智慧电厂关键技术分析及实战探讨

陈才程

【摘  要】在当今新时代，新智能技术的广泛应用，如何顺应发展所需，建设智慧电厂成为我国电力发展面临的一个全新课题。本文在对智慧电厂信息化的现状和趋势分析的基础，提出智慧城市需要什么样的智慧电厂的若干思考。

一、引言

我国已进入新时代，对生产发展和基建也提出新要求，正如习近平总书记在十九大报告中指出，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。众所周知，2006 年美国 IBM 公司第一次宣告了“智慧电网”建设，随后，作为世界第二大经济体的我国，在2009 年也提出了“建设坚强智能电网”。我们都知道，作为一座现代城市，供电是基础，智慧电厂就是推动现代智慧城市建设的基础，其核心是在发电系统内部有机应用互联网、可视化与大数据、智能控制等技术，本文重点探讨燃煤火电厂的智能化发展及智能化技术。

二、有关发电行业信息化现状及趋势分析

纵观我国现今电力行业信息化建设发展历程，主要呈现以下3个特点：

1.经过十几年的探索和发展，所强调的信息化依然没有摆脱以管控为中心的发展模式，没有实现向市场经营的有效过渡。

2.所强调的信息一体化是以一体化平台为中心，没有实现以应用为中心的有效过渡。

3.就部署层面而言，虽然做到了集中部署，但是并没有实现集中的技术管理和服务的有效过渡。

随着智能化、信息化进程的加速推进，未来发电行业的发展的管理理念应具有融合共享的精神，包括服务理念、技术、数据、市场等，智慧电厂的建设设计层面应体现3方面：

1.实现大数据和人工智能的有效应用与整个企业的完美融合。

2.需要借助物联网实现人机计算，其终极目的是架构人与机器全新的有机统一。

3.实现云上和云下的完美融合，在智慧电厂设计之初就对应发电公司管理集团及各个子机构两个层面，对应云上、云下两个层面，形成融合统一的信息化体系架构，这将是今后信息化建设的发展趋势所在。

三、智慧电厂建设的关键

我们要建好智慧电厂，关键是要从实现其经济、安全、环保、高效、先进等方面的更加有效进行考虑。概括而言，智慧电厂建设有3个关键，即第一是管理、第二是技术、第三是价值创造，在这3个关键因素中，管理的设计与完善是实现智慧电厂的基础，也是实现选取应用技术与实现价值创造的关键，至于技术，既是实现有效管理的支撑，也是创造价值的支撑，只有实现高效管理，才能发挥技术优势作用，也就是说没有有效管理，一切都是空谈。因此，在3个关键中，管理要排在第一位，也就是说只有管理、技术、价值创造，才可以建设较为完美的智慧型、智能型、全自动型电厂，这是不争之事实。

对于可以推进火电厂的智能化进程的关键技术很多，如主要包括：1.三维空间定位与可视化智能巡检技术;2.数字化煤场与燃料信息智能互动技术;3.炉内智能检测与燃烧优化控制技术;4.信息挖掘与远程专家诊断预警技术;5.沉浸式仿真培训与 AR 辅助检修维护技术等。以最后一项技术为例，其主要包括设备虚拟拆解培训、检修操作可视化辅助技术，只有当计算机运算能力能够支撑设备细节、运行的基本保障下才可以实现有效运用，其是在于以 VR（虚拟现实）技术发展为前提的，其关键在于在虚拟现实中设置现实中可能出现的具体情况，从而提升专业人员的培训真实感，提高设备检修维护工作效率与操作规范性。

