基于智能信息處理的電廠優(yōu)化運行技術(shù)探討

王剛

（深圳南山熱電股份有限公司，廣東 深圳 518054）

隨著我國電力市場化改革的不斷探索前行，我國在發(fā)電側(cè)市場主體的培育基本完成后，售電側(cè)市場主體的培育也日臻成熟。隨著電力市場的運行和管理越來越安全和高效，目前電力市場存在多種競爭機(jī)制，不僅能夠為企業(yè)提供不同選擇，也給發(fā)電企業(yè)。

也帶來了多元化的發(fā)展機(jī)遇。發(fā)電廠競爭的實質(zhì)是如何使電廠發(fā)電成本降低，發(fā)電廠大幅度的成本降低也就意味著電廠占有市場份額增加，具有極大的競爭力。為了使電廠發(fā)電成本有所降低，提升發(fā)電機(jī)組運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性能，每個發(fā)電廠除了加強(qiáng)安全生產(chǎn)外，發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化運行和節(jié)能減排管理工作也是工作的重心，這也是發(fā)電企業(yè)正在面臨著的前所未有的挑戰(zhàn)。

20 世紀(jì)末開始，我國就已經(jīng)有很多發(fā)電廠開始了信息技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。所謂信息化技術(shù)建設(shè)，一般來講，就是建立一套完整的信息系統(tǒng)，使發(fā)電廠最大限度地實現(xiàn)信息采集、處理及反饋的自動化。目前，我國發(fā)電廠信息化雖已進(jìn)入數(shù)字信息化時代，但是仍然處于初級發(fā)展階段，要想全面實現(xiàn)機(jī)組的優(yōu)化運行，使優(yōu)化管理系統(tǒng)發(fā)揮最大的優(yōu)勢，還需對系在運行中存在的問題進(jìn)行深入分析討論。

1 發(fā)電廠信息化建設(shè)

隨著電力工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展及計算機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國發(fā)電廠已經(jīng)經(jīng)過了分散控制系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時代，當(dāng)前電廠級和機(jī)組級自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。近年來，廠級綜合控制自動化以及現(xiàn)代化技術(shù)也實現(xiàn)了快速發(fā)展。

在發(fā)電廠管理信息系統(tǒng)建設(shè)方面，根據(jù)國家的要求，大多數(shù)發(fā)電廠對管理信息系統(tǒng)的建設(shè)越來越重視，特別是一些具有集團(tuán)化優(yōu)勢的電廠已經(jīng)建立了比較完整的管理信息系統(tǒng)，當(dāng)然，也有部分電廠只建立了部分管理信息系統(tǒng)。從硬件方面來說，大部分發(fā)電廠都已經(jīng)建立了完善的內(nèi)部局域網(wǎng)，有一些電廠還引入了無線局域網(wǎng)，越來越多的電廠已經(jīng)接入電網(wǎng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)和電量交易系統(tǒng)。從軟件應(yīng)用方面來看，系統(tǒng)建立初期大都是結(jié)合發(fā)電廠實際日常業(yè)務(wù)處理來開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，電廠的各個部門將電廠日常生產(chǎn)經(jīng)營中的各種數(shù)據(jù)運用不同方式傳入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，通過技術(shù)人員處理后，給各個崗位的工作人員提供了方便的查詢和統(tǒng)計工作，將用戶的工作重心轉(zhuǎn)移到計算機(jī)上，實現(xiàn)了無紙辦公和部分工作流程的自動化和信息化，最大限度地提高了電廠的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。

