大数据技术在电厂中的应用

内蒙古能源发电投资集团有限公司电力工程技术研究院 马瑞明

大数据应用于电厂生产经营管理中是科学技术推动社会生产发展的必然结果。电厂将大数据技术与物联网、云计算、移动互联网等技术结合起来，促进电厂经济效益的增加、综合市场竞争力的提升。本文对电厂数据应用的几个系统进行了全面的阐述，又对大数据在电厂安全监管、操作管理、电力营销与燃料管理几个方面进行了分析。

大数据技术作为新兴的信息技术，已经被广泛地运用于社会生产的各个领域。电厂将大数据运用于生产管理工作中，与物联网、云计算、移动互联网等技术结合起来，促进了智能电厂的形成。智能电厂就是传统电厂实现了数字化、自动化、实时化管理，通过运用智能控制、大数据收集与分析、自动监测等技术，保证电厂能够源源不断地为用电企业与民众提供经济、环境、稳定的电能。事实上，大数据被应用于电厂生产管理中已经有多年的时间。但是，电厂生产管理平台却未形成科学、系统、典型的大数据应用体系。导致数量庞大、维数较多、类型复杂的大数据没有得到及时的收集与分析，未能体现大数据对电厂安全生产管理、经济效益提升所产生的巨大价值，未能挖掘出各类数据之间存在的复杂关系。因此，电厂的大数据应用还应该进一步得到优化升级。

1 电厂大数据应用系统研究

1.1 电厂数据收集系统

电厂数据来自于多个系统、多个设备、多个端口，类型多、数量多，并且精准性不高、完整性较差。现实的数据纷繁杂乱，就需要数据平台在收集数据时，要剔除数据源中的冗余数据，剔除数据源中不准确、不完整的数据，剔除数据源中异常、变异、被影响的数据，剔除数据源中过于重复、应用价值较低的数据，最终形成准确、全面、真实，能够反映出电厂整个生产系统的实时运行状态，能够归纳整理出电厂生产周期内，原材料的消耗与电能的产生数量。电厂数据收集技术主要借助于传感器实现。但是，由于不同类型的传感器性能参差不齐，传感器的工作环境优劣不均，导致很多传感器常常出现故障。电厂不及时对其进行维修，就会导致部分数据严重缺失，导致数据数量缩减。因此，电厂应该及时提升其数据收集技术，保证数据源的质量，进而保证数据的后期分析与应用。

1.2 电厂数据分析系统

电厂数据被收集到数据源库中，大数据系统就会运用聚类分析方法从数据源中抽取和集成数据。抽取和集成的数据要发挥其核心价值，就必须要通过数据分析来实现。常用的数据分析技术有数据挖掘技术、数据统计技术、神经网络技术等。平台通过数据分析技术可以得到数据规则、数据知识运算等结果。但是，随着智能电厂的数量越来越多，电能市场的竞争加剧。电厂对大数据分析的纵深度提出了更高的要求。这就需要应用更为先进的数据分析技术。这就要求电厂的数据平台建设后，运用周期达到五年以后，对系统内的一些模块进行升级、功能进行优化，不断提升平台的数据分析技术水平。要紧跟电能行业水平的发展与智能电厂生产升级优化的步伐。

1.3 电厂数据结果表达系统

数据分析结论会被推送至专家系统、运行指导系统以及决策支持系统等。数据分析结论能够被专家阐释解读，能够被管理决策者了掌握，需要对数据结果进行合适的表达。表达的核心就是促使数据结果数据化、可视化、直接化。传统的表达方法是文本、图表在电脑等终端设备上的直观显示。但是，这种显示方式虽然直观明了，具体的决策管理者还需要对数据进行深度解读，对管理者的专业知识水平提出了较高的要求。目前很多电厂都是使用较为先进的是基于云管理的标签云、人机交互技术等可视化的表达方法。可视化表达方法将数据分析得到的规则、知识等信息进行解释，并且逐步向最佳解释效果方向发展。

2 大数据技术在电厂中的应用

目前，大数据技术相对成熟，在电厂中的应用已经充分体现其特有的价值，为电厂创造了经济效益。电厂大数据应用系统以数据和云计算为中心，对大规模、多口径、多系统、多平台和多断面的数据进行收集、分析、处理，形成规范、安全、高效的数据管理平台。同时，电厂还会运用数据技术对数据进行深度挖掘，对生产、管理中的各个环节都进行数据量化分析，形成具有较强说服性的结论，为电厂决策提供可靠的依据。大数据技术在电厂中的应用是十分广泛的，在此主要介绍其在安全监管、操作管理、电力营销、燃料管理等方面的应用。

