智慧電廠開發(fā)與應(yīng)用淺析

張繼慧

摘 ? 要：在信息爆炸的當(dāng)今社會，智慧化發(fā)展已成為主流趨勢。國內(nèi)電廠生產(chǎn)過程與管理決策的智能化，現(xiàn)階段側(cè)重于區(qū)域數(shù)據(jù)共享與輔助運維優(yōu)化的應(yīng)用。本文從電力行業(yè)控制系統(tǒng)特性出發(fā)，結(jié)合智能噴氨優(yōu)化調(diào)節(jié)、智慧水島平臺建設(shè)、信息安全平臺設(shè)計在電廠建設(shè)、運行中的應(yīng)用實例，淺要剖析智慧電廠建設(shè)需求及發(fā)展方向，旨為相關(guān)設(shè)計提供參考價值。

關(guān)鍵詞：智慧電廠 ?大數(shù)據(jù) ?智能優(yōu)化控制

中圖分類號：TP311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0001-02

1 ?研究背景

數(shù)據(jù)已經(jīng)超越土地、機器，成為21世紀(jì)最重要的資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)，則是以容量大、類型多、存取速度快、應(yīng)用價值高為主要特征的數(shù)據(jù)集合，正快速發(fā)展為對數(shù)量巨大、來源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進行采集、存儲和關(guān)聯(lián)分析，從中發(fā)現(xiàn)新方法、創(chuàng)造新價值的新一代信息技術(shù)和服務(wù)業(yè)態(tài)?！秶鴦?wù)院關(guān)于印發(fā)促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要的通知（國發(fā)〔2015〕50號）》中明確要求“推動大數(shù)據(jù)在工業(yè)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、市場營銷、售后服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期、產(chǎn)業(yè)鏈全流程各環(huán)節(jié)的應(yīng)用，分析感知用戶需求，提升產(chǎn)品附加價值，打造智能工廠”，黨的十九大報告再次提出“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟的深度融合”，如何打破技術(shù)壁壘，加速數(shù)據(jù)強國建設(shè)進程——智慧電廠的開發(fā)與應(yīng)用得到了越來越多的關(guān)注。

2 ?理論框架

智慧電廠是指通過信息化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化技術(shù)，綜合運用大數(shù)據(jù)、智能優(yōu)化控制、智能決策支持等智能化技術(shù)手段，采集、分析、判斷和規(guī)劃自身行為，最終實現(xiàn)全廠范圍各控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程地自主優(yōu)化;其打破口傳心授的經(jīng)驗傳承方式，能夠最大程度的開發(fā)、利用有效數(shù)據(jù)，并具備一定的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、互動化能力。

智慧電廠業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流程簡單歸納，如圖1所示。

3 ?發(fā)展方向

現(xiàn)階段，國內(nèi)電廠生產(chǎn)過程與管理決策的智能化側(cè)重于區(qū)域數(shù)據(jù)共享與輔助運維優(yōu)化的應(yīng)用，具體方向主要包括：（1）智能發(fā)電與智能電網(wǎng)體系無縫對接，通過效益尋優(yōu)使機組在競價上網(wǎng)決策中實現(xiàn)利益最大化;（2）通過系統(tǒng)性整合，將數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測控制等先進的算法及智能尋優(yōu)技術(shù)， 實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化控制;（3）通過三維空間設(shè)計，借助圖像識別與無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備智能巡檢與缺陷管理;（4）信息挖掘與遠(yuǎn)程專家診斷預(yù)警;（5）仿真技術(shù)用于培訓(xùn)及風(fēng)險預(yù)判。

但電廠的生產(chǎn)、運行、檢修、維護是個相當(dāng)復(fù)雜的過程，且其不僅要具備快速的負(fù)荷響應(yīng)和良好的負(fù)荷跟蹤能力，更要保證機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行——這些都決定了智慧電廠的開發(fā)、應(yīng)用需要充分的技術(shù)儲備：一方面要考慮電廠大數(shù)據(jù)的復(fù)雜多樣性，另一方面還需智能優(yōu)化控制、智能決策支持的科學(xué)性，此外還必須嚴(yán)格控制智能網(wǎng)絡(luò)的安全性。

