新基建时代燃煤智慧电厂建设与技术升级分析

张友功 田志强 宫元涵 潘伟 刘聪

摘要：燃煤发电是我国主要的发电方式之一，随着全球经济的快速发展和能源需求的不断增长，燃煤电厂的建设和运营面临着许多挑战。其中，环境保护和能效问题日益突出，成为制约燃煤电厂发展的瓶颈。因此，探索燃煤电厂的智能化、高效化发展路径，对于我国能源产业的高质量发展具有重要意义。文章针对新基建时代燃煤智慧电厂建设与技术升级进行了分析，以期能够为相关人员提供参考。

关键词：智慧电厂；建设方案；技术路线

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.022

中图分类号：TM 621，TP 3          文献标志码：A           文章编码：1672-7274（2024）03-00-03

1   新基建时代燃煤智慧电厂建设的意义

首先，燃煤智慧电厂有助于提高能源利用效率。引入先进的技术和管理理念，实现对燃煤电厂的智能化改造，可以降低能源消耗，减少污染物排放量，提高发电效率。同时，燃煤智慧电厂还可以对煤炭资源进行更加精细化的开发和利用，充分发挥我国煤炭资源优势，为经济发展提供可靠的能源保障。其次，燃煤智慧电厂有助于推动我国电力行业的转型升级[1]。在新基建背景下，电力行业正面临从传统能源向清洁能源转型的挑战。燃煤智慧电厂的建设，将有助于电力企业提高生产效率，降低成本，满足环保要求，实现绿色可持续发展。此外，燃煤智慧电厂还可以与新能源电厂相互配合，形成多元化的能源供应体系，为我国电力行业的转型升级提供有力的支持。再次，燃煤智慧电厂对于促进区域经济发展具有重要作用。燃煤智慧电厂的建设，能够为当地创造丰厚的经济效益，带动相关产业链的发展，提供众多就业岗位。同时，燃煤智慧电厂能够为当地提供稳定、可靠的电力供应，满足当地生产生活用电需求，为区域经济发展提供基础设施保障。最后，燃煤智慧电厂有助于提升国家能源安全保障水平。在全球能源格局发生深刻变化的背景下，我国需要不断提高能源自给率，确保能源安全。燃煤智慧电厂的建设，将有助于提升我国煤炭资源的利用效率，保障能源供应稳定，为国家能源安全提供有力支撑。总之，在新基建时代，燃煤智慧电厂建设具有重要的意义。它既有助于提高能源利用效率，推动电力行业转型升级，促进区域经济发展，也有助于提升国家能源安全保障水平。因此，我国应加大对燃煤智慧电厂建设的支持力度，推动燃煤电厂向更加高效、环保、智能的方向发展[2]。

2   新基建时代燃煤智慧电厂建设技术要求

（1）高效节能。燃煤智慧电厂需要采用先进的燃烧技术和锅炉设计，以提高发电效率和降低能耗。通过优化供暖系统、回收余热等措施，最大限度地利用能源资源。

（2）低污染物排放量。为了减少环境污染，燃煤智慧电厂应配备先进的脱硫、脱硝和除尘设备，有效控制二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的排放量。同时，还应考虑采用超低排放技术来进一步减少污染物的排放量。

（3）安全可靠。在燃煤智慧电厂设计和建设过程中，必须充分考虑安全因素，确保设备运行安全可靠。这包括合理规划布局、完善的安全监测系统、火灾预防措施等。此外，还应建立健全应急预案和演练机制，以应对突发事件。

（4）智能化管理。燃煤智慧电厂需要借助先进的信息技术手段，实现设备运行状态的实时监测、远程控制和数据分析。通过物联网、大数据等技术，进行设备故障预警、能源消耗分析等工作，提高运维效率和管理水平[3]。

（5）绿色可持续发展。在燃煤智慧电厂建设中，要充分考虑可持续发展的原则。推广使用清洁能源替代传统燃料，并加强废弃物处理与资源回收利用。同时，在设计上应注重生态环境保护，减少土地占用和生态影响。

