引言

《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)"互聯(lián)網(wǎng)＋"行動(dòng)的指導(dǎo)意見》(國發(fā)(2015)40號(hào)）提出了十一項(xiàng)重點(diǎn)行動(dòng),其中關(guān)于"互聯(lián)網(wǎng)＋"智慧能源部分指出要推進(jìn)能源生產(chǎn)智能化?！秶野l(fā)展改革委國家能源局關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改運(yùn)行(2015)1518號(hào)）提出了十項(xiàng)主要任務(wù),包括"建立健全網(wǎng)源協(xié)調(diào)發(fā)展和運(yùn)營機(jī)制,全面提升電源側(cè)智能化水平"。我國的資源稟賦決定了煤炭的主導(dǎo)地位,煤電必然在很長一段時(shí)期內(nèi)仍將是電能供給的重要組成,國華電力公司下屬各電廠也以煤電為主。如何提升燃煤電廠的價(jià)值創(chuàng)造能力一直是國華電力公司的重要研究方向,因此,自2013年起,國華電力公司開啟了對(duì)燃煤電廠智能發(fā)電的探索和研究工作,至今已有成效。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的應(yīng)用,可以提升電廠在生產(chǎn)、管理及決策過程中的效率,有效指導(dǎo)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造。

1智能電廠的設(shè)計(jì)思路

1.1以大數(shù)據(jù)提升電廠價(jià)值創(chuàng)造能力

智能電廠應(yīng)以大數(shù)據(jù)挖掘?yàn)楹诵囊?以提升電廠的智能化水平,實(shí)現(xiàn)減員增效、精細(xì)化運(yùn)行、預(yù)防性檢修、智能化安全管控為目標(biāo)。因此,可將智能電廠定義為基于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用,綜合智能設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)總線、云平臺(tái)、系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)挖掘及價(jià)值分析應(yīng)用能力,可進(jìn)一步推進(jìn)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高度自動(dòng)化、管理高度集約化、信息互聯(lián)互通的新型電廠。數(shù)據(jù)挖掘及價(jià)值分析過程如圖1所示。電廠內(nèi)部和外部的所有數(shù)據(jù)資源眾多,包括基建、生產(chǎn)、經(jīng)營、辦公類內(nèi)部數(shù)據(jù),以及供應(yīng)商、設(shè)備商、電網(wǎng)、社會(huì)環(huán)境等上下游外部數(shù)據(jù),需要進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集,通過各種針對(duì)性的計(jì)算模型,在"數(shù)據(jù)集市"對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,最終以數(shù)據(jù)服務(wù)產(chǎn)品的形式滿足各級(jí)人員的需求,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營管理的智能化。

1.2以云模式共享數(shù)據(jù)資源指導(dǎo)業(yè)務(wù)實(shí)踐

智能電廠應(yīng)建立統(tǒng)一的企業(yè)智能化平臺(tái),實(shí)現(xiàn)"一平臺(tái)、多站點(diǎn)、云服務(wù)"的部署模式,如圖2所示,集約共享業(yè)務(wù)服務(wù)與管理成果。下屬電廠以站點(diǎn)方式應(yīng)用,同時(shí)具有較高的可擴(kuò)展性。下屬電廠各業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)性及其重要程度在電廠本地及統(tǒng)一云端按需部署,優(yōu)化配置:以業(yè)務(wù)為本,以數(shù)據(jù)為源,滿足本部各職能部門與電廠不同層面的管理需求,提高業(yè)務(wù)效率,實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造。

圖2云平臺(tái)部署模式

2智能電廠總體框架與功能設(shè)計(jì)

2.1總體框架

按照火力發(fā)電廠的工藝特點(diǎn)、信息流向及管理流程,筆者認(rèn)為智能電廠總體框架應(yīng)當(dāng)具有三個(gè)層次,分別是數(shù)字化與過程自動(dòng)化層、數(shù)據(jù)整合與業(yè)務(wù)智能層、數(shù)據(jù)建模與決策分析層,通俗地說,即智能生產(chǎn)、智能管理和智能決策,如圖3所示,每個(gè)層級(jí)具有各自的核心特征和期望實(shí)現(xiàn)的價(jià)值目標(biāo)。