電廠安全儀表系統(tǒng)的建設(shè)和推廣應(yīng)用目前還處于初級階段。一般來說，電廠的安全儀表該系統(tǒng)是基于管理信息系統(tǒng)和底層控制系統(tǒng)之間的，具有五種功能，過程建設(shè)、優(yōu)化計算、操作、事故診斷、分配負(fù)荷，其中計算和過程監(jiān)視功能比較簡便。因此，目前大部分電廠安全儀表系統(tǒng)內(nèi)都設(shè)有此其他功能，是安全儀表的主要功能，由于受到多種因素的影響使這些功能還沒有實現(xiàn)充分利用?？傊?，電廠的安全儀表系統(tǒng)正處于探索發(fā)展階段。和中國相比國外電廠信息化建設(shè)來看，國內(nèi)在這些方面還比較滯后，主要是由于受到多種因素的影響，其中最主要的是電力部門信息化系統(tǒng)管理技術(shù)不完善，進(jìn)而會使電廠的信息管理系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)受到一定程度的限制。除此之外電廠在信息化技術(shù)應(yīng)用以及發(fā)展上，相比西方國家也存在較大差距，產(chǎn)生差距的主要原因是，認(rèn)為信息管理系統(tǒng)只是傳統(tǒng)意義上的，只有將信息收集的功能能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)功能，處于靜態(tài)比如管理運行生產(chǎn)相應(yīng)信息的收集，儲存以及功能實現(xiàn)，同時對信息大數(shù)據(jù)挖掘和分析相關(guān)內(nèi)容較少，很多數(shù)據(jù)并沒有被充分挖掘利用，因此，無法對系統(tǒng)提供有效的決策支持，導(dǎo)致系統(tǒng)在決策中存在一定的不確定性因素。目前對電廠信息化的管理還處于數(shù)據(jù)采集的初步發(fā)展階段，只為電廠實現(xiàn)信息化電廠提供了數(shù)字化工具，要實現(xiàn)為電廠管理者提供智能化決策，還有很多硬件和軟件方面的欠缺。

2 存在的問題分解

目前，電廠利用信息化技術(shù)實現(xiàn)機(jī)組的最優(yōu)化配置，這種方法已經(jīng)獲得了一定的應(yīng)用，該技術(shù)也在實現(xiàn)優(yōu)化和完善，但在具體實施中還會受到多種因素的影響，使其需要得到進(jìn)一步完善。

目前，電廠的信息化建設(shè)單純地完成了對數(shù)據(jù)釆集，而如何利用所收集到的龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，將數(shù)據(jù)優(yōu)化更好的提取有效數(shù)據(jù)完成工作，是當(dāng)前急需解決的問題。

（1）大量的數(shù)據(jù)處理。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，人們從電廠系統(tǒng)運行過程中獲取的數(shù)據(jù)不僅膨脹式增長，同時橫向增長也在逐漸提升。獲取的數(shù)據(jù)類型也很多種，可分為以下幾種。定量，定性清晰，模糊數(shù)值，符號型數(shù)值型，名義以及有序型的。由于復(fù)雜系統(tǒng)表現(xiàn)的不確定性數(shù)據(jù)，包括隨機(jī)性數(shù)據(jù)模糊性，語意表達(dá)歧義，數(shù)據(jù)會給信息的分析和挖掘帶來一定難度。此外，由于受理論和受到技術(shù)水平的限制，使得當(dāng)前信息系統(tǒng)中，很多數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)充分利用，導(dǎo)致機(jī)組在運行優(yōu)化系統(tǒng)中正確率和準(zhǔn)確度還存在差異，無法為系統(tǒng)提供高效保障，因此，建立處理龐大的數(shù)據(jù)，且不確定信息的理論體系，使復(fù)雜系統(tǒng)中信息的利用率有所提高，能夠利用數(shù)學(xué)知識以及信息處理相關(guān)理論，解決實際問題，是目前急需解決的技術(shù)難題。

（2）求解一些復(fù)雜的優(yōu)化問題，電廠機(jī)組最優(yōu)化運行是比較復(fù)雜的問題，從機(jī)組的運行優(yōu)化情況來看，優(yōu)化之后能夠給使機(jī)組整體運行效率實現(xiàn)最高，同時還需要考慮其安全性、環(huán)保信用問題。因此，實現(xiàn)機(jī)組的優(yōu)化運行是一個目標(biāo)最優(yōu)化的問題，從運行優(yōu)化獲得的數(shù)據(jù)分析來看，很多數(shù)據(jù)是不完整的，同時還存在一定程度的模糊性，因此，機(jī)組運行優(yōu)化也屬于不確定多源信息融合的優(yōu)化。此外，在系統(tǒng)優(yōu)化時，涉及的內(nèi)容較多，不同優(yōu)化提出的優(yōu)化要求也會存在差異。比如，機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化要求各機(jī)組將優(yōu)化組合性能進(jìn)行充分融合。

