數字化發電廠的設計與應用

郭子玉

摘 要：電力是經濟建設的重要保證，隨著環境污染的日益嚴峻形勢，實現數字化發電廠運營是構建環保型發電企業管理的重要模式，本文通過數字化技術在發電企業中的應用，從電廠信息化建設、電廠設備自動化控制以及利用三維數字化設計技術進行發電廠的設計。

關鍵詞：數字化；發電廠；設計

數字化發電廠是在利用現代計算機技術的基礎上將電廠的人力資源管理、設備以及發電技術等實現信息數字化。數字化發電廠能夠提高電廠的競爭力，降低不必要的設備非停，提高設備的運行效率，降低污染物的排放。本文以某發電廠數字化設計為例，分析其數字化建設設計與應用。

一、發電廠建設項目概述

該發電廠位于山東威海，是山東重要的電源點和煤炭集散站，計劃建設2×1000MW超臨界濕冷發電機組，采取自帶自然通風冷卻塔的循環供水系統，同步建設煙氣脫硫、脫銷裝置等，設計供電標準煤耗267g/km.h，廠用電率低于3%，耗水率不大于0.5，主要從技術和經濟指標需要達到國家最優指標。

二、數字化電廠構建設計

數字化電廠設計（見圖1）主要就是利用計算機技術實現對電廠運行的自動化控制，數字化電廠控制結構主要包括：一現場儀表和設備管理。電廠工程設計人員將采集的工程數據等信息以三維模型數據為中心實現對數據庫數字化的關聯。數據分為靜態數據和動態數據兩類。工程數據為靜態數據，而生產管理數據為動態數據；二是DCS層。數字化電廠信息系統主要包括數字化移交系統、生產控制系統和安防系統等；三是SIS層。通過數字化信息的集成和互通，各用戶通過門戶系統，依據不同用戶不同權限的控制，實現電廠數字化生產、維護、決策等工作，其主要體現在： 生產控制系統、生產（ 基建） 管理系統、ERP 管理系統、安防監控系統、可視化三維虛擬系統、數字化檔案系統、數字化巡檢系統等；四是MIS層，該階段主要是將收集的各種信息進行高端化運用；五是WEB層。根據收集的信息進行決策以及通過信息分析進行相應的決策。

三、電廠數字化設計

（一）電氣控制系統。電廠運營涉及的環節比較多，其不僅需要在電廠運營的后期進行數字化設計，而且還需要在規劃、初步設計以及電廠投入階段進行數字化設計。三維設計系統是隨著計算機技術的發展而發展的，它能使得電廠設計目標更加動態化、立體化以及形象化。它提供電廠全周期解決方案，因此三維技術是發電廠數字化建設的重要技術支持。根據數字化建設要求，本方案設計：實現數字化建設一體化，（1）上位機。上位機配置操作員站、工程師站、通信網關，并且根據配置不間斷電源；（2）對時系統，配置GPS對時接收裝置，對時節點擴展裝置；（3）采取合并單元的方法采集常規電流互感器、電壓互感器的測量數據后轉化為數字信息提供給電廠設備使用。

（二）機爐及其它輔助控制系統。全廠實現DCS一體化控制就是在全廠設置線程總線集中控制平臺，通過光纖通信技術將分散的電廠監控系統進行整合，將全廠的監控信息統一到監控室信息平臺中，實現對電廠全過程監控。集中控制室設在廠房1樓，監控室設置人員操作臺、值班臺，同時為保證控制室資源配置的合理性，可以將火災報警盤嵌入控制室的墻內，在操作臺上設置獨立的DCS機組跳閘以防止在DCS發生故障時，保證設備的緊緊安全停運。

（三） SIS仿真系統。SIS系統是由南京金思維信息技術有限公司提供的實時數據庫，采集與存儲的實時數據庫簽量供7萬多點，SIS與DCS之間配有計算機接口實現連接，SIS系統主要包括：PI系統、在線煤耗、轉動機械診斷系統、性能計算與優化系統、控制優化系統。

結論：經過對該發電廠的數字化改造，發電企業的綜合效能得到進一步的提升，具體體現在：一是提升企業形象、提高管理水平。作為新型的發電廠，利用信息技術對電廠的運營維護提供精確、及時、完整的了解，包括設備和系統的各種工藝屬性、幾何和布置屬性，以及其他有關設備運行、維修和安全的信息，特別是地下隱蔽工程的查詢，更加直觀準確。二是關聯的數據統一且準確。通過數字化電廠的管理平臺，有效統一各方管理標準，采用統一編碼，避免數據的冗余和不一致，提高了數據的準確性。三是提高了電廠員工的素質。數字化新技術給發電廠運行、檢修人員提了更高的要求。因此電廠員工為了適應新的工作環境要求就會不斷的積極參加各種教育培訓活動或者通過自學等準確掌握新設備的檢修和維護方法，以此提高自身的綜合素質。

參考文獻：

[1] 許思龍； 付奎； 劉祥玲，發電廠新型多防區數字安防系統[J]. 電力建設 2012年09期