关于智能化电厂建设的思考

蔡超

摘要：2015年5月，对应德国工业4.0计划和美国的“工业互联网”概念，国务院印发《中国制造2025》和《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》。这标志中国与其他国家一起开始第四次工业革命时代。2016年3月，AlphaGo与李世石的围棋大战也点燃了人们对人工智能技术无限的想象。积极落实国家“互联网+”行动指导意见，探索智能化技术在电厂中的应用。京能高安屯燃气电厂、国华高安屯燃气电厂、大唐国际雷州电厂、华电土默特右旗电厂、国家电投普安电厂等一批新建项目都有许多积极的尝试。这期间，也出现了诸如“智能电厂”、“智能化电厂”、“智慧电厂”和“数字化电厂”的诸多提法，反映出新概念的内涵、外延在其发展初期需要通过讨论、实践而具化。

关键词：关于智能化电厂建设的思考

1导言

随着通信技术、计算技术和传感器技术的飞速发展，数字化电厂早已正式进入实施阶段，但数字化电厂的概念及发展至今无章可循，在数字化电厂发展方兴未艾之际，智能化电厂依附工业4.0等概念悄然进入公众视野。

2智能化电厂的概念

第四次工业革命要解决问题：生产力的进一步升级和解放导致生产过程、商业活动复杂性和动态性已经超越人的分析优化能力，需要依靠智能化技术代替人进行复杂流程的管理、庞大数据的运算、决策过程的优化。第四次工业革命的核心在于智能化，最终目的是实现生产活动的高度整合，使系统像人一样思考和协同工作。由此推论，智能化电厂要体现以下三个方面的价值或目标：1）让设备原不可见的隐患得以显现，从而能够使设备更加高效、节能、持久的运行；2）让机器更多的代替人，让人的工作更加简单；3）让电厂的生产经营过程更加透明、协同，管理流程体系更加灵活、有效。围绕这三个目标，智能化电厂建设离不开智能感知、智能控制和智能管理三個维度的工作，而贯穿着三个维度的是以工业大数据分析为核心的数据价值创造理念。按照行业最新定义，智能化电厂是指在广泛采用现代数字信息处理和通信技术基础上，集成智能的传感与执行、控制和管理等技术，达到更安全、高效、环保运行，与智能电网相互协调的发电厂。“智能电厂”与“智慧电厂”概念的对比：智慧是人独有的自然属性，智能是模仿人的智慧而发展的技术流派。智慧是自然的，智能是人工的。“智能化电厂”与“智能电厂”概念的对比：“智能电厂”是电厂发展内在需求和终极目标；“智能化电厂”与其相比，强调了逐步进化和演化的建设过程。“数字化电厂”概念定义有二：狭义的定义指电厂物理对象信息的数字化采集、存储、处理以及输出，使电厂信息的占有和应用打破空间和时间的某些限制，并使信息的应用效益达到最大化。广义的定义（必应网典）通过对电厂物理和工作对象的全生命周期量化、分析、控制和决策，提高电厂价值的理论和方法。将电厂所有信号数字化、所有管理的内容数字化，然后利用网络技术，实现可靠而准确的数字化信息交换、跨平台的资源实时共享，进而利用智能专家系统提供各种优化决策建设，为机组的操作提供科学指导。狭义的“数字化电厂”强调对信息数字化采集、存储、处理方式。因此，数字化是基础，智能化是发展。广义的定义与“智能化电厂”核心理念并无差异。“智能化电厂”与广义“数字化电厂”相比，前者更多的着眼未来，强调建设方向和目标；后者更多地立足现在，强调对现有新技术、新产品、新理念的应用。

3智能电厂的发展及趋势

对于智能电厂的发展预测会经过以下3个阶段：

3.1大量的新建及投运电厂在现场级设备中大量采用智能化的设备，在此阶段各种智能化设备百家争鸣，电厂的数字化信息量提升到新的高度。在此基础上建立厂级云计算中心。云数据中心是智能化电厂的支撑平台，可靠高效的数据中心是确保电厂各业务系统正常运转的核心基础设施之一。云数据中心是智能化电厂的网络控制中心、安全监控中心、数据管理中心、应用服务中心。数据中心包括机房、网络、支撑平台、数据、应用等内容。根据云数据中心提供的数据，建立大数据存储与数据分析系统，通过对已有的数据（静态数据、动态数据、结构化及非结构化数据等）进行分析，寻找各独立的数据之间的相互关系，建立各类数据之间的评价体系，预测电厂设备、工艺系统、优化方式的优化趋势和劣化趋势，从而提出优化建议或预测性报警。通过整合电厂管理信息系统各模块功能形成一体化的智慧管理平台，该平台首先建立在底层数据中心基础上，整合了常规电厂管理信息系统的生产运营常规管理、资产管理、人力和财务管理等，并进行丰富与扩充，增加了生产运营优化管理系统、智能设备管理系统、在线仿真系统等智能管理模块，最终向决策支持系统提供决策支持信息，从而提高电厂管理系统的智能化水平。平台中的特色管理功能主要包括资产管理、故障预警与诊断分析以及决策支持系统等。该阶段以满足电厂自身需求为目标，充分整合各类新型技术，将电厂打造为高效、环保、先进的智能电厂个体。

3.2经过第1阶段的实践，智能电厂作为一个个体存在，通过各种优化模块及先进的技术已经取得了长足的进步，人工智能深度学习软件在不断地模仿各类运行工况中总结经验，修正、优化、完善各类控制算法，降低了电厂的煤耗、厂用电率等一系列重要的经济性指标。在这阶段，电厂的运行模式得到了极大的增强，通过长时间的深度学习，电厂的人工智能控制已经逐步取代运行人员，常规运行操作人员已经缩减至有限的几人。此外，各大发电集团对于旗下的智能电厂的发展现状有了统一的认识，并逐步建立完善智能电厂的管理制度，统一各智能电厂重要系统的软硬件，并在集团内部建立更快、更强的云计算中心和大数据存储分析系统，对各厂的工况进行深度模拟学习，比对各厂的运行情况，分析海量的数据来建立更优化的算法和更精确的电厂数学模型，并将这些优化信息不断传送到厂级管理决策系统，更好地为各厂服务，真正实现了由集团指挥厂的协调运行功能，为后续电厂作为能源互联网的一个节点接入能源互联网提供先决条件。

3.3经过前2个阶段的发展和完善，电厂作为能源互联网上的一个节点，应真正融入智能电网中，通过各集团公司统一门户网站与智能电网更好地匹配适应，借助电力交易平台实现竞价上网，多元化的售电主体将向社会资本敞开电力配售市场窗口。市场竞争的加剧，将更加有益于完善电力市场秩序，更好地为用电客户服务。在此阶段后期，智能电厂通过人工智能深度学习软件模拟了大量运行及检修人员的多年从业经验，发展出类似于人类思维的智慧，为实现智能电厂向智慧电厂的升级打下基础。

4结语

智能化电厂建设涉及电厂的基建和运营全过程，是一项综合性、全局性、长期性的系统工程。期建设方案应以提升电厂可靠性、经济性、负荷调节性能和环保运行水平为目标，坚持实效性与前瞻性、安全性与开放性、新技术应用与管理创新相结合，以保证建设取得长久实效。