火电智慧电厂技术路线探讨

2021-10-23王哮江

新型工业化 2021年8期

王哮江

（国家电投集团协鑫滨海发电有限公司，江苏盐城 224000）

0 引言

改革开放以来，我国经济发展迅猛，尤其是能源电力需求量逐步增大。这给电力行业发展创造良好的机遇，同时也带来了诸多挑战，各项技术手段的不断优化，使得诸多新兴技术体系不断迸发，其中数字化智慧电厂便是主要的发展趋势。根据自身实际水平总结建设经验，完善现有电厂的智能化体系结构，可以有效提升电力企业的管理水平和工作效率。另外，现今社会大力推行信息化技术在工业生产中的应用，这就催生出全新的工作体系，这有助于社会经济发展，另外也促进了行业进步，数字化智慧电厂正是信息化在火力发电企业深入应用的体现，因此，为了适应行业的发展，满足社会的需求，火力发电企业向数字化智慧电厂转型是大势所趋。

1 数字化智慧电厂的现状和结构

我国在完成十三五规划后，对能源利用提出着重发展的建议，积极推动互联网+智慧能源的发展。其中，煤电行业成为主要的优化方向之一，力求在引进智慧化技术后，可以实现成本降低、效率增加的效果。同时，国家要求煤电行业工作人员要积极攻关智能控制技术，研发基于先进科学技术背景下的新型管理体系和工作系统，优化自身技术手段降低工作过程中的环境污染和成本造价，满足当前日新月异的工作需求。还要利用科学手段建立完善的监测系统，对整个工艺流程中的数据指标进行全面把控，有效的提升生产稳定性，确保企业发展具有良好的基础。

现如今，我国相关专家学者已经对智慧电厂的构建提出初步计划，并且一些关键技术已经开始落实，也明确了优化方向，确保现如今的煤电行业获得了长足发展。现阶段的火电智慧电厂，其结构通常是由智能传感器、硬件设备，数据融合接入和应用服务等多领域的先进技术手段不断交融所形成的全新工作体系，不同的火力发电厂，根据自身需求可以选择合适的模式，通常情况下，会将整体结构划分为数据、安全、生产、经营和综合五大领域，其具体的结构情况如图1所示[1]。

图1 火电智慧电厂整体结构图

2 火电智慧电厂技术路线

2.1 数据路线

火电智慧电厂实现标准化、统一化、一体化管理的数据工作模式是智慧电厂建设的基础，在整体的设计和生产运营阶段，需要重点注意数字化技术和数据平台的有效融合，其中大致的发展方向主要包括两种：

首先是数字化设计，智能电厂的数字化设计会在整个工艺流程中不断的体现出来，它能够为整个生产线提供清晰准确的三维立体模型，确保设备零件的位置正确、各项数据指标准确、设备的状态健康、实现数字化技术和生产线的有机联动确保生产稳定。通常数字化设计会在档案管理、数据交互、模型建立等方面体现其作用。现如今火电智慧电厂中，需要重点解决的便是三维模型交互引擎和先进的三维模型建造技术，这两点是数字化设计在火电厂中工作的核心技术手段，只有其支撑能力足够稳定，才能确保后续工作开展[2]。其中，三维立体交互技术通过算法、芯片技术、渲染技术，网络技术和云端储存技术来实现功能的，普遍的交互引擎包括unity3d和ogre等等，合理的掌握这些引擎的使用方法，便可以推动数字化设计领域不断进步。而且先进的数字化三维建模，主要包括特征建模和逆向建模，逆向建模主要是用于投运时间比较久的数据储存组和特征建模相比，比传统建模更能真实的反应设备的情况，但所需要的数据量也是庞大的，必须经过长时间不断的数据收集，才能得到足够准确的立体模型。这些年国内外各研究机构和企业已经考虑将逆向建模手段和人工智能AI技术相结合，实现特征建模和逆向建模的有机结合，降低所需数据量，提升工作效率。

其次便是一体化数据平台，现阶段各企业的生产速度庞大，如果不能进行有效的分类储存，在未来后续工作开展时不能便利的检索到所用信息，会严重影响工作效率，所以企业必须构建标准化、结构化的数据平台将各生产线反馈而来的数据进行分类储存。在后续工作开展时，根据关键词等信息，可以迅速的检索到所需要的数据，建立储存处理分析一体的数据平台，避免过程时间损耗，以提升了工作效率，降低了成本造价。

