智慧電廠建設與智能發電技術應用探討

陳 錄，齊全友，吳揚揚，趙玉國，張海翔

(1.內蒙古國華呼倫貝爾發電有限公司，內蒙古 呼倫貝爾021025;2.神華寶日希勒能源有限公司，內蒙古 呼倫貝爾021025;3.北京國華電力有限責任公司，北京100025)

經濟發展進入新常態，行業市場活力與競爭力逐漸提升，因此需要持續降低生產成本，維護企業經濟效益，實現電力企業的長久發展。社會生產與生活的電力需求量提升，新能源、清潔能源不斷發展，電氣企業需要轉變現有管理模式，通過創新驅動實現發展。同時注重創新管理體制，帶動技術進步發展，全面提升生產運營效率，使企業生產成本降低，加強市場競爭實力。在現代背景下，大量建設智慧型電廠可以滿足電力企業發展需求，同時注重管理模式創新。

1 智慧電廠內涵與意義

智慧電廠基于數字化電廠發展，合理應用先進技術，例如物聯網、云計算、大數據技術等，智能化調度和管理電廠生產運營。在規劃設計期間，需要注重電廠信號、信息內容數字化，通過網絡技術交換數字化信息，實時共享跨平臺信息。通過專家系統，處理電廠運營問題，同時注重管理決策優化。智慧電廠注重研究工作對象、物理對象，基于電廠全生命周期發展，量化、分析和控制電廠信息，使電廠發電成本降低，全面提升電網電量，降低設備故障安全隱患。電廠運營過程中，實現安全化管理、節能增效的目標。通過建設智慧電廠，可以確保電廠運行安全與穩定，將數字化信號作為載體，借助網絡系統、云平臺、計算機、信息技術，對人力資源配置予以優化，全面提升生產效率，使投資成本、運營成本、維護成本降低，提升電力企業生產管理的信息化與智能化水平，進一步增加企業發電效益。

2 智慧電廠建設方案

2.1 企業私有云平臺

企業建立私有云平臺，可以高度集成智慧電廠各項硬件設備，例如無線網絡、存儲器、客戶機、服務器等，集中化規劃與部署企業生產管控、網絡信息、信息管理等。某地區電力企業監理私有云平臺，統一部署檔案管理、信息系統、門戶網絡、視頻監控系統、移動辦公系統，將企業信息管理子網與總集團網絡連接在一起，同時設置互聯網出口。優化配置防火墻，全面強化安全防護。建立企業私有云控制平臺，建立雙物理網絡子系統，將其作為電廠生產管控網、信息管理網。采用廠級管控層，可以將信息推送至信息管理層，實時共享信息數據，圖1 為網絡結構示意圖。同時，企業注重規劃和設計云平臺主機系統、無線網絡、網絡安全、主機配置等。

圖1 網絡結構示意圖

在信息技術支持下，建立私有云平臺可應用虛擬技術。長期以來，電廠均為“煙囪式”孤島架構，不能滿足數據增長需求，因此必須建設信息資源平臺，不同業務系統應用不同的管理架構、數據庫、服務器。孤島架構降低了IT 資源應用率，且維護成本與管理成本低，無法滿足電廠智慧部署需求。借助虛擬現實技術，可以改善“煙囪式”部署的不足。利用虛擬技術，建設共享資源池，可以統一調度和管理信息化資源，全面提升資源池利用率，例如網絡資源、存儲資源、服務器等。利用云計算技術的IRF 技術，可以實現網絡設備虛擬化，簡化網絡拓撲結構，同時提供云計算所需帶寬，維護網絡實用性與可靠性。

2.2 建立數據集成平臺

智慧型電廠運營期間，注重建立數據管理平臺，對電廠設計、調試、采購與運維進行整合，尤其是各環節資料、文件、數據等，屬于企業工程數據管理庫，可以整合、共享、存儲工程信息，屬于重要載體。一般來說，數據集成平臺涉及到工程信息檢索、數據管理、電子檔案維修、流程管理、資產可視化、生產可視化等。在數據集成平臺上，數字化移交屬于重要內容，能夠為數據平臺建設奠定基礎。不同單位應做好協同工作。數據平臺通過統一標識編碼格式，將不同數據連接在一起，以三維數字模型、CAD 圖紙、Office 文檔方式提交，但是卻無法通過電子文件方式提交，必須提交紙質版文件，通過數據集成管理平臺，實現統一化錄入和集成，發送至生產信息管控平臺。所以，數據管理平臺將數據作為核心可以準確抓取對象，在建立關系圖示的同時做好導航。圖2 為某電廠設備與文檔關聯圖。

圖2 電廠設備與文檔關聯圖

2.3 建立生產信息管控平臺

某電力企業注重分析管理需求，提出科學化解決策略，同時對企業信息化管理狀態、建設需求予以分析，建立管控一體化業務平臺，高度協調和統一企業業務關系，對物流、控制流、信息流、資金流進行控制，確保信息清晰化顯示。在建設期間，注重基建與生產一體化建設，可以實現電力企業資產價值一體化、知識一體化，為電力企業業務過渡提供堅實基礎。利用管理信息系統、監控信息系統一體化，可以使監控信息系統數據為管理業務提供數據支持，同時掌握設備運行狀態，對設備可靠性予以分析，了解設備實時狀態，全面加強可靠性。同時，電力企業建立預算/業務一體化、財務/業務一體化系統，全面促進電廠發展壯大。

