淺析智慧電廠建設

李亞　付強

【摘 ?要】智能技術的應用在我國各行各業已經成為了大勢所趨，伴隨著社會經濟發展進程的加快，對用電的需求量越來越大，因此，建設智慧電廠實現電廠安全、經濟、高效的運營，對于推動電廠可持續發展具有重要意義。

【關鍵詞】智慧;電廠

引言

智慧電廠是指在原有電廠的基礎上，將現代信息管理技術充分融入到電廠的控制、管理、運營的過程中，通過各種信息和數據的自動收集、綜合、分析和對比，從而實現自動進行管理和控制的有效電廠管理模式。國家電網與2009年首次提出了建設智能電網的口號，這也是智慧電廠建設的前提。智慧電廠是由智能管理層、智能生產監管層、智能控制層以及智能設備層組成的，只有加大對三維可視化技術等關鍵技術的應用，實現生產數據、管理流程、設備結構等的可視化展示，促進智慧電廠獨立系統之間的有效關聯，智慧電廠管理效率的提升，減少運行過程中的安全隱患，才能夠使其更好地滿足新時代生態環境建設和經濟社會發展對電力企業的要求。

1.智慧電廠概述

智慧電廠以數字化電廠為建設基礎，是通過物聯網技術實現對電廠生產、運營、決策等全過程的管理，以實現生產流程的優化，同時促使生產過程的可控性的提升，并且有效減少了人工干預，最終形成環保、節能、高效的人性化工廠。智慧電廠具有數字化、信息化、可視化、智能化等特點，并且配合使用現代信息處理技術、通信技術、智能控制與測量技術，從而有效保證了電廠的安全、經濟運行，促使智慧電廠實現可持續發展。

2.智慧電廠與常規電廠的聯系和區別

常規電廠的日常生產運營管理已經基本實現了自動化控制，并建立了相應的信息化系統，但其的主要目的是提升電廠的營運效率。然而，基于“虛擬價值鏈”并不只是建設自動化控制系統，同時也要考慮信息價值及其靈活性，并且涵蓋范圍也不應當僅僅包括生產環節，而且應當全面覆蓋電廠的整個生命周期。大型常規電廠有負責監控的DCS系統，負責監管的SIS系統以及負責管理的MIS系統等，智慧電廠的建設主要實現于上述系統的升級。

首先，DCS系統的升級。DCS系統全稱為分布式控制系統，可以用于現場總線技術、虛擬仿真技術以及智能電表等技術的應用進行常規DCS的升級和更新。

運行全面數字化。實現智慧電廠的全面數字化，需要建設涵蓋三個層次的自動控制和數字化信息管理系統。三個層次分別為廠級信息管理層，過程控制層和現場智能設備層。其中，現場智能設備層是發揮數字化系統控制作用的重要部分，該層涵蓋各類型智能化設備，如電動閥門、現場測量儀表、以及電氣控制器等，并通過總線將這些設備與控制系統實現連接，將設備的測試和維護信息傳輸至控制系統，幫助工作人員對設備的具體情況加以了解，從而實現科學管理。

其次，MIS系統的升級。MIS系統為對電廠日常數據信息的管理和操作系統。傳統MIS系統是通過二維表單或流產實現相關數據的傳遞的，而智慧電廠MIS系統的升級，可以實現空間場景的虛擬化，即實現門戶的可視化、三維化和信息化，從而能夠遠程解決電廠相關事務。

對于基建MIS來說，由于基建工程具有復雜性、獨特性的特點，傳統基建MIS系統是被動式的進行信息的處理和記錄的，而智能化的基建MIS，具有模型化、專家化、知識化、模版化、智能化等特點。

支持施工管理，需要優化施工組織設計。通過多維度、可視化、直觀模擬，并結合大數據技術的應用才能得以實現;同時，需要精益材料管理，將大小材料全面實現快速瀏覽，材料分發與具體作業面、施工卷冊掛鉤，能對庫存、材料進行快速盤點，并實現科學化管理。另外，信息系統能夠實現整個基建過程的自動推送相關提醒，并為接下來的工作提供專業建議以供參考。

MIS系統的升級，可以實現對設備和圖檔的可視化場景管理，實現業務流程的源頭化管理，有助于電廠全過程（包括生產管理、材料管理、設備管理、運營管理、決策管理等）實現可視化管理。