2.1 大数据在安全监管中的应用

电厂生产过程存在着很多安全隐患，必须要对每个生产环节都进行严格、实时的监测，如果生产现场事故隐患指标超过临界时，系统自动报警。为了极力的、有效的规避风险，降低事故发生的可能性，就需要借助于云计算、视频监控系统、运程数据传输等技术，对生产现场的各个设备都进行动态监管，并设置报警装置，使岗位的工作人员能够通过系统实时了解生产现场各个设备的运行情况。当工作人员接受到报警以后，他们就会迅速到达现场，对安全隐患进行处理，如果发现违规操作需要及时制止。大数据平台还会收集每次出现安全事故报警的次数、频率、类型，收集安全事故隐患出现前各个设备、系统的运行指标，形成事故安全隐患指标数据库，从源头上对隐患进行治理，进一步分析出现的安全事故之前就已经显现出来的不正常现象，可以为电厂安全管理制度、安全生产培训以及相关技术设备性能的优化提供必要的参考。电厂安全监管运用大数据平台还可以避免人为造假情况的出现。大数据的收集、分析与处理都是通过平台自动实现的，能够保证客观准确性，对重特大事故的遏制与控制也会更有效。相关数据同样可以作为相关部门对电厂安全生产进行检查的依据。

2.2 大数据在操作管理中的应用

大数据技术应用于电厂的操作管理工作中主要是借助于数据管理APP、视频监控平台以及微信等技术手段实现的。电厂的管理人员、岗位工作人员可以将操作管理系统APP安装于手机等智能终端设备上，实时监控生产现场情况、设备运用情况、原材料消耗情况、工人操作情况等。如果在操作过程中的任何环节，出现异常或者失误，APP就会进行报警处理。关联作业区的其他操作人员以及管理人员都会在第一时间内收到报警消息，并做出妥善处理。在操作管理中的应用还体现于对每个装置设备的生产进行决策，对设备的运行状态进行判断。如果发现某个设备的产能报表呈直线下降的趋势，就可以推断此设备可能产生了故障，或者出现内漏的现象，这就需要对其进行及时的检修与维护。还可以每个生产环节的原材料消耗情况进行统计，获取各类物料的峰、谷值，总结周期内材料投料的总量数值。对班组工作的生产信息进行核计，可以统计出不同班组工作时消耗的原料，创造的经济效益等，为电厂制定《班组经济核算方案》提供依据，促进生产管理水平提升。这些数据的统计与核算，可以为操作管理提供决策依据，从而促进电厂生产的每个环节和细节都向着规模化、专业化、集约化、智能化的方向发展。

2.3 大数据在电力营销中的应用

自从国家放开电力营销市场以后，电力市场的竞争就变得尤为激烈。火力发电厂在经营发展的过程中出现了新危机。这就需要电厂要创新营销模式，以此为维护自身的市场占用份额，提升自身的经济效益。目前，电力营销的客户呈出现分散性、多样化、复杂化的特征。电厂需要以用电客户为中心，搭建电力营销平台。电力营销平台应该充分地利用大数据技术，对用户的用电需求、用量、特征等进行汇总，对用户进行类型划分，再制定精准性的营销方案，提供新型电力增值服务，从而提升电厂的市场竞争力。除此之外，电厂的大数据平台还可以帮助用电客户解决其生产经营过程中的一些问题。例如，基于数据统计、预测和聚类分析，可以对用户的电量使有情况和电费缴纳情况进行提前的预判，如果存在用户拖欠电费比较严重的情况，或者由于停电严重影响生产经营的情况，平台则会提前为客户发送信息。电厂还会利用平台数据对潜在优质客户进行筛选，为政府开展园区规划、企业信用和债务评价提供必要的参考。

2.4 大数据在燃料管理中的应用

我国的电厂发电仍然以煤炭为主。2021年，煤炭价格再次飙涨，创自2008年以来的新高。煤碳价格的上涨严重影响电厂的经济效益。除此之外，我国正在努力实现碳中和目标，煤炭的大量燃烧也会给环境造成较大的污染。因此，应该煤炭的燃烧发电过程进行科学的管理。目前，我国大多数电厂都采用配煤掺烧技术来称定入炉煤质。大数据技术应用于燃料管理中，主要是借助于数模分析技术，对内部和外部生产信息进行分析，形成“三单六化”管理系统，可以实现燃料过程管控、数字化煤场地图绘制、原煤仓动态燃烧优化，为煤炭采购、煤炭技术改进、煤炭设备更新等提供依据。利用燃料燃烧模型进行分析，还可以确定最佳燃烧率最高、排放量最低的燃烧技术。大数据生产管理平台再从煤炭的成本、产生的电能等进行综合分析，单一的从燃料管理的视角分析电厂效益。