2.4 建立智能化獨立子系統

現階段，某電廠建立獨立子系統，涉及綜合管控系統、燃料智能化管理系統。對于燃料智能化管理系統，必須全方位管理燃料，基于電廠燃料管理需求，做好總體規劃設計，同時融合信息化、智能化理念，將條碼技術、網絡技術、計算機技術融入到燃料管理中，以此提升電廠燃料管理新高度，以智能化方式管理燃料全過程。電廠智能管控系統，需要通過智慧小區、智慧城市理念，充分發揮信息技術、計算機技術支持，利用協議轉化、信息集成、數據接口方式，將火災消防報警系統、門禁管理系統、視頻監控系統與數據平臺連接在一起，以此實現不同子系統設備聯動、信息共享，確保電廠管理的便利性、高效性、安全性。針對用戶異常行為，可以及時診斷用能異常，分析費用聯動。通過用能全域數據模型，監控能源消費，同時分析能源損耗。

2.5 多表合一業務模式

為了確保互聯網+公共服務應用，電力企業需要應用電量采集、電費繳納渠道，推廣聯合抄收服務，例如氣、水、電、熱等，以此促進公共服務發展。第一，實行聯合抄收機制，可以合并不同業務賬單，為用戶提供統一查詢與繳費服務。第二，注重和繳費機構合作，通過代收、坐收、代扣方式為用戶提供便捷式服務。注重發揮互聯網技術優勢，采用互聯網服務軟件包接口，加強與用戶互動交流，以此提供統一接口服務。注重與不同系統的交互，采用電子郵件、短信等方式獲取和掌握賬單信息。采用周期性結算方式提供不同項目的費用詳情。用戶可以通過電力營業廳繳納不同生活費用，也可以通過移動終端實現網絡繳費。這種互聯互通的服務方式，可以使生活用能精細化、便捷化。

2.6 建立實名制管理系統

電廠門禁系統需要應用人臉識別進出場的方式。施工人員采用設備掃描人臉進出，通過通道控制器將進出信息反饋至平臺。在不同門禁區域均需要設置互聯網，利用外網方式將數據傳輸到后端服務器。當區域無法覆蓋網絡時，設置4G 流量卡與路由器，保證數據傳輸正確性。注重采集進出人員身份信息，避免閑雜人員進入廠內。注重記錄和存儲出入信息，管理人員考勤，統計分析進出數據，建立實名制管理平臺。

2.7 工地大屏系統

針對室外點陣屏系統，需要關聯管理信息系統接口，通過大屏系統，顯示出管理信息系統安全實施、違章數據。在現場數據展示平臺中，將不同來源的數據整合在一起，多維度統計分析工地數據信息，通過可視化方式展示，確保管理決策科學化。數據展示平臺，必須以工程項目為主，包括項目關鍵信息、數據平臺首頁、進度管控、資源管理、質量管理等。

3 智慧電廠智能發電技術要點

3.1 控制策略和控制算法

智慧電廠涉及到較多的控制對象，系統復雜度高，且外部條件持續變化。為了響應國家節能發展目標，對于控制系統控制要求持續提升。通過傳統控制策略與算法，無法滿足發電控制、節能指標需求。在智能控制系統中，融入智能控制技術、控制算法、機器人技術、設備管理技術，同時制定節能優化控制方案，以此提升智慧發電水平。實施控制與優化算法，涉及到預測控制、內模控制、自抗擾控制、魯棒控制等。同時涉及機器深度學習、多目標尋優算法，對算法功能進行實時優化。

3.2 溫度控制技術應用

在智慧電廠智能發電過程中，應當科學控制溫度參數。在電廠運營期間，必須高度重視鍋爐溫度檢測。電廠智能控制，通過自動化方式監控鍋爐運行狀態，確保熱量管控的有效性，以免引發故障問題。電廠控制系統，可以優化調整生產溫度的慣性時間、滯后時間，確保溫度與環境的融合度。在電廠鍋爐燃燒中，合理應用智能控制技術，優化配置能源資源，全面提升能源應用效率。然而，電廠鍋爐燃燒的影響因素較多，技術人員必須密切監測溫度。在管控溫度參數時，可能會危害人員安全。因此，將模糊控制技術應用到溫度控制中，對爐膛輻射予以分析，可以確保生產溫度把控效果，維護人員與系統安全。

3.3 注重設備狀態監測與預警

合理應用現場總線技術，控制設備將狀態信息發送至控制系統，通過智能控制系統分析數據優劣。當設備參數達到閾值時，可以向運行人員發出警報，診斷分析故障成因。通過深度自學技術，可以智能檢測設備運行狀態，同時發現設備運行隱患。利用數據分析方式，準確定位安全隱患，確保檢修人員及時處理干預。通過設備狀態檢測與預警，也能夠為管理層提供決策依據。

4 結束語

綜上所述，在本文研究中，提出科學化規劃設計方案，電力工程開始進入到實踐階段。建立聯合運營模式，可以確保生活服務費用繳納便利性。我國注重建設和推廣公共服務“多表合一”模式，并且將互聯網技術應用到政務服務、智慧能源等領域，深入踐行互聯網+戰略行動。在未來發展中，我國將深化推廣“多表合一”抄收系統，通過應用驗證結果，優化完善規劃設計方案，以此支撐綜合能源服務。