特性出发，结合智能喷氨优化调节、智慧水岛平台建设、信息安全平台设计在电厂建设、运行中的应用实例，浅要剖析智慧电厂建设需求及发展方向，旨为相关设计提供参考价值。

关键词：智慧电厂  大数据  智能优化控制

中图分类号：TP311                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（c）-0001-02

1  研究背景

數据已经超越土地、机器，成为21世纪最重要的资产。大数据，则是以容量大、类型多、存取速度快、应用价值高为主要特征的数据集合，正快速发展为对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析，从中发现新方法、创造新价值的新一代信息技术和服务业态。《国务院关于印发促进大数据发展行动纲要的通知（国发〔2015〕50号）》中明确要求“推动大数据在工业研发设计、生产制造、经营管理、市场营销、售后服务等产品全生命周期、产业链全流程各环节的应用，分析感知用户需求，提升产品附加价值，打造智能工厂”，党的十九大报告再次提出“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济的深度融合”，如何打破技术壁垒，加速数据强国建设进程——智慧电厂的开发与应用得到了越来越多的关注。

2  理论框架

智慧电厂是指通过信息化、网络化、可视化技术，综合运用大数据、智能优化控制、智能决策支持等智能化技术手段，采集、分析、判断和规划自身行为，最终实现全厂范围各控制系统生产过程地自主优化;其打破口传心授的经验传承方式，能够最大程度的开发、利用有效数据，并具备一定的自学习、自适应、互动化能力。

智慧电厂业务数据流程简单归纳，如图1所示。

3  发展方向

现阶段，国内电厂生产过程与管理决策的智能化侧重于区域数据共享与辅助运维优化的应用，具体方向主要包括：（1）智能发电与智能电网体系无缝对接，通过效益寻优使机组在竞价上网决策中实现利益最大化;（2）通过系统性整合，将数据挖掘、神经网络和预测控制等先进的算法及智能寻优技术， 实现生产调度优化控制;（3）通过三维空间设计，借助图像识别与无线通讯技术，实现现场设备智能巡检与缺陷管理;（4）信息挖掘与远程专家诊断预警;（5）仿真技术用于培训及风险预判。

但电厂的生产、运行、检修、维护是个相当复杂的过程，且其不仅要具备快速的负荷响应和良好的负荷跟踪能力，更要保证机组的安全、稳定、经济运行——这些都决定了智慧电厂的开发、应用需要充分的技术储备：一方面要考虑电厂大数据的复杂多样性，另一方面还需智能优化控制、智能决策支持的科学性，此外还必须严格控制智能网络的安全性。

4  应用实例

智慧电厂，尤其是电厂生产、管理过程局部智慧化现正处于高速发展阶段，关键技术已逐步进入应用阶段。

4.1 智能喷氨优化调节

构建喷氨动态平衡调节模型，通过采用先进的控制策略，达到机组在各种工况下均能快速响应喷氨。其一方面通过神经网络方法得到不同负荷下的SCR反应器传递函数，构建有针对性的模型;另一方面，通过自学习功能，结合锅炉风量、煤量、烟气量、（SCR出口）氨逃逸等参数，逐步达到根据锅炉负荷及脱硝运行情况快速动态调整，具体详见图2。

（1）通过智能喷氨优化调节，可实现：

（2）减少还原剂耗料，降低运营成本;

（3）有效减缓空预器堵塞现象，节省维护费用;

（4）提高机组自动化控制水平，降低运行人员工作强度;

（5）使机组获得更好的环保考核指标，减少被环保考核费用。

4.2 智慧水岛平台建设

某电厂自投运以来，未设置全厂污、废水集中处理系统。该厂拟组建智能无线传输网络系统，利用先进的信息处理与网络通信、计算机应用与大数据等技术，优化水岛管理模式、提升全厂运营效益，以高效利用水资源、最大限度节约水资源、减少废水外排、逐步实现废水的“零排放”，最终实现集节水型、节能型、环保型、安全型、经济型为一体的智能水岛管理技术。

平台设计拟涵盖如下板块：（1）水平衡实时监控与动态分析;（2）运行成本测算与资源配置优化;（3）完善关键设备运行周期记录管理;（4）故障预测性诊断及快速定位分析模型;（5）关键参数及故障报警的客户端实时安全推送。

4.3 信息安全平台设计

随着智能化程度的不断提高，病毒、木马、恶意攻击对工业控制系统的威胁也日益加剧;所谓“魔高一尺，道高一丈”，信息安全平台设计也不断完善——严格落实网络安全基础设施，健全网络、信息安全防护体系，优化信息安全顶层设计，打造“可管、可控、精准防护、可视可信、智能防御”。某控制系统（DCS）成功开发一系列信息安全产品，结合功能安全、操作安全，实现贯穿设计、建设、运维等全生命周期的主动防御体系方案。

网络安全隔离网关：该产品采用双CPU架构设计，内嵌通讯白名单，在生产网络边界作为数据远程传输的硬件载体，通过物理开关控制数据流向并有效阻断对生产网络的恶意攻击，可作为电力生产网络与管理及办公网络的有效隔离;

计算机防病毒卡：该产品是基于白名单机制的防病毒终端，能适合自动化系统软件运行方式，并支持Linux和Windows操作系统实现不停机部署。

参考文献

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[2] 朱骏.基于CFD模块的SCR脱硝喷氨优化调整措施浅析[J].科技创新导报，2018（33）：74-75.

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