四、智慧電厂建设的实战步骤

第一步：设备智慧维护。首先是管控一体化，很多人理解“连起来了”就是一体化，其实不然，业务之间、信息之间和数据之间都要保持高度的统一，这才能使企业内部达到一个很高的协同水平，也就是说，要实现有关因素的有机结合或者必须实现相关信息的共享，这是建立管控一体化的基础和前提。就MIS、SIS和机械生产而言，他们的关联性和相互依存性很大，因为，有关设备实时监管情况、生产经营情况可以在这一平台上体现，其他方面的有关成本实时信息情况和管理的信息情况，包括所有的监视信息，可以在这一平台上体现，其重要是不言而喻，也就是说这是实现管控一体化的前提，在建立这一坚实的基础之上，进而为做好更加有效的管理优化和升级奠定较为坚实的基础。在管理信息和实时信息、设备信息、设备领域、数据之间是融合的，举例而言，每一设备都有独一无二的归属编码，设备与之设备之间是依靠一种实时的可靠性强的状态、参数、管理、预警等实现较为完美的高度融合。我们都知道对于普通电厂来说，所谓的管理就是管设备、管缺陷、管检修、预防及维护，但是在智慧电厂的设备管理模式下，设备管理应该是一个传统的 EAM，加上智慧化的管理手段，举例来说就是智慧维修、智慧作业、智慧检测、智慧诊断，换句话说就是以传统为基础，对其有效改造，实现现代智慧设备与管理的完美融合，才能建立较为完整的设备智慧化管理。

第二步：主动安全风险预控。不难理解，风险防控是全方位的，要实现智能控制 +360°的防护，首先，需要执行通用的安全标准，而且必须树立安全第一意识，因为，如果企业不能保证安全生产标准化，其他的包括技术、设备、效益来说都存在极不稳定因素，说的更直接一些，没有安全作为前提，再多的智能化手段，都无法保障安全。其次，实现智能化的防护与主动安全风险的控制的统一，需要从3个方面来做，一是主动防护设备;二是人员的保护;三是环境。每一方面都通过物联网、移动计算的技术来做支撑。具体涉及的技术可能包含，如无线技术、GPS 技术、蓝牙技术，有门禁、二维码、智能锁、智能摄像头、视频识别，还有一些手持终端，这些都是在这个领域里面用到的一些关键的技术。用 GPS 定位，GPS 定位的精度不够宽，若用无线定位，精度更不准，应该采用的 2 种方式是基站定位 + 视频识别。

这些新的技术会用到我们安全风险的主动控制上面，例如在电厂中，从三维的角度对把人进入的时间和他的信息全显示出来。人员的自动识别、工作门禁，再与人脸识别的设备进行关联，从开票到签发，一直到现场作业，对整个过程进行安全的控制。还包括风险的主动预警，智能穿戴设备即将进入到我们的发电企业里面来，如手持终端与现场风险的预警进行关联，自动提醒等等。

第三步：强化管理与提升效能。从经营的角度来对电厂经营进行优化，从成本的数据开始，包括建模、规则、分摊到整个过程，把每天、每小时、每分钟的成本算出来。管控一体化是做实时成本很重要的基础，因为要用到很多的数据，而且要把数据拿过来进行计算，可以针对成本进行实时设置，可以让发电企业实时监察发电成本到底是多少。同时，燃料的智能化管控，从燃料的进、耗、存全过程实现无人职守。

第四步：设备系统优化与改进。优化是做智慧电厂必不可少的环节，从汽轮机的优化、锅炉的优化逐步过渡到能效的优化，进而实现企业效益的再提升。

第五步：推动实现高效作业。目前，大数据和 AI 已经走进了发电企业，人工智能技术在电力领域已经应用到语音识别、语义解析、图片识别、视频识别、指纹等方面，这些都会应用到管理过程中。对现场，画像是对人的刻画，要对所有的人、机、料、法、环刻画出来，基于系统的数据来进行分析，用人工智能算法自动进行分析，搭建模型平台。在人工智能发电领域，建设全系统的全文检索，实现大数据门户信息的直观展现。

五、结论

智能化是时代发展的大趋势，智慧电厂的建设也已成为时代趋势，其与智慧电网、智慧城市以及智慧能源提出的实际要求相吻合，然而，随着新产品、新技术的更新换代，到底建成什么样的智慧电厂需要与实际需求想配套，其本身也是需要不停的探索、完善与改进。目前，智慧电厂在我国依然处于创新与探索发展的初级阶段，本文的一些探讨希望可以为相关研究者起到抛砖引玉的研究作用。

参考文献：

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[2] 周慎学，朱晓瑾.智慧电厂建设中设备特性认知及能效提升关键问题研究 [J].电力与能源，2017，38（6）：718-723.

[3] 刘吉臻，胡 勇，曾德良，等.智能发电厂的架构及特征 [J].中国电机工程学报，2017，37（22）：6463-6470.

（作者单位：华能洋浦热电厂）