智慧電廠開(kāi)發(fā)與應(yīng)用淺析

張繼慧

摘 ? 要：在信息爆炸的當(dāng)今社會(huì)，智慧化發(fā)展已成為主流趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)電廠生產(chǎn)過(guò)程與管理決策的智能化，現(xiàn)階段側(cè)重于區(qū)域數(shù)據(jù)共享與輔助運(yùn)維優(yōu)化的應(yīng)用。本文從電力行業(yè)控制系統(tǒng)特性出發(fā)，結(jié)合智能?chē)姲眱?yōu)化調(diào)節(jié)、智慧水島平臺(tái)建設(shè)、信息安全平臺(tái)設(shè)計(jì)在電廠建設(shè)、運(yùn)行中的應(yīng)用實(shí)例，淺要剖析智慧電廠建設(shè)需求及發(fā)展方向，旨為相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智慧電廠 ?大數(shù)據(jù) ?智能優(yōu)化控制

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（c）-0001-02

1 ?研究背景

數(shù)據(jù)已經(jīng)超越土地、機(jī)器，成為21世紀(jì)最重要的資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)，則是以容量大、類型多、存取速度快、應(yīng)用價(jià)值高為主要特征的數(shù)據(jù)集合，正快速發(fā)展為對(duì)數(shù)量巨大、來(lái)源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和關(guān)聯(lián)分析，從中發(fā)現(xiàn)新方法、創(chuàng)造新價(jià)值的新一代信息技術(shù)和服務(wù)業(yè)態(tài)?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要的通知（國(guó)發(fā)〔2015〕50號(hào)）》中明確要求“推動(dòng)大數(shù)據(jù)在工業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、售后服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期、產(chǎn)業(yè)鏈全流程各環(huán)節(jié)的應(yīng)用，分析感知用戶需求，提升產(chǎn)品附加價(jià)值，打造智能工廠”，黨的十九大報(bào)告再次提出“推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合”，如何打破技術(shù)壁壘，加速數(shù)據(jù)強(qiáng)國(guó)建設(shè)進(jìn)程——智慧電廠的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用得到了越來(lái)越多的關(guān)注。

2 ?理論框架

智慧電廠是指通過(guò)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化技術(shù)，綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、智能優(yōu)化控制、智能決策支持等智能化技術(shù)手段，采集、分析、判斷和規(guī)劃自身行為，最終實(shí)現(xiàn)全廠范圍各控制系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程地自主優(yōu)化;其打破口傳心授的經(jīng)驗(yàn)傳承方式，能夠最大程度的開(kāi)發(fā)、利用有效數(shù)據(jù)，并具備一定的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、互動(dòng)化能力。

智慧電廠業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流程簡(jiǎn)單歸納，如圖1所示。

3 ?發(fā)展方向

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)電廠生產(chǎn)過(guò)程與管理決策的智能化側(cè)重于區(qū)域數(shù)據(jù)共享與輔助運(yùn)維優(yōu)化的應(yīng)用，具體方向主要包括：（1）智能發(fā)電與智能電網(wǎng)體系無(wú)縫對(duì)接，通過(guò)效益尋優(yōu)使機(jī)組在競(jìng)價(jià)上網(wǎng)決策中實(shí)現(xiàn)利益最大化;（2）通過(guò)系統(tǒng)性整合，將數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)的算法及智能尋優(yōu)技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化控制;（3）通過(guò)三維空間設(shè)計(jì)，借助圖像識(shí)別與無(wú)線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能巡檢與缺陷管理;（4）信息挖掘與遠(yuǎn)程專家診斷預(yù)警;（5）仿真技術(shù)用于培訓(xùn)及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判。

但電廠的生產(chǎn)、運(yùn)行、檢修、維護(hù)是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，且其不僅要具備快速的負(fù)荷響應(yīng)和良好的負(fù)荷跟蹤能力，更要保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行——這些都決定了智慧電廠的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用需要充分的技術(shù)儲(chǔ)備：一方面要考慮電廠大數(shù)據(jù)的復(fù)雜多樣性，另一方面還需智能優(yōu)化控制、智能決策支持的科學(xué)性，此外還必須嚴(yán)格控制智能網(wǎng)絡(luò)的安全性。

