智慧電廠開發與應用淺析

張繼慧

摘 ? 要：在信息爆炸的當今社會，智慧化發展已成為主流趨勢。國內電廠生產過程與管理決策的智能化，現階段側重于區域數據共享與輔助運維優化的應用。本文從電力行業控制系統特性出發，結合智能噴氨優化調節、智慧水島平臺建設、信息安全平臺設計在電廠建設、運行中的應用實例，淺要剖析智慧電廠建設需求及發展方向，旨為相關設計提供參考價值。

關鍵詞：智慧電廠 ?大數據 ?智能優化控制

中圖分類號：TP311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0001-02

1 ?研究背景

數據已經超越土地、機器，成為21世紀最重要的資產。大數據，則是以容量大、類型多、存取速度快、應用價值高為主要特征的數據集合，正快速發展為對數量巨大、來源分散、格式多樣的數據進行采集、存儲和關聯分析，從中發現新方法、創造新價值的新一代信息技術和服務業態。《國務院關于印發促進大數據發展行動綱要的通知（國發〔2015〕50號）》中明確要求“推動大數據在工業研發設計、生產制造、經營管理、市場營銷、售后服務等產品全生命周期、產業鏈全流程各環節的應用，分析感知用戶需求，提升產品附加價值，打造智能工廠”，黨的十九大報告再次提出“推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟的深度融合”，如何打破技術壁壘，加速數據強國建設進程——智慧電廠的開發與應用得到了越來越多的關注。

2 ?理論框架

智慧電廠是指通過信息化、網絡化、可視化技術，綜合運用大數據、智能優化控制、智能決策支持等智能化技術手段，采集、分析、判斷和規劃自身行為，最終實現全廠范圍各控制系統生產過程地自主優化;其打破口傳心授的經驗傳承方式，能夠最大程度的開發、利用有效數據，并具備一定的自學習、自適應、互動化能力。

智慧電廠業務數據流程簡單歸納，如圖1所示。

3 ?發展方向

現階段，國內電廠生產過程與管理決策的智能化側重于區域數據共享與輔助運維優化的應用，具體方向主要包括：（1）智能發電與智能電網體系無縫對接，通過效益尋優使機組在競價上網決策中實現利益最大化;（2）通過系統性整合，將數據挖掘、神經網絡和預測控制等先進的算法及智能尋優技術， 實現生產調度優化控制;（3）通過三維空間設計，借助圖像識別與無線通訊技術，實現現場設備智能巡檢與缺陷管理;（4）信息挖掘與遠程專家診斷預警;（5）仿真技術用于培訓及風險預判。

但電廠的生產、運行、檢修、維護是個相當復雜的過程，且其不僅要具備快速的負荷響應和良好的負荷跟蹤能力，更要保證機組的安全、穩定、經濟運行——這些都決定了智慧電廠的開發、應用需要充分的技術儲備：一方面要考慮電廠大數據的復雜多樣性，另一方面還需智能優化控制、智能決策支持的科學性，此外還必須嚴格控制智能網絡的安全性。

4 ?應用實例

智慧電廠，尤其是電廠生產、管理過程局部智慧化現正處于高速發展階段，關鍵技術已逐步進入應用階段。

4.1 智能噴氨優化調節

構建噴氨動態平衡調節模型，通過采用先進的控制策略，達到機組在各種工況下均能快速響應噴氨。其一方面通過神經網絡方法得到不同負荷下的SCR反應器傳遞函數，構建有針對性的模型;另一方面，通過自學習功能，結合鍋爐風量、煤量、煙氣量、（SCR出口）氨逃逸等參數，逐步達到根據鍋爐負荷及脫硝運行情況快速動態調整，具體詳見圖2。

（1）通過智能噴氨優化調節，可實現：

（2）減少還原劑耗料，降低運營成本;

（3）有效減緩空預器堵塞現象，節省維護費用;

（4）提高機組自動化控制水平，降低運行人員工作強度;

（5）使機組獲得更好的環保考核指標，減少被環保考核費用。

4.2 智慧水島平臺建設

某電廠自投運以來，未設置全廠污、廢水集中處理系統。該廠擬組建智能無線傳輸網絡系統，利用先進的信息處理與網絡通信、計算機應用與大數據等技術，優化水島管理模式、提升全廠運營效益，以高效利用水資源、最大限度節約水資源、減少廢水外排、逐步實現廢水的“零排放”，最終實現集節水型、節能型、環保型、安全型、經濟型為一體的智能水島管理技術。

平臺設計擬涵蓋如下板塊：（1）水平衡實時監控與動態分析;（2）運行成本測算與資源配置優化;（3）完善關鍵設備運行周期記錄管理;（4）故障預測性診斷及快速定位分析模型;（5）關鍵參數及故障報警的客戶端實時安全推送。

4.3 信息安全平臺設計

隨著智能化程度的不斷提高，病毒、木馬、惡意攻擊對工業控制系統的威脅也日益加劇;所謂“魔高一尺，道高一丈”，信息安全平臺設計也不斷完善——嚴格落實網絡安全基礎設施，健全網絡、信息安全防護體系，優化信息安全頂層設計，打造“可管、可控、精準防護、可視可信、智能防御”。某控制系統（DCS）成功開發一系列信息安全產品，結合功能安全、操作安全，實現貫穿設計、建設、運維等全生命周期的主動防御體系方案。

網絡安全隔離網關：該產品采用雙CPU架構設計，內嵌通訊白名單，在生產網絡邊界作為數據遠程傳輸的硬件載體，通過物理開關控制數據流向并有效阻斷對生產網絡的惡意攻擊，可作為電力生產網絡與管理及辦公網絡的有效隔離;

計算機防病毒卡：該產品是基于白名單機制的防病毒終端，能適合自動化系統軟件運行方式，并支持Linux和Windows操作系統實現不停機部署。

參考文獻

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