在智能生產(chǎn)層,通過自動(dòng)化設(shè)備、數(shù)字化采集,使得電廠的生產(chǎn)過程透明化,機(jī)組一鍵啟停已成為普遍特征,最終目的是要實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備與智能系統(tǒng)互聯(lián),管理人員可以全面感知現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況,減少監(jiān)盤人員數(shù)量,降低誤操作率,甚至達(dá)到無人值守的狀態(tài)。

在智能管理層,通過研究臺(tái)塑"三化"的管理模式,理清管理上的冗余環(huán)節(jié),推進(jìn)管理制度化、制度表單化、表單電腦化建設(shè),在各項(xiàng)資源優(yōu)化配置和規(guī)范的運(yùn)營秩序下,對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化集成,打通各個(gè)管理系統(tǒng),以期實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的深度集成和融合應(yīng)用,最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)更加智能高效。

在智能決策層,通過建立數(shù)據(jù)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘加工,得到各類有效的、直觀的數(shù)據(jù),輔助各級(jí)管理者做出即時(shí)有效的決策,以求實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況的預(yù)知預(yù)判,及時(shí)優(yōu)化運(yùn)行方式,達(dá)到價(jià)值創(chuàng)造的目標(biāo)。

同時(shí),需充分利用新一代信息技術(shù),構(gòu)建基于云架構(gòu)的企業(yè)智能化平臺(tái),實(shí)現(xiàn)IT資源的高效利用:實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化貫通,消除信息孤島:實(shí)現(xiàn)應(yīng)用快速部署,滿足業(yè)務(wù)實(shí)際需要:實(shí)現(xiàn)高可靠、高可用的信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,持續(xù)運(yùn)維,支持"互聯(lián)網(wǎng)+"模式下的企業(yè)發(fā)展。

2.2功能設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)流在生產(chǎn)業(yè)務(wù)中的價(jià)值增值走向,從最基本的發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施到各級(jí)人員的管理決策,智能電廠功能設(shè)計(jì)涵蓋若干模塊,每個(gè)模塊是智能電廠各類業(yè)務(wù)的一個(gè)大的歸類。

2.2.1數(shù)字化與過程自動(dòng)化層

基于智能化設(shè)備的數(shù)字化采集與自動(dòng)化控制。通過RFID技術(shù),利用二維碼等介質(zhì)對(duì)發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集:通過現(xiàn)場(chǎng)總線、電氣控制、分散控制、優(yōu)化控制等手段對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制,同時(shí)采集設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)。利用貫穿基建生產(chǎn)全過程的各類編碼,實(shí)現(xiàn)發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施與信息化基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)流傳遞,進(jìn)而使數(shù)據(jù)進(jìn)入整合與業(yè)務(wù)智能層。本層的目的是建立物理信息系統(tǒng),貫通設(shè)備、自動(dòng)化和信息化基礎(chǔ)設(shè)施,實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)。

2.2.2數(shù)據(jù)整合與業(yè)務(wù)智能層

基于面向服務(wù)的體系架構(gòu),對(duì)信息系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化集成,對(duì)智能電廠從基建到生產(chǎn)的全壽命周期進(jìn)行設(shè)計(jì)。在基建期包括智能設(shè)計(jì)管理、智能采購、智能建設(shè)過程控制,通過數(shù)字化移交,將基建期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入生產(chǎn)運(yùn)營期全壽命周期資產(chǎn)管理:核心業(yè)務(wù)管理涵蓋經(jīng)營部門的人、財(cái)、物、燃料等的管理,生產(chǎn)運(yùn)營管理涵蓋生產(chǎn)調(diào)度、技術(shù)管理、安健環(huán)管理、班組建設(shè)等內(nèi)容:營銷支持模塊主要是對(duì)市場(chǎng)營銷環(huán)境的分析與營銷策略規(guī)劃等。本層的目的是對(duì)電廠生產(chǎn)運(yùn)營產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析,形成高價(jià)值的數(shù)據(jù)資源和標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)流程。

2.2.3數(shù)據(jù)建模與決策分析層

基于數(shù)據(jù)分析模型、決策模型、知識(shí)分析模型的智能決策與優(yōu)化運(yùn)行,包括廠級(jí)的競(jìng)價(jià)上網(wǎng)服務(wù),客觀公正的績(jī)效管理和分散決策。主要是通過建立各類數(shù)據(jù)模型進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,指導(dǎo)電廠生產(chǎn)運(yùn)營優(yōu)化,對(duì)設(shè)備狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行診斷與預(yù)警。本層的目的是輔助高效決策,提高生產(chǎn)經(jīng)營管理水平,最終實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)智能發(fā)電。