再次，SIS系統的升級。SIS系統又稱為安全儀表系統，火電廠生產過程的設備儀表監控模式并沒有大的變化，值班人員雖然能實時查看數據，卻無法對其進行更改和優化。隨著科技的不斷發展，數據存儲和數據挖掘技術的極大應用，實現了生產過程監控模式的調整和優化。

最后，維護系統的升級。通過三維設計系統的應用，實現了維護系統升級，從而促使項目管理、虛擬檢修等功能實現可視化，聯用云計算以及大數據相關技術進行設備故障的診斷和預警，實現對常規電廠維護系統的補充，形成智慧電廠所需的智能化維護系統。

3.智慧電廠結構模型

智慧電廠體系架構涵蓋四個層級，具體分布情況如下圖所示。四層架構具有高度融合、分工實現的特點，能夠安全、高效的進行信息流和指令流的傳輸。

智能管理層。該層將其他層級獲得的數據和信息進行匯總，并通過大數據和互聯網技術進行分析和整理，從而實現智慧電廠生產全過程的監測和控制，并能夠無視空間距離實現科學決策，以有效提升電廠運營的經濟效果。智能管理層的具體工作內容包含智能管理和輔助決策，是通過數據深度挖掘技術、安全生產監控系統、專家診斷系統以及輔助決策與管理等技術來實現的。

智能生產監管層。智能生產監管層能夠實現將整個電廠生產及管理全過程信息數據的匯總、整合與分析，采用廠級負荷優化調度技術、數字化煤場技術等技術，實現廠級負荷優化調度與燃料的優化配置，同時監控并分析設備的運行狀態，以進行生產過程的尋優指導，并實時監控生產成本。

智能控制層。智能控制層為智慧電廠的核心層級，能夠通過智能診斷對生產全過程的數據進行集中處理和優化。采用的技術主要包括機組自啟停技術、燃料在線優化技術、冷端優化技術等，同時能夠對智能控制系統展開安全防護，以提高電廠運行的安全性。

智能設備層。智能電廠需要對現場的測控設備進行統一的信息化管理，從而實現現場設備運行狀態的監控，并將數據傳送至其他層級，通過這一過程，能夠準確地執行設備操作，并能夠進行自動校準，能夠有效降低維護工作人員的工作時間和工作量。主要包括現場總線設備、智能檢測儀表與智能執行機構以及先進檢測設備。

4.智慧電廠的建設路徑

建設智慧電廠，可以從新建工程和老廠改造實現，同時應當對軟硬件設備的建設和更新加大投資。智慧電廠以數據為建設基礎，因此在建立或改建數據中心時，需要保證其具有基礎架構、平臺和軟件等服務的中心，通過大數據的綜合分析與利用，實現企業成本的降低，并促使企業高效運轉。另外，智慧電廠的建設模塊主要包括生產管理模塊、生產控制模塊、三維工廠平臺、數據中心和智能廠區等。

新建工程。為了幫助電廠基礎功能滿足數字化三維工程的需求，需要設計單位設計數字化技術來實現。其中，設備的精細化為重要建設環節，通過滿足整體時間的設計控制要求，將非結構化數據集成到虛擬工廠門戶系統，為后續設備運行和維護管理提供便利[3]。

老廠改造。建設三維虛擬工廠具有較高可行性，可以采用無人機裝置或激光掃描裝置直接實現。對老廠現有信息門戶加以改造，能夠將MIS、DCS和SIS等系統數據直接集成于三維虛擬工廠門戶中，以充分體現信息集中性。根據老廠原有功能對SIS系統進行優化，并聯合應用云計算和大數據技術，形成設備性能分析、故障診斷、預警等模塊，從而保障電廠的安全、經濟運行。

5.結束語

本文通過對智慧電廠及其結構模型的分析和概述，了解了其與常規電廠的聯系和區別，隨后根據智慧電廠的建設理念，探討了如何通過新建工程和老廠改造進行智慧電廠的建設，希望能夠為實現智慧電廠的可持續發展提供參考。

參考文獻

[1]屠學偉，鄭亞鋒.智慧電廠建設探討[J].自動化博覽，2019（01）：29-31.

[2]錢澄浩，張靜.智慧電廠建設研究[J].四川電力技術，2017，40（05）：87-90+94.

[3]彭衛東.智慧電廠建設構想[J].中國工程咨詢，2017（01）：34-36.