4 ?應(yīng)用實例

智慧電廠，尤其是電廠生產(chǎn)、管理過程局部智慧化現(xiàn)正處于高速發(fā)展階段，關(guān)鍵技術(shù)已逐步進入應(yīng)用階段。

4.1 智能噴氨優(yōu)化調(diào)節(jié)

構(gòu)建噴氨動態(tài)平衡調(diào)節(jié)模型，通過采用先進的控制策略，達到機組在各種工況下均能快速響應(yīng)噴氨。其一方面通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法得到不同負(fù)荷下的SCR反應(yīng)器傳遞函數(shù)，構(gòu)建有針對性的模型;另一方面，通過自學(xué)習(xí)功能，結(jié)合鍋爐風(fēng)量、煤量、煙氣量、（SCR出口）氨逃逸等參數(shù)，逐步達到根據(jù)鍋爐負(fù)荷及脫硝運行情況快速動態(tài)調(diào)整，具體詳見圖2。

（1）通過智能噴氨優(yōu)化調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)：

（2）減少還原劑耗料，降低運營成本;

（3）有效減緩空預(yù)器堵塞現(xiàn)象，節(jié)省維護費用;

（4）提高機組自動化控制水平，降低運行人員工作強度;

（5）使機組獲得更好的環(huán)?？己酥笜?biāo)，減少被環(huán)?？己速M用。

4.2 智慧水島平臺建設(shè)

某電廠自投運以來，未設(shè)置全廠污、廢水集中處理系統(tǒng)。該廠擬組建智能無線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用先進的信息處理與網(wǎng)絡(luò)通信、計算機應(yīng)用與大數(shù)據(jù)等技術(shù)，優(yōu)化水島管理模式、提升全廠運營效益，以高效利用水資源、最大限度節(jié)約水資源、減少廢水外排、逐步實現(xiàn)廢水的“零排放”，最終實現(xiàn)集節(jié)水型、節(jié)能型、環(huán)保型、安全型、經(jīng)濟型為一體的智能水島管理技術(shù)。

平臺設(shè)計擬涵蓋如下板塊：（1）水平衡實時監(jiān)控與動態(tài)分析;（2）運行成本測算與資源配置優(yōu)化;（3）完善關(guān)鍵設(shè)備運行周期記錄管理;（4）故障預(yù)測性診斷及快速定位分析模型;（5）關(guān)鍵參數(shù)及故障報警的客戶端實時安全推送。

4.3 信息安全平臺設(shè)計

隨著智能化程度的不斷提高，病毒、木馬、惡意攻擊對工業(yè)控制系統(tǒng)的威脅也日益加劇;所謂“魔高一尺，道高一丈”，信息安全平臺設(shè)計也不斷完善——嚴(yán)格落實網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)設(shè)施，健全網(wǎng)絡(luò)、信息安全防護體系，優(yōu)化信息安全頂層設(shè)計，打造“可管、可控、精準(zhǔn)防護、可視可信、智能防御”。某控制系統(tǒng)（DCS）成功開發(fā)一系列信息安全產(chǎn)品，結(jié)合功能安全、操作安全，實現(xiàn)貫穿設(shè)計、建設(shè)、運維等全生命周期的主動防御體系方案。

網(wǎng)絡(luò)安全隔離網(wǎng)關(guān)：該產(chǎn)品采用雙CPU架構(gòu)設(shè)計，內(nèi)嵌通訊白名單，在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)邊界作為數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)挠布d體，通過物理開關(guān)控制數(shù)據(jù)流向并有效阻斷對生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊，可作為電力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與管理及辦公網(wǎng)絡(luò)的有效隔離;

計算機防病毒卡：該產(chǎn)品是基于白名單機制的防病毒終端，能適合自動化系統(tǒng)軟件運行方式，并支持Linux和Windows操作系統(tǒng)實現(xiàn)不停機部署。

參考文獻

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