4 ?應(yīng)用實(shí)例

智慧電廠，尤其是電廠生產(chǎn)、管理過(guò)程局部智慧化現(xiàn)正處于高速發(fā)展階段，關(guān)鍵技術(shù)已逐步進(jìn)入應(yīng)用階段。

4.1 智能?chē)姲眱?yōu)化調(diào)節(jié)

構(gòu)建噴氨動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)模型，通過(guò)采用先進(jìn)的控制策略，達(dá)到機(jī)組在各種工況下均能快速響應(yīng)噴氨。其一方面通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法得到不同負(fù)荷下的SCR反應(yīng)器傳遞函數(shù)，構(gòu)建有針對(duì)性的模型;另一方面，通過(guò)自學(xué)習(xí)功能，結(jié)合鍋爐風(fēng)量、煤量、煙氣量、（SCR出口）氨逃逸等參數(shù)，逐步達(dá)到根據(jù)鍋爐負(fù)荷及脫硝運(yùn)行情況快速動(dòng)態(tài)調(diào)整，具體詳見(jiàn)圖2。

（1）通過(guò)智能?chē)姲眱?yōu)化調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)：

（2）減少還原劑耗料，降低運(yùn)營(yíng)成本;

（3）有效減緩空預(yù)器堵塞現(xiàn)象，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用;

（4）提高機(jī)組自動(dòng)化控制水平，降低運(yùn)行人員工作強(qiáng)度;

（5）使機(jī)組獲得更好的環(huán)保考核指標(biāo)，減少被環(huán)?？己速M(fèi)用。

4.2 智慧水島平臺(tái)建設(shè)

某電廠自投運(yùn)以來(lái)，未設(shè)置全廠污、廢水集中處理系統(tǒng)。該廠擬組建智能無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用先進(jìn)的信息處理與網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與大數(shù)據(jù)等技術(shù)，優(yōu)化水島管理模式、提升全廠運(yùn)營(yíng)效益，以高效利用水資源、最大限度節(jié)約水資源、減少?gòu)U水外排、逐步實(shí)現(xiàn)廢水的“零排放”，最終實(shí)現(xiàn)集節(jié)水型、節(jié)能型、環(huán)保型、安全型、經(jīng)濟(jì)型為一體的智能水島管理技術(shù)。

平臺(tái)設(shè)計(jì)擬涵蓋如下板塊：（1）水平衡實(shí)時(shí)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)分析;（2）運(yùn)行成本測(cè)算與資源配置優(yōu)化;（3）完善關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行周期記錄管理;（4）故障預(yù)測(cè)性診斷及快速定位分析模型;（5）關(guān)鍵參數(shù)及故障報(bào)警的客戶端實(shí)時(shí)安全推送。

4.3 信息安全平臺(tái)設(shè)計(jì)

隨著智能化程度的不斷提高，病毒、木馬、惡意攻擊對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的威脅也日益加劇;所謂“魔高一尺，道高一丈”，信息安全平臺(tái)設(shè)計(jì)也不斷完善——嚴(yán)格落實(shí)網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)設(shè)施，健全網(wǎng)絡(luò)、信息安全防護(hù)體系，優(yōu)化信息安全頂層設(shè)計(jì)，打造“可管、可控、精準(zhǔn)防護(hù)、可視可信、智能防御”。某控制系統(tǒng)（DCS）成功開(kāi)發(fā)一系列信息安全產(chǎn)品，結(jié)合功能安全、操作安全，實(shí)現(xiàn)貫穿設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維等全生命周期的主動(dòng)防御體系方案。

網(wǎng)絡(luò)安全隔離網(wǎng)關(guān)：該產(chǎn)品采用雙CPU架構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)嵌通訊白名單，在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)邊界作為數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)挠布d體，通過(guò)物理開(kāi)關(guān)控制數(shù)據(jù)流向并有效阻斷對(duì)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊，可作為電力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與管理及辦公網(wǎng)絡(luò)的有效隔離;

計(jì)算機(jī)防病毒卡：該產(chǎn)品是基于白名單機(jī)制的防病毒終端，能適合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件運(yùn)行方式，并支持Linux和Windows操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不停機(jī)部署。

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