關于智能化電廠建設的思考

蔡超

摘要：2015年5月，對應德國工業4.0計劃和美國的“工業互聯網”概念，國務院印發《中國制造2025》和《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》。這標志中國與其他國家一起開始第四次工業革命時代。2016年3月，AlphaGo與李世石的圍棋大戰也點燃了人們對人工智能技術無限的想象。積極落實國家“互聯網+”行動指導意見，探索智能化技術在電廠中的應用。京能高安屯燃氣電廠、國華高安屯燃氣電廠、大唐國際雷州電廠、華電土默特右旗電廠、國家電投普安電廠等一批新建項目都有許多積極的嘗試。這期間，也出現了諸如“智能電廠”、“智能化電廠”、“智慧電廠”和“數字化電廠”的諸多提法，反映出新概念的內涵、外延在其發展初期需要通過討論、實踐而具化。

關鍵詞：關于智能化電廠建設的思考

1導言

隨著通信技術、計算技術和傳感器技術的飛速發展，數字化電廠早已正式進入實施階段，但數字化電廠的概念及發展至今無章可循，在數字化電廠發展方興未艾之際，智能化電廠依附工業4.0等概念悄然進入公眾視野。

2智能化電廠的概念

第四次工業革命要解決問題：生產力的進一步升級和解放導致生產過程、商業活動復雜性和動態性已經超越人的分析優化能力，需要依靠智能化技術代替人進行復雜流程的管理、龐大數據的運算、決策過程的優化。第四次工業革命的核心在于智能化，最終目的是實現生產活動的高度整合，使系統像人一樣思考和協同工作。由此推論，智能化電廠要體現以下三個方面的價值或目標：1）讓設備原不可見的隱患得以顯現，從而能夠使設備更加高效、節能、持久的運行；2）讓機器更多的代替人，讓人的工作更加簡單；3）讓電廠的生產經營過程更加透明、協同，管理流程體系更加靈活、有效。圍繞這三個目標，智能化電廠建設離不開智能感知、智能控制和智能管理三個維度的工作，而貫穿著三個維度的是以工業大數據分析為核心的數據價值創造理念。按照行業最新定義，智能化電廠是指在廣泛采用現代數字信息處理和通信技術基礎上，集成智能的傳感與執行、控制和管理等技術，達到更安全、高效、環保運行，與智能電網相互協調的發電廠。“智能電廠”與“智慧電廠”概念的對比：智慧是人獨有的自然屬性，智能是模仿人的智慧而發展的技術流派。智慧是自然的，智能是人工的。“智能化電廠”與“智能電廠”概念的對比：“智能電廠”是電廠發展內在需求和終極目標；“智能化電廠”與其相比，強調了逐步進化和演化的建設過程。“數字化電廠”概念定義有二：狹義的定義指電廠物理對象信息的數字化采集、存儲、處理以及輸出，使電廠信息的占有和應用打破空間和時間的某些限制，并使信息的應用效益達到最大化。廣義的定義（必應網典）通過對電廠物理和工作對象的全生命周期量化、分析、控制和決策，提高電廠價值的理論和方法。將電廠所有信號數字化、所有管理的內容數字化，然后利用網絡技術，實現可靠而準確的數字化信息交換、跨平臺的資源實時共享，進而利用智能專家系統提供各種優化決策建設，為機組的操作提供科學指導。狹義的“數字化電廠”強調對信息數字化采集、存儲、處理方式。因此，數字化是基礎，智能化是發展。廣義的定義與“智能化電廠”核心理念并無差異。“智能化電廠”與廣義“數字化電廠”相比，前者更多的著眼未來，強調建設方向和目標；后者更多地立足現在，強調對現有新技術、新產品、新理念的應用。

3智能電廠的發展及趨勢

對于智能電廠的發展預測會經過以下3個階段：

3.1大量的新建及投運電廠在現場級設備中大量采用智能化的設備，在此階段各種智能化設備百家爭鳴，電廠的數字化信息量提升到新的高度。在此基礎上建立廠級云計算中心。云數據中心是智能化電廠的支撐平臺，可靠高效的數據中心是確保電廠各業務系統正常運轉的核心基礎設施之一。云數據中心是智能化電廠的網絡控制中心、安全監控中心、數據管理中心、應用服務中心。數據中心包括機房、網絡、支撐平臺、數據、應用等內容。根據云數據中心提供的數據，建立大數據存儲與數據分析系統，通過對已有的數據（靜態數據、動態數據、結構化及非結構化數據等）進行分析，尋找各獨立的數據之間的相互關系，建立各類數據之間的評價體系，預測電廠設備、工藝系統、優化方式的優化趨勢和劣化趨勢，從而提出優化建議或預測性報警。通過整合電廠管理信息系統各模塊功能形成一體化的智慧管理平臺，該平臺首先建立在底層數據中心基礎上，整合了常規電廠管理信息系統的生產運營常規管理、資產管理、人力和財務管理等，并進行豐富與擴充，增加了生產運營優化管理系統、智能設備管理系統、在線仿真系統等智能管理模塊，最終向決策支持系統提供決策支持信息，從而提高電廠管理系統的智能化水平。平臺中的特色管理功能主要包括資產管理、故障預警與診斷分析以及決策支持系統等。該階段以滿足電廠自身需求為目標，充分整合各類新型技術，將電廠打造為高效、環保、先進的智能電廠個體。

3.2經過第1階段的實踐，智能電廠作為一個個體存在，通過各種優化模塊及先進的技術已經取得了長足的進步，人工智能深度學習軟件在不斷地模仿各類運行工況中總結經驗，修正、優化、完善各類控制算法，降低了電廠的煤耗、廠用電率等一系列重要的經濟性指標。在這階段，電廠的運行模式得到了極大的增強，通過長時間的深度學習，電廠的人工智能控制已經逐步取代運行人員，常規運行操作人員已經縮減至有限的幾人。此外，各大發電集團對于旗下的智能電廠的發展現狀有了統一的認識，并逐步建立完善智能電廠的管理制度，統一各智能電廠重要系統的軟硬件，并在集團內部建立更快、更強的云計算中心和大數據存儲分析系統，對各廠的工況進行深度模擬學習，比對各廠的運行情況，分析海量的數據來建立更優化的算法和更精確的電廠數學模型，并將這些優化信息不斷傳送到廠級管理決策系統，更好地為各廠服務，真正實現了由集團指揮廠的協調運行功能，為后續電廠作為能源互聯網的一個節點接入能源互聯網提供先決條件。

3.3經過前2個階段的發展和完善，電廠作為能源互聯網上的一個節點，應真正融入智能電網中，通過各集團公司統一門戶網站與智能電網更好地匹配適應，借助電力交易平臺實現競價上網，多元化的售電主體將向社會資本敞開電力配售市場窗口。市場競爭的加劇，將更加有益于完善電力市場秩序，更好地為用電客戶服務。在此階段后期，智能電廠通過人工智能深度學習軟件模擬了大量運行及檢修人員的多年從業經驗，發展出類似于人類思維的智慧，為實現智能電廠向智慧電廠的升級打下基礎。

4結語

智能化電廠建設涉及電廠的基建和運營全過程，是一項綜合性、全局性、長期性的系統工程。期建設方案應以提升電廠可靠性、經濟性、負荷調節性能和環保運行水平為目標，堅持實效性與前瞻性、安全性與開放性、新技術應用與管理創新相結合，以保證建設取得長久實效。