3   新基建时代燃煤智慧电厂建设的技 术路线

3.1 智慧管控一体化平台

智慧管控一体化平台可以提供对数据统一采集、处理、分析和存储的能力。依托大数据技术提供的强大计算能力，完成从多种介质的数据采集汇聚工作，并且通过流式框架对数据进行数据解析、映射等泛化处理，然后结合关联分析、可视化分析等技术实现数据分析模型的构建，实现对电厂数据的管理与挖掘分析，形成完备的数据分析能力，提供多個维度可视化的大数据分析结果，为智慧决策、智慧经营、智能安全等全部应用提供有效支撑。智慧管控一体化平台要充分考虑系统的安全性、实时性、可靠性、开放性、扩展性和易维护性，具有友好的使用界面和灵活的配置界面，数据应具备安全可靠的备份手段，组态设计、软硬件选型应遵从经济实用、安全可靠、通用性强及可扩充的原则。可采用开放式体系结构和分布式系统设计，满足企业信息综合应用的要求，以电厂业务为驱动，满足各专业模型对数据的需求，具备高可用性，数据可靠、准确，满足企业对数据精度的要求，整合分散数据，消除信息孤岛[4]。

3.2 移动App应用

智慧电厂要部署移动应用功能，实现移动应用与应用系统间的信息交互和传递，兼容鸿蒙、安卓、iOS、Windows Mobile等主流移动终端，实现移动终端设备、安全接入的统一管理。通过移动应用、提炼关键和重要信息，让各级管理人员、现场工作人员可以随时随地通过手机、平板电脑进行数据查看与工作提醒，增强工作的及时性和便利性。移动应用应支持丰富的图形展现，支持离线数据，将分析结果展现在移动端上。移动App数量应满足买方现场实际需求，由卖方负责定制开发。

3.3 智能巡检机器人

智慧电厂可通过机器人智能巡点检平台，实现机器人视觉检测、红外测温、远程控制、智能分析、缺陷管理、闸刀和开关状态判别、微气象数据采集分析及自主充电等功能的应用，辅助运维人员开展例行巡检等工作。可根据机器人的特点，增加巡视深度，扩大巡视范围，加强后台管理。应考虑机器人通道、表计等，加强数据分析和管理，强化机器人本身的智能分析和后台分析。机器人巡检系统为综合的巡点检平台，可根据需求选配不同的功能和内容，实现仪表数据识别读取、设备温度测量、跑冒滴漏检测识别、设备状态监测识别、设备外观识别等功能，对读取和识别的数据进行分析处理，完成相关的信息预警、报送等。机器人巡检系统应建设平台系统，用于数据的处理和分析，将机器人巡检平台集成至智慧管控一体化平台[5]。户外安装的机器人应考虑防护问题，建设机器人防护基础设施，避免其长时间暴露在户外高温环境，以保护设备不损坏。机器人充电屋/桩应建在安全区内，满足机器人充电的需求。机器人可采用5G基站进行信号传输，在巡检区域内设置基站，基站之间采用光纤进行连接，实现信号传输。可通过红外热成像仪对巡检路径中设备测温，以不同颜色表征设备的温度分布，实时显示画面中的极限温度值，对火灾或设备温度异常升高等情况进行报警。可通过避障传感器，有效提高机器人行走过程的安全性能。机器人巡检系统要与智能巡点检平台配合，合理分配巡检区域，进行巡检计划的制定，避免重复巡检区域造成资源浪费。巡检机器人可采用激光雷达传感器与四驱底盘结合实现巡检装置自主导航和智能避障，在移动平台上搭载红外激光探头、高分辨率的拾音器、高清摄像机等，对生产现场的设备、管道进行识别和检测，实现自动巡检功能，部分替代人工巡检，减少人工巡检次数，降低危险区域人员事故隐患。巡检机器人应按照规定路线进行信息采集，通过5G网络传送回服务器，并对其图像进行处理，判断设备、管道是否存在漏水、漏汽、冒白烟等问题；应对红外摄像头采集的温度信息进行处理，判断是否有超温现象，并实时报告给平台服务器。用户可以定义巡检路线。巡检机器人可根据新的巡检路径进行巡视，自动采集新路线周围的设备、管道数据，并存储进数据库。服务器同时对这些新数据进行实时处理，用户可在三维可视化平台的拾取模型进行数据查询。