2.2.4企業(yè)智能化平臺(tái)

根據(jù)信息系統(tǒng)的重要程度、使用情況和未來需求,將電廠分散的信息系統(tǒng)進(jìn)行分類整合集成,減少系統(tǒng)數(shù)量,逐漸形成集約化、一體化的信息平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù),打通跨系統(tǒng)流程,為業(yè)務(wù)靈活變化提供支撐:實(shí)現(xiàn)接口的統(tǒng)一管理,提高數(shù)據(jù)交換效率,提升整體軟件服務(wù)性能和質(zhì)量水平,并逐步構(gòu)建軟件開放服務(wù)能力。

在電廠業(yè)務(wù)全覆蓋基礎(chǔ)上,搭建智能電站創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用。數(shù)字化（全過程）移交分階段地持續(xù)進(jìn)行,除了將基建期重要信息傳遞到生產(chǎn)期外,更助力基建期的全過程管理:以單體設(shè)備為核心,集成設(shè)計(jì)期、基建期、運(yùn)行期的全壽命周期信息,集成設(shè)計(jì)圖紙、采購合同、實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)、缺陷檢修信息等全方位信息,逐漸集成共享同類型設(shè)備信息,建立橫縱貫通、分層服務(wù)的設(shè)備數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)全壽命周期數(shù)據(jù)集成與管理:開放性業(yè)務(wù)支持實(shí)現(xiàn)與區(qū)域和各省電力交易中心、售電公司、用戶互聯(lián)互通,滿足現(xiàn)貨/期貨交易、電量和輔助服務(wù)報(bào)價(jià)等業(yè)務(wù)需求。

提供按崗定制的個(gè)人工作云,按照崗位授權(quán)和業(yè)務(wù)需求向員工推送必要數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)垃圾:深度整合集成信息系統(tǒng)功能,員工可一鍵直達(dá)所需界面,避免重復(fù)登錄系統(tǒng)和點(diǎn)擊菜單,提高工作效率:員工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存在云端,可避免個(gè)人設(shè)備損壞等情況造成的數(shù)據(jù)丟失,降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

3智能電廠建設(shè)建議

智能電廠建設(shè)應(yīng)著眼于未來新的商業(yè)模式,堅(jiān)持簡(jiǎn)潔高效、適度超前、效益優(yōu)先、價(jià)值創(chuàng)造的原則,已存在的系統(tǒng)要融入智能電廠建設(shè)、統(tǒng)籌規(guī)劃,要盡量采用投入少、產(chǎn)出多、易擴(kuò)展、易維護(hù)、安全性高的成熟技術(shù)和方案開展智能化建設(shè),有選擇性地應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和成熟技術(shù)。

在建設(shè)實(shí)施層面,要新、老電廠有別,新廠要注重先進(jìn)性和時(shí)代特征,老廠要逐步提高智能化水平:示范項(xiàng)目和產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目有別,示范項(xiàng)目要充分體現(xiàn)先進(jìn)性,產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目要突出價(jià)值創(chuàng)造力。

智能電廠建設(shè)成功的前提是信息化、智能化建設(shè)要有標(biāo)準(zhǔn)、有設(shè)計(jì),系統(tǒng)功能與設(shè)備基礎(chǔ)、人員素質(zhì)相匹配。因此,要在設(shè)計(jì)階段抓好功能設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、造價(jià)與效果比對(duì),實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)營全過程的價(jià)值創(chuàng)造最大化。

4結(jié)語

盡管近幾年電廠在智能化過程中取得了一定的進(jìn)步,一些智能技術(shù)和產(chǎn)品在部分電廠已開始試點(diǎn)和推廣應(yīng)用,但建設(shè)完整的智能電廠或智能發(fā)電系統(tǒng),還需要:制訂相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范:進(jìn)一步開發(fā)和完善一系列在線檢測(cè)技術(shù):整合單元機(jī)組各工藝過程的控制系統(tǒng)及信息平臺(tái),使得平臺(tái)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)來源準(zhǔn)確、信息便于交互和共享。隨著智能設(shè)備、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的不斷成熟,擁有超高科技信息技術(shù)含量的智能電廠建設(shè)將會(huì)進(jìn)一步受到關(guān)注,其作為智能電網(wǎng)的有機(jī)組成部分,必將實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的清潔、高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)電廠價(jià)值創(chuàng)造的目標(biāo)。