火電智慧電廠技術(shù)路線探討與研究

華志剛，郭 榮，崔 希，汪 勇

火電智慧電廠技術(shù)路線探討與研究

華志剛1，郭 榮2，崔 希2，汪 勇2

（1.國家電力投資集團有限公司火電部，北京 100034；2.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，上海 200240）

數(shù)字化智慧電廠是火電企業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要方向。本文結(jié)合火電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的特點，提出了火電智慧電廠技術(shù)路線和發(fā)展方向，探討了火電智慧電廠系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，并將火電智慧電廠技術(shù)體系劃分為智慧數(shù)據(jù)、智慧安全、智慧生產(chǎn)、智慧經(jīng)營、智慧綜合等5大技術(shù)平臺，對各個系統(tǒng)和功能的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進行了探討。建議智慧電廠建設(shè)應(yīng)遵循3個原則：1）根據(jù)電廠自身數(shù)字化水平、人員狀況和生產(chǎn)經(jīng)營需求而有所側(cè)重；2）符合當(dāng)?shù)氐碾娏κ袌稣?，分階段有序推進；3）在試點電廠實施的基礎(chǔ)上，總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗，不斷完善智慧電廠體系架構(gòu)，提升智慧電廠的建設(shè)水平和管理水平。

智慧電廠；智慧數(shù)據(jù)；智慧生產(chǎn)；智慧安全；智慧經(jīng)營；智慧綜合；智能控制；智能發(fā)電

《國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出要加快能源科技創(chuàng)新推進，積極推動“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展[1]?！赌茉窗l(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014—2020年）》指出要實施煤電升級改造行動計劃，現(xiàn)役60萬kW及以上機組力爭5年內(nèi)供電煤耗降至300 g/(kW·h)（標準煤）左右[2]。《中國制造2025能源裝備實施方案》指出要推進燃煤電廠智能控制系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)，研 發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能設(shè)備的超超臨界機組 智能控制系統(tǒng)，采用先進控制技術(shù)、實時優(yōu)化技 術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和高效低污染運行技術(shù)，研發(fā)燃煤電廠遠程診斷和監(jiān)測系統(tǒng)，建設(shè)燃煤電廠大 數(shù)據(jù)中心及云計算平臺，為運行維修提供指導(dǎo)和決策依據(jù)[3]。

目前，國內(nèi)專家學(xué)者和研究人員已對智慧電廠的概念、架構(gòu)、體系以及一些關(guān)鍵技術(shù)[4-10]做了一定的研究。本文在前期研究的基礎(chǔ)上，以應(yīng)用架構(gòu)為切入點，結(jié)合火電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的頂層設(shè)計與各關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的實際情況，探討了目前整個行業(yè)重點關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向，提出了火電智慧電廠建設(shè)總體技術(shù)路線。

1 火電智慧電廠應(yīng)用架構(gòu)

智慧電廠的系統(tǒng)架構(gòu)通常可由智能傳感器與智能硬件、數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)融合、應(yīng)用基礎(chǔ)服務(wù)、功能應(yīng)用和交互等多個層次構(gòu)成，不同火電廠根據(jù)自身需求可建立相應(yīng)的應(yīng)用架構(gòu)?？紤]火電廠的典型應(yīng)用場景劃分以及目前典型火電廠的組織機構(gòu)設(shè)置，推薦將智慧電廠應(yīng)用架構(gòu)劃分為智慧數(shù)據(jù)、智慧安全、智慧生產(chǎn)、智慧經(jīng)營、智慧綜合5大技術(shù)領(lǐng)域，其應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

2 火電智慧電廠技術(shù)路線

2.1 智慧數(shù)據(jù)

標準化、統(tǒng)一化、一體化的全廠數(shù)據(jù)融合平臺是智慧電廠建設(shè)的基礎(chǔ)。在設(shè)計建設(shè)和生產(chǎn)運 營階段，應(yīng)重點關(guān)注數(shù)字化設(shè)計和數(shù)據(jù)平臺一體化2個方向。

2.1.1 數(shù)字化設(shè)計

智慧電廠的數(shù)字化設(shè)計可以伴隨著電廠的全壽命周期，它能夠提供清晰、準確的三維數(shù)字化系統(tǒng)/設(shè)備/零部件的位置、參數(shù)、狀態(tài)展示，可實現(xiàn)三維模型與全廠設(shè)備數(shù)字化檔案聯(lián)動，實現(xiàn)生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化。

考慮數(shù)字化技術(shù)和三維技術(shù)在火電廠的應(yīng)用場景，可以將數(shù)字化設(shè)計劃分為數(shù)字化檔案、三維數(shù)字化交互、三維建模設(shè)計、全廠四碼合一、數(shù)字化移交、三維模型實時數(shù)據(jù)展示等功能。