3.4 智能巡检无人机

在新基建时代的燃煤智慧电厂建设中，智能巡检无人机技术发挥着越来越重要的作用。智能巡检无人机具有高效、安全、环保等优点，可有效提高电厂设备的运行效率和安全性，降低运维成本。无人机可以在短时间内完成对电厂设备的巡检任务，实时掌握设备运行状态，发现问题及时进行处理。与传统人工巡检相比，无人机巡检不仅提高了巡检效率，还降低了巡检人员的工作强度和风险。无人机可以对电厂设备进行高频次的巡检，确保设备安全运行。在发生故障时，无人机可以快速响应，提供实时数据，便于决策者及时采取措施，降低事故损失。无人机巡检能够避免传统人工巡检方式对环境的破坏，减少对生态的影响。同时，无人机巡检可以降低人为因素对巡检结果的影响，提高巡检数据的准确性[6]。在燃煤智慧电厂建设中，智能巡检无人机技术需要与其他先进技术相结合，如人工智能、大数据、物联网等。通過将这些技术相互融合，实现对电厂设备的全面感知、智能分析、自适应调整和优化，从而提高电厂的运行效率、安全性和环保水平。

3.5 5G网络+移动巡点检系统

实现巡检过程与三维可视化、人员定位、门禁、视频等系统的结合可保障巡检过程中的人员安全与巡检全过程可视。巡检人员可使用智能终端，运用先进的人员、设备定位技术，厂区设备三维可视化技术，全厂5G网络覆盖及二维码识别技术，对巡检设备进行快捷高效的数据采集。数据采集完毕后与一体化平台进行交互，主动分析巡检过程中的设备安全隐患，将异常信息推送给运行人员以及专家进行分析。经分析人员确认后，形成检修工单，最终完成发现问题—分析问题—检修一体化的协同作业。移动巡点检系统可通过巡检任务智能编制、路线智能规划、巡检质量智能跟踪、巡检数据智能分析、报告智能创建等流程，结合先进的机器人巡检技术，构建智能化的巡点检体系，将巡检工作自动化、标准化、规范化和流程化。同时实现与智能档案系统的数据交互，确保调用数据及资料的准确性。移动巡检的目的主要体现在以下两个方面：一方面使生产巡回检查规范化，防止巡检流于形式，便于巡检工作高效落实；另一方面提高巡检效率，保证巡检信息的及时性、可靠性、可用性，提高运行人员准确、高效发现设备隐患的能力。移动巡检的应用能够保障设备正常运行，减少故障；尽早发现设备设施存在的隐患，及时进行整改，做到“早发现、早处理”，预防事故的发生，确保生产安全稳定运行。移动巡点检系统与人员定位、三维可视化、二维码、移动应用等系统相结合，能够实时查看巡检人员位置信息，现场调取设备运行工况信息，主动推送巡检人员周边安全信息等。

3.6 信息安全防护

安全保障体系的建设，除了要满足系统安全可靠运行的需求，还必须符合国家相关法律要求，同时基于智慧电厂系统的特点，按照分区分域的原则进行安全控制，同时建设标准应遵循“网络专用、安全分区、横向隔离、纵向加密”的安全防护准则。针对智慧电厂中关键信息基础设施，基于其自身业务特点及网络特殊性，需要在等级保护的基础上实行重点保护。在已经建设的工控信息安全防护和随MIS建设的信息系统安全防护的基础上，针对智慧电厂建设内容如移动应用、智能安全、5G专网等带来的新的安全防护需求，增加网络安全防护产品。

4   结束语

总之，燃煤智慧电厂建设与技术升级是新基建时代的重要举措之一，可以提高燃煤电厂的运行效率和管理水平，同时也可以实现煤炭资源的可持续发展和环保效益。未来，需要进一步加强对燃煤智慧电厂建设与技术升级的研究和实践，为探索智慧电厂建设做出更大的贡献。

参考文献

[1] 王成明，付豪，周强，等．孤山航电枢纽工程运维期智慧电厂建设总体规划[J]．水利水电快报，2023（6）：53-57.

[2] 田景奇，冯树臣，方志宁，等．大型能源集团智能电站与智慧企业建设路径分析[J]．能源科技，2023（1）：3-8.

[3] 覃柳．浅谈数字化工业电视系统在岩滩电厂智慧企业建设的应用[J]．大众科技，2022（10）：21-24.

[4] 张晖，张胜，何云峰，等．火力发电企业智慧电厂建设探索与实践[J]．湖北电力，2022（2）：104-113.

[5] 靳帅．基于智能自主、人机协同愿景下的智慧电厂建设研究与实践[J]．水电与新能源，2022（1）：63-65.

[6] 李霄飞，朱梓傲．火力发电厂智慧电厂实施方案的探索与研究[J]．科技与创新，2021（13）：1-3.