關(guān)于智能化電廠建設(shè)的思考

蔡超

摘要：2015年5月，對應(yīng)德國工業(yè)4.0計劃和美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》和《國務(wù)院關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》。這標(biāo)志中國與其他國家一起開始第四次工業(yè)革命時代。2016年3月，AlphaGo與李世石的圍棋大戰(zhàn)也點燃了人們對人工智能技術(shù)無限的想象。積極落實國家“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導(dǎo)意見，探索智能化技術(shù)在電廠中的應(yīng)用。京能高安屯燃氣電廠、國華高安屯燃氣電廠、大唐國際雷州電廠、華電土默特右旗電廠、國家電投普安電廠等一批新建項目都有許多積極的嘗試。這期間，也出現(xiàn)了諸如“智能電廠”、“智能化電廠”、“智慧電廠”和“數(shù)字化電廠”的諸多提法，反映出新概念的內(nèi)涵、外延在其發(fā)展初期需要通過討論、實踐而具化。

關(guān)鍵詞：關(guān)于智能化電廠建設(shè)的思考

1導(dǎo)言

隨著通信技術(shù)、計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化電廠早已正式進入實施階段，但數(shù)字化電廠的概念及發(fā)展至今無章可循，在數(shù)字化電廠發(fā)展方興未艾之際，智能化電廠依附工業(yè)4.0等概念悄然進入公眾視野。

2智能化電廠的概念

第四次工業(yè)革命要解決問題：生產(chǎn)力的進一步升級和解放導(dǎo)致生產(chǎn)過程、商業(yè)活動復(fù)雜性和動態(tài)性已經(jīng)超越人的分析優(yōu)化能力，需要依靠智能化技術(shù)代替人進行復(fù)雜流程的管理、龐大數(shù)據(jù)的運算、決策過程的優(yōu)化。第四次工業(yè)革命的核心在于智能化，最終目的是實現(xiàn)生產(chǎn)活動的高度整合，使系統(tǒng)像人一樣思考和協(xié)同工作。由此推論，智能化電廠要體現(xiàn)以下三個方面的價值或目標(biāo)：1）讓設(shè)備原不可見的隱患得以顯現(xiàn)，從而能夠使設(shè)備更加高效、節(jié)能、持久的運行；2）讓機器更多的代替人，讓人的工作更加簡單；3）讓電廠的生產(chǎn)經(jīng)營過程更加透明、協(xié)同，管理流程體系更加靈活、有效。圍繞這三個目標(biāo)，智能化電廠建設(shè)離不開智能感知、智能控制和智能管理三個維度的工作，而貫穿著三個維度的是以工業(yè)大數(shù)據(jù)分析為核心的數(shù)據(jù)價值創(chuàng)造理念。按照行業(yè)最新定義，智能化電廠是指在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能的傳感與執(zhí)行、控制和管理等技術(shù)，達到更安全、高效、環(huán)保運行，與智能電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)的發(fā)電廠?！爸悄茈姀S”與“智慧電廠”概念的對比：智慧是人獨有的自然屬性，智能是模仿人的智慧而發(fā)展的技術(shù)流派。智慧是自然的，智能是人工的?！爸悄芑姀S”與“智能電廠”概念的對比：“智能電廠”是電廠發(fā)展內(nèi)在需求和終極目標(biāo)；“智能化電廠”與其相比，強調(diào)了逐步進化和演化的建設(shè)過程?！皵?shù)字化電廠”概念定義有二：狹義的定義指電廠物理對象信息的數(shù)字化采集、存儲、處理以及輸出，使電廠信息的占有和應(yīng)用打破空間和時間的某些限制，并使信息的應(yīng)用效益達到最大化。廣義的定義（必應(yīng)網(wǎng)典）通過對電廠物理和工作對象的全生命周期量化、分析、控制和決策，提高電廠價值的理論和方法。將電廠所有信號數(shù)字化、所有管理的內(nèi)容數(shù)字化，然后利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)可靠而準(zhǔn)確的數(shù)字化信息交換、跨平臺的資源實時共享，進而利用智能專家系統(tǒng)提供各種優(yōu)化決策建設(shè)，為機組的操作提供科學(xué)指導(dǎo)。狹義的“數(shù)字化電廠”強調(diào)對信息數(shù)字化采集、存儲、處理方式。因此，數(shù)字化是基礎(chǔ)，智能化是發(fā)展。廣義的定義與“智能化電廠”核心理念并無差異。“智能化電廠”與廣義“數(shù)字化電廠”相比，前者更多的著眼未來，強調(diào)建設(shè)方向和目標(biāo)；后者更多地立足現(xiàn)在，強調(diào)對現(xiàn)有新技術(shù)、新產(chǎn)品、新理念的應(yīng)用。