（3）為能夠高效實現(xiàn)優(yōu)化執(zhí)行工作，當(dāng)前國內(nèi)電廠優(yōu)化運行水平應(yīng)處于定性指導(dǎo)層面上，并沒有實現(xiàn)量化指導(dǎo)，因此，操作人員僅能夠獲得簡單的操作。如果優(yōu)化工作不能得到正確的執(zhí)行，機(jī)組運行狀態(tài)自然也無法達(dá)到最佳狀態(tài)。另外，管理制度也有不適應(yīng)實際狀況的情況，沒有科學(xué)和量化可操作的考核標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致對運行指標(biāo)的考核失去公平性，不僅影響了運行人員的工作積極性，還嚴(yán)重影響了運行優(yōu)化工作的實施。所以，如何建立人機(jī)協(xié)同的科學(xué)的考核和管理措施，以便更有效地執(zhí)行信息化系統(tǒng)的決策，是未來發(fā)展的重要目標(biāo)。

3 發(fā)展展望

信息和控制技術(shù)必將以越來越快的速度不斷發(fā)展。快速發(fā)展的新技術(shù)，客戶提供信息網(wǎng)絡(luò)，并獲取大量的運行信息。信息與控制技術(shù)之間的聯(lián)系將更多地體現(xiàn)在實際環(huán)境和信息網(wǎng)絡(luò)的交互影響方面。同時，信息的獲取、分析、控制必須是有機(jī)的，通過管理系統(tǒng)的優(yōu)化分析做出的選擇是必須給發(fā)電企業(yè)帶來安全和經(jīng)濟(jì)效益的。這才是智能信息系統(tǒng)的價值體現(xiàn)。因此，發(fā)電廠下一階段的任務(wù)實際上就是要做好數(shù)據(jù)的收集利用，數(shù)據(jù)收集技術(shù)、智能計算優(yōu)化控制等多種方法，將其融合與為一體，進(jìn)而使龐大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

該問題具有挑戰(zhàn)性，主要是由于電廠的信息管理系統(tǒng)和安全儀表系統(tǒng)的規(guī)模既龐大又復(fù)雜。另一個特點是，控制系統(tǒng)具有分散性，必須快速地做出局部信息的決策，其他相關(guān)信息還得經(jīng)過在某一階段才可以影響整個網(wǎng)絡(luò)，這種可變時間延遲會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性更為復(fù)雜。為了能夠解決這一問題，電廠需要建立可靠的信息安全系統(tǒng)，能夠?qū)ο到y(tǒng)運行的行為進(jìn)行多方面、連續(xù)性的監(jiān)視和數(shù)據(jù)修正，實際上就是控制。警醒系統(tǒng)的重點是，運行中能夠利用精準(zhǔn)快速的傳感器對系統(tǒng)的算法進(jìn)行實時監(jiān)控，同時對其算法性能和模型性進(jìn)行比較分析，控制算法操作，使系統(tǒng)實現(xiàn)更好的性能。另一方面，將決策控制系統(tǒng)向企業(yè)級系統(tǒng)發(fā)展，并全面加強(qiáng)對做出更高級別決策控制的分析和研究。除此之外，還需要強(qiáng)化人工智能技術(shù)的聯(lián)系，使其能夠處于技術(shù)前沿階段。

4 結(jié)語

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，電力企業(yè)必將向全面建成數(shù)字化企業(yè)的方向發(fā)展，依托先進(jìn)的經(jīng)營理念、管理方法和信息技術(shù)，讓智能信息化決策系統(tǒng)的作用不斷擴(kuò)大，以適應(yīng)電力系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運行的要求。發(fā)電廠對信息化技術(shù)的理解和應(yīng)用是對信息化時代到來的適應(yīng)和需求，如果電廠的優(yōu)化運行能夠在智能信息技術(shù)的正確指導(dǎo)下完成，那么，發(fā)電廠必然在今后競爭日益激烈的電力市場中處于優(yōu)勢地位。