浅析智慧电厂建设

李亚　付强

【摘  要】智能技术的应用在我国各行各业已经成为了大势所趋，伴随着社会经济发展进程的加快，对用电的需求量越来越大，因此，建设智慧电厂实现电厂安全、经济、高效的运营，对于推动电厂可持续发展具有重要意义。

【关键词】智慧;电厂

引言

智慧电厂是指在原有电厂的基础上，将现代信息管理技术充分融入到电厂的控制、管理、运营的过程中，通过各种信息和数据的自动收集、综合、分析和对比，从而实现自动进行管理和控制的有效电厂管理模式。国家电网与2009年首次提出了建设智能电网的口号，这也是智慧电厂建设的前提。智慧电厂是由智能管理层、智能生产监管层、智能控制层以及智能设备层组成的，只有加大对三维可视化技术等关键技术的应用，实现生产数据、管理流程、设备结构等的可视化展示，促进智慧电厂独立系统之间的有效关联，智慧电厂管理效率的提升，减少运行过程中的安全隐患，才能够使其更好地满足新时代生态环境建设和经济社会发展对电力企业的要求。

1.智慧电厂概述

智慧电厂以数字化电厂为建设基础，是通过物联网技术实现对电厂生产、运营、决策等全过程的管理，以实现生产流程的优化，同时促使生产过程的可控性的提升，并且有效减少了人工干预，最终形成环保、节能、高效的人性化工厂。智慧电厂具有数字化、信息化、可视化、智能化等特点，并且配合使用现代信息处理技术、通信技术、智能控制与测量技术，从而有效保证了电厂的安全、经济运行，促使智慧电厂实现可持续发展。

2.智慧电厂与常规电厂的联系和区别

常规电厂的日常生产运营管理已经基本实现了自动化控制，并建立了相应的信息化系统，但其的主要目的是提升电厂的营运效率。然而，基于“虚拟价值链”并不只是建设自动化控制系统，同时也要考虑信息价值及其灵活性，并且涵盖范围也不应当仅仅包括生产环节，而且应当全面覆盖电厂的整个生命周期。大型常规电厂有负责监控的DCS系统，负责监管的SIS系统以及负责管理的MIS系统等，智慧电厂的建设主要实现于上述系统的升级。

首先，DCS系统的升级。DCS系统全称为分布式控制系统，可以用于现场总线技术、虚拟仿真技术以及智能电表等技术的应用进行常规DCS的升级和更新。

运行全面数字化。实现智慧电厂的全面数字化，需要建设涵盖三个层次的自动控制和数字化信息管理系统。三个层次分别为厂级信息管理层，过程控制层和现场智能设备层。其中，现场智能设备层是发挥数字化系统控制作用的重要部分，该层涵盖各类型智能化设备，如电动阀门、现场测量仪表、以及电气控制器等，并通过总线将这些设备与控制系统实现连接，将设备的测试和维护信息传输至控制系统，帮助工作人员对设备的具体情况加以了解，从而实现科学管理。

其次，MIS系统的升级。MIS系统为对电厂日常数据信息的管理和操作系统。传统MIS系统是通过二维表单或流产实现相关数据的传递的，而智慧电厂MIS系统的升级，可以实现空间场景的虚拟化，即实现门户的可视化、三维化和信息化，从而能够远程解决电厂相关事务。

对于基建MIS来说，由于基建工程具有复杂性、独特性的特点，传统基建MIS系统是被动式的进行信息的处理和记录的，而智能化的基建MIS，具有模型化、专家化、知识化、模版化、智能化等特点。

支持施工管理，需要优化施工组织设计。通过多维度、可视化、直观模拟，并结合大数据技术的应用才能得以实现;同时，需要精益材料管理，将大小材料全面实现快速浏览，材料分发与具体作业面、施工卷册挂钩，能对库存、材料进行快速盘点，并实现科学化管理。另外，信息系统能够实现整个基建过程的自动推送相关提醒，并为接下来的工作提供专业建议以供参考。

MIS系统的升级，可以实现对设备和图档的可视化场景管理，实现业务流程的源头化管理，有助于电厂全过程（包括生产管理、材料管理、设备管理、运营管理、决策管理等）实现可视化管理。