目前，在火電智慧電廠領(lǐng)域，重點需要解決的關(guān)鍵技術(shù)是高效的三維交互引擎和先進的三維建模技術(shù)等，這些技術(shù)不僅是數(shù)字化設(shè)計的基礎(chǔ)，也是人員定位、三維培訓(xùn)等技術(shù)的前提支撐。其中，高效的三維交互引擎建立在高效算法、高速芯片技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)、高效邊緣渲染與云端渲染技術(shù)的基礎(chǔ)之上。目前，國內(nèi)外普遍正在使用的Unity3D是主流的商用三維交互引擎。此外有許多開源的三維引擎，如OGRE等。為了適應(yīng)電力行業(yè)的特點，國內(nèi)一些企業(yè)著手開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的三維交互引擎，推動了該領(lǐng)域的技術(shù)進步。

先進的三維建模主要有2類模式，即基于特征的建模和基于三維點云的逆向建模?；谌S點云的逆向建模主要用于投運時間比較久的存量機組。與基于特征的建模相比，三維點云建模能更真實地反映設(shè)備情況，但是三維點云逆向建模的數(shù)據(jù)量和運算量比較龐大。近年來，國內(nèi)外研究機構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)開始考慮將三維點云建模與人工智能技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)基于點云的特征建模。該技術(shù)可以顯著地降低三維建模數(shù)據(jù)量，提高交互效率，是該領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

2.1.2一體化數(shù)據(jù)平臺

建立一體化數(shù)據(jù)平臺是為了打通生產(chǎn)經(jīng)營多個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)孤島，是智慧電廠數(shù)據(jù)治理的重要工作內(nèi)容。關(guān)鍵技術(shù)主要包括高效分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理、實時數(shù)據(jù)與關(guān)系數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準等。通過建立開放統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準來構(gòu)建集數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、分析為一體的數(shù)據(jù)平臺，深入挖掘數(shù)據(jù)價值，實現(xiàn)火電廠運行、設(shè)備、燃料、經(jīng)營等數(shù)據(jù)的融合互通[11]。

2.2 智慧安全

火電智慧安全主要是確?；痣姀S基建、生產(chǎn)過程中的人員和設(shè)備安全以及網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)交互過程的安全。根據(jù)時間階段和應(yīng)用的空間范圍不同，智慧安全分為基建安全、生產(chǎn)安全和網(wǎng)絡(luò)信息安全 3個方向。

2.2.1基建安全管理

在火電廠基建期，規(guī)章制度的建立、人員的磨合培訓(xùn)、設(shè)備的安裝使用都處于初始階段。在基建階段建立一套成熟的工程安全支持系統(tǒng)，全面應(yīng)用智慧化、移動化的基建安全管理技術(shù)，將會帶來基建工程安全管理水平的全面提升。

從工程建設(shè)的安全、質(zhì)量、進度、造價等因素綜合考慮[12]，將四大控制、智能門禁、電子圍欄、施工機械設(shè)備管理、人員三維定位、外包工管理、車輛自動識別、違章行為識別管理等功能進行合理的部署與實施，將顯著提高基建過程的安全管理水平。

人員定位技術(shù)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工需求，綜合考慮定位精度和建設(shè)成本，選擇合適的人員定位技術(shù)。不同類型人員定位技術(shù)的精度與成本對比如圖2所示。目前，超寬帶定位技術(shù)（UWB）應(yīng)用前景比較廣泛，它是一種全新的、與傳統(tǒng)通信定位技術(shù)有極大差異的新技術(shù)。采用到達角度測距（AOA）和到達時間差（TDOA）定位算法對由多個傳感器產(chǎn)生的標簽位置進行分析[13]。假設(shè)由目標發(fā)出一個信號，2個節(jié)點和接收到信號，對應(yīng)的TDOA值為

由此算出目標到節(jié)點的距離差為

設(shè)節(jié)點坐標為（x,y)（x,y），到這2個節(jié)點距離差為?d，則鎖定目標函數(shù)為

該技術(shù)在實際應(yīng)用中，通過多個節(jié)點的多組測量參數(shù)和采用最小二乘法來減小誤差[14]。

UWB具有安全性高、分辨力強、穿透力強、系統(tǒng)復(fù)雜度較低等優(yōu)點，定位精度可達厘米級[15]。

綜合性圖像識別技術(shù)是圖像識別的一個發(fā)展方向，將基于反射時間的多景深測量和紅外測量與傳統(tǒng)的可見光圖像綜合應(yīng)用于圖像識別，能夠在較大尺度范圍內(nèi)實現(xiàn)高精度識別。隨著多景深圖像、骨架識別、生物體識別等技術(shù)的迅速發(fā)展，以及深度學(xué)習(xí)類的模式識別算法日趨漸成熟，人員識別、物體識別、三維體態(tài)感知等技術(shù)將成為智慧安全領(lǐng)域的熱點研究方向。