3智能電廠的發(fā)展及趨勢

對于智能電廠的發(fā)展預(yù)測會經(jīng)過以下3個階段：

3.1大量的新建及投運電廠在現(xiàn)場級設(shè)備中大量采用智能化的設(shè)備，在此階段各種智能化設(shè)備百家爭鳴，電廠的數(shù)字化信息量提升到新的高度。在此基礎(chǔ)上建立廠級云計算中心。云數(shù)據(jù)中心是智能化電廠的支撐平臺，可靠高效的數(shù)據(jù)中心是確保電廠各業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。云數(shù)據(jù)中心是智能化電廠的網(wǎng)絡(luò)控制中心、安全監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)管理中心、應(yīng)用服務(wù)中心。數(shù)據(jù)中心包括機房、網(wǎng)絡(luò)、支撐平臺、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等內(nèi)容。根據(jù)云數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)，建立大數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過對已有的數(shù)據(jù)（靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等）進行分析，尋找各獨立的數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，建立各類數(shù)據(jù)之間的評價體系，預(yù)測電廠設(shè)備、工藝系統(tǒng)、優(yōu)化方式的優(yōu)化趨勢和劣化趨勢，從而提出優(yōu)化建議或預(yù)測性報警。通過整合電廠管理信息系統(tǒng)各模塊功能形成一體化的智慧管理平臺，該平臺首先建立在底層數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)上，整合了常規(guī)電廠管理信息系統(tǒng)的生產(chǎn)運營常規(guī)管理、資產(chǎn)管理、人力和財務(wù)管理等，并進行豐富與擴充，增加了生產(chǎn)運營優(yōu)化管理系統(tǒng)、智能設(shè)備管理系統(tǒng)、在線仿真系統(tǒng)等智能管理模塊，最終向決策支持系統(tǒng)提供決策支持信息，從而提高電廠管理系統(tǒng)的智能化水平。平臺中的特色管理功能主要包括資產(chǎn)管理、故障預(yù)警與診斷分析以及決策支持系統(tǒng)等。該階段以滿足電廠自身需求為目標(biāo)，充分整合各類新型技術(shù)，將電廠打造為高效、環(huán)保、先進的智能電廠個體。

3.2經(jīng)過第1階段的實踐，智能電廠作為一個個體存在，通過各種優(yōu)化模塊及先進的技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步，人工智能深度學(xué)習(xí)軟件在不斷地模仿各類運行工況中總結(jié)經(jīng)驗，修正、優(yōu)化、完善各類控制算法，降低了電廠的煤耗、廠用電率等一系列重要的經(jīng)濟性指標(biāo)。在這階段，電廠的運行模式得到了極大的增強，通過長時間的深度學(xué)習(xí)，電廠的人工智能控制已經(jīng)逐步取代運行人員，常規(guī)運行操作人員已經(jīng)縮減至有限的幾人。此外，各大發(fā)電集團對于旗下的智能電廠的發(fā)展現(xiàn)狀有了統(tǒng)一的認識，并逐步建立完善智能電廠的管理制度，統(tǒng)一各智能電廠重要系統(tǒng)的軟硬件，并在集團內(nèi)部建立更快、更強的云計算中心和大數(shù)據(jù)存儲分析系統(tǒng)，對各廠的工況進行深度模擬學(xué)習(xí)，比對各廠的運行情況，分析海量的數(shù)據(jù)來建立更優(yōu)化的算法和更精確的電廠數(shù)學(xué)模型，并將這些優(yōu)化信息不斷傳送到廠級管理決策系統(tǒng)，更好地為各廠服務(wù)，真正實現(xiàn)了由集團指揮廠的協(xié)調(diào)運行功能，為后續(xù)電廠作為能源互聯(lián)網(wǎng)的一個節(jié)點接入能源互聯(lián)網(wǎng)提供先決條件。

3.3經(jīng)過前2個階段的發(fā)展和完善，電廠作為能源互聯(lián)網(wǎng)上的一個節(jié)點，應(yīng)真正融入智能電網(wǎng)中，通過各集團公司統(tǒng)一門戶網(wǎng)站與智能電網(wǎng)更好地匹配適應(yīng)，借助電力交易平臺實現(xiàn)競價上網(wǎng)，多元化的售電主體將向社會資本敞開電力配售市場窗口。市場競爭的加劇，將更加有益于完善電力市場秩序，更好地為用電客戶服務(wù)。在此階段后期，智能電廠通過人工智能深度學(xué)習(xí)軟件模擬了大量運行及檢修人員的多年從業(yè)經(jīng)驗，發(fā)展出類似于人類思維的智慧，為實現(xiàn)智能電廠向智慧電廠的升級打下基礎(chǔ)。

4結(jié)語

智能化電廠建設(shè)涉及電廠的基建和運營全過程，是一項綜合性、全局性、長期性的系統(tǒng)工程。期建設(shè)方案應(yīng)以提升電廠可靠性、經(jīng)濟性、負荷調(diào)節(jié)性能和環(huán)保運行水平為目標(biāo)，堅持實效性與前瞻性、安全性與開放性、新技術(shù)應(yīng)用與管理創(chuàng)新相結(jié)合，以保證建設(shè)取得長久實效。