2.2 安全路线

火电智慧电厂中的安全问题是企业发展的基础，在我国任何行业安全问题都要放在首位，无法保障安全的工作是无法通过国家审核的。所以根据实际时间阶段和应用空间范围等指标的不同，分类细化的进行安全保障工作是必要的，下面对其主体部分进行说明。

（1）基建管理。在火电厂基建时期，规章制度的建立有利于工作人员能力的培养，相关知识的培训以及设备的合理安装和使用都会和安全问题直接挂钩。所以在基建阶段建立一套成熟的安全保障体系，合理的应用智能化技术会为整个工程的安全水平带来质的提升。这就需要从工程建设阶段的安全问题、质量问题、工程进度、成本造价等影响因素进行全面考虑，将门禁安全防护设施、机械合理管理、外包人员统筹管理、精细化管理、车辆管理、违章管理等方面定为安全管理的主要控制内容，将提升基建过程中的整体安全管理水平。人员的统筹管理要结合现场施工需求，考虑到定位精准度和建设成本，选择与之适配的工作人员进行工作，也要确保其本身具有足够的专业能力，能够应对工作需求，同时保障自身安全。另外，还要借助新兴的技术体系来保障安全，比如综合的图像识别技术，可以将反馈所得的数据制作成直观的图像，反馈给工作人员，实现过程精确识别，并且随着其相关领域的不断钻研，许多技术手段在不断更新发展，其效果也在不断提升，算法日益成熟。信息化手段现已成为安全保障工作的重点研究方向[3]。

（2）生产安全管理。生产安全顾名思义就是生产过程中的智慧安全管理，主要的手段包括人脸识别、智能门禁、外包管理和安全提示等等。这些都是为了保障员工在生产过程中，不会因为突发事故导致自身生命财产安全受到损害，同时也是依靠门禁的防护措施，实现人员管控，避免内部出现非专业性人员，减少突发事故的发生频率。

（3）网络安全。现阶段我国火电厂中大量使用了信息化、智能化技术，大幅提升了工作效率，但也带来了更多的风险来源。因为网络信息安全无法得到保障，进而影响生产的情况不在少数，所以电厂要部署专业的网络安全保障体系，推动技术应用进程，避免风险发生，提升安全保障能力。网络安全主要分为软件和硬件两方面，软件安全要通过对其内部数据和使用情况进行多层加密，避免外来人员轻易破解获取数据。硬件防护则需要通过加装防护设施，避免非专业性人员事物碰触设备，并利用先进的加密技术和安全框架对访问权限进行统筹管理，进而实现数据安全，终端安全。

2.3 生产路线

通过对火电生产不同阶段工艺流程的分析，拿供热系统来说可以将生产路线分为控制，检修，供热三个方面。通过应用先进的科学技术，可以优化当前设备的运行模式，确保其具有足够的安全性，经济性和环保，最终保障生产质量。借此首先要对控制工作进行优化，明确控制的目的是利用先进手段来对工艺全过程进行合理的测量和把控，利用智能终端来测量难以获得的重要参数，进而提升工作水平，再优化当前算法，不断提升工作系统的调节作用[4]。从技术应用和工艺流程角度来看，可以将智能化控制分为设备控制和数据控制等等，企业应用的智能测量技术，主要是指在线测量，通过红外检测技术等多种手段，打破传统的测量模式，获取更精准的数据。其次，智能检修便是通过先进的手段对设备的故障情况进行及时诊断预判，以组织实时的合理化检修，杜绝过修，降低成本造价，并且在工作过程中实现全面的智能预警，远程诊断和状态监测。这就需要工作人员合理安排检修周期，提升工作规范性，确保经济收益和安全性。最后是供热问题，因为整个火电智慧电厂工作需要多种能源，联合供应来实现整体稳定运转，因此，确保能源供应稳定，促进多样功能有机融合便是主要的发展方向。在这过程中，便要将热能供应来源供应网络中转站使用者和收费端等多种系统进行数据和业务整合，建立统一的数据中心，实现业务数据的共享，促进相互之间的联动性发展，做到各个点位的实时调度，实现智能供热[5]。