再次，SIS系统的升级。SIS系统又称为安全仪表系统，火电厂生产过程的设备仪表监控模式并没有大的变化，值班人员虽然能实时查看数据，却无法对其进行更改和优化。随着科技的不断发展，数据存储和数据挖掘技术的极大应用，实现了生产过程监控模式的调整和优化。

最后，维护系统的升级。通过三维设计系统的应用，实现了维护系统升级，从而促使项目管理、虚拟检修等功能实现可视化，联用云计算以及大数据相关技术进行设备故障的诊断和预警，实现对常规电厂维护系统的补充，形成智慧电厂所需的智能化维护系统。

3.智慧电厂结构模型

智慧电厂体系架构涵盖四个层级，具体分布情况如下图所示。四层架构具有高度融合、分工实现的特点，能够安全、高效的进行信息流和指令流的传输。

智能管理层。该层将其他层级获得的数据和信息进行汇总，并通过大数据和互联网技术进行分析和整理，从而实现智慧电厂生产全过程的监测和控制，并能够无视空间距离实现科学决策，以有效提升电厂运营的经济效果。智能管理层的具体工作内容包含智能管理和辅助决策，是通过数据深度挖掘技术、安全生产监控系统、专家诊断系统以及辅助决策与管理等技术来实现的。

智能生产监管层。智能生产监管层能够实现将整个电厂生产及管理全过程信息数据的汇总、整合与分析，采用厂级负荷优化调度技术、数字化煤场技术等技术，实现厂级负荷优化调度与燃料的优化配置，同时监控并分析设备的运行状态，以进行生产过程的寻优指导，并实时监控生产成本。

智能控制层。智能控制层为智慧电厂的核心层级，能够通过智能诊断对生产全过程的数据进行集中处理和优化。采用的技术主要包括机组自启停技术、燃料在线优化技术、冷端优化技术等，同时能够对智能控制系统展开安全防护，以提高电厂运行的安全性。

智能设备层。智能电厂需要对现场的测控设备进行统一的信息化管理，从而实现现场设备运行状态的监控，并将数据传送至其他层级，通过这一过程，能够准确地执行设备操作，并能够进行自动校准，能够有效降低维护工作人员的工作时间和工作量。主要包括现场总线设备、智能检测仪表与智能执行机构以及先进检测设备。

4.智慧电厂的建设路径

建设智慧电厂，可以从新建工程和老厂改造实现，同时应当对软硬件设备的建设和更新加大投资。智慧电厂以数据为建设基础，因此在建立或改建数据中心时，需要保证其具有基础架构、平台和软件等服务的中心，通过大数据的综合分析与利用，实现企业成本的降低，并促使企业高效运转。另外，智慧电厂的建设模块主要包括生产管理模块、生产控制模块、三维工厂平台、数据中心和智能厂区等。

新建工程。为了帮助电厂基础功能满足数字化三维工程的需求，需要设计单位设计数字化技术来实现。其中，设备的精细化为重要建设环节，通过满足整体时间的设计控制要求，将非结构化数据集成到虚拟工厂门户系统，为后续设备运行和维护管理提供便利[3]。

老厂改造。建设三维虚拟工厂具有较高可行性，可以采用无人机装置或激光扫描装置直接实现。对老厂现有信息门户加以改造，能够将MIS、DCS和SIS等系统数据直接集成于三维虚拟工厂门户中，以充分体现信息集中性。根据老厂原有功能对SIS系统进行优化，并聯合应用云计算和大数据技术，形成设备性能分析、故障诊断、预警等模块，从而保障电厂的安全、经济运行。

5.结束语

本文通过对智慧电厂及其结构模型的分析和概述，了解了其与常规电厂的联系和区别，随后根据智慧电厂的建设理念，探讨了如何通过新建工程和老厂改造进行智慧电厂的建设，希望能够为实现智慧电厂的可持续发展提供参考。

参考文献

[1]屠学伟，郑亚锋.智慧电厂建设探讨[J].自动化博览，2019（01）：29-31.

[2]钱澄浩，张静.智慧电厂建设研究[J].四川电力技术，2017，40（05）：87-90+94.

[3]彭卫东.智慧电厂建设构想[J].中国工程咨询，2017（01）：34-36.