2.2.2生產(chǎn)安全管理

生產(chǎn)過程的智慧安全管理包括人臉識別、智能兩票、智能門禁、外包工管理、防止走錯間隔、自動安全警示提醒等。與工程建設(shè)相比，生產(chǎn)安全對二十五項反措、技術(shù)監(jiān)督、智能兩票作業(yè)和現(xiàn)場違章行為鑒別的執(zhí)行要求更高。

2.2.3網(wǎng)絡(luò)信息安全

目前，國內(nèi)各發(fā)電集團都在爭相部署集中式的大型數(shù)據(jù)中心，融合了規(guī)劃、工程建設(shè)、計劃經(jīng)營和生產(chǎn)管理的所有數(shù)據(jù)，這項工作可以有效地推動火電企業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，但同時也向發(fā)電企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)信息安全提出了新的挑戰(zhàn)?；痣娖髽I(yè)需要不斷更新網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)，綜合提升網(wǎng)絡(luò)信息 安全能力。

網(wǎng)絡(luò)信息安全可以分為軟件安全和硬件安全 2部分：軟件安全主要包括不同類型的數(shù)據(jù)加密與解密技術(shù)；硬件安全主要通過加裝網(wǎng)絡(luò)間的物理隔離實現(xiàn)。利用先進加密技術(shù)和信息安全框架實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源和信息流程的訪問權(quán)限分級管理，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全、終端安全、網(wǎng)絡(luò)安全、邊界安全[16]。

2.3 智慧生產(chǎn)

通過綜合考慮火電生產(chǎn)的不同階段，可將火電智慧生產(chǎn)分為智能測量及控制、智能檢修、智能運行、智能供熱4個方面，通過相關(guān)先進技術(shù)的實施，優(yōu)化機組運行的安全性、經(jīng)濟性、可靠性和環(huán)保性，最終實現(xiàn)生產(chǎn)效益最優(yōu)。

2.3.1智能測量及控制

智能測量及控制的目的是將先進技術(shù)運用于火電廠測量和控制全過程，實時獲得難以直接測量的重要參數(shù)；利用智能機器人解決人工難以解決的問題，從而提高一次參數(shù)測量和設(shè)備故障檢測的實時性；通過運用先進算法與控制策略，實現(xiàn)被控參數(shù)的調(diào)節(jié)品質(zhì)遠優(yōu)于電網(wǎng)和環(huán)保的考核要求[17]。

從生產(chǎn)流程和技術(shù)應(yīng)用角度考慮，可以將智能測量及控制劃分為智能測量、智能設(shè)備、智能控制、智能機器人等功能。其中智能測量技術(shù)主要指煤質(zhì)在線測量。激光測量技術(shù)的發(fā)展突破了傳統(tǒng)射線測量技術(shù)、紅外光譜技術(shù)在安全、應(yīng)用場景等方面的限制問題，實現(xiàn)了更高效的煤質(zhì)在線測量，通過對水分數(shù)據(jù)的修正，激光掃描的測量結(jié)果將更加準確。

鍋爐CT技術(shù)主要通過燃燒圖像識別、激光檢測、聲波檢測等實現(xiàn)全爐膛三維空間分布溫度場、速度場的在線測量，精確建立燃燒的三維數(shù)學(xué)模型，是實現(xiàn)燃燒精準調(diào)節(jié)的技術(shù)基礎(chǔ)。

智能軟測量技術(shù)通過機理模型與數(shù)據(jù)模型的融合實現(xiàn)精確建模，進而實現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)的軟測量。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于測量入爐煤發(fā)熱量、入爐煤元素成分、磨煤機一次風(fēng)量、風(fēng)粉濃度、磨煤機負荷、磨煤機料位、煙氣含氧量、SCR反應(yīng)器入口NO質(zhì)量濃度、飛灰含碳量、汽輪機各抽排汽焓等參數(shù)[9]。

現(xiàn)場總線技術(shù)可實現(xiàn)信號的雙向傳輸，能夠提供設(shè)備狀態(tài)、量程、組態(tài)、報警、診斷信息以及歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)傳感測量、補償計算、工程量處理與基本控制等功能[18]。該主要協(xié)議包括Profibus、Modbus、EtherCAT、Lightbus等，其中Profibus協(xié)議下的現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用廣泛。

APS一鍵啟動技術(shù)大大減少了啟停過程中操作人員的工作量和誤操作，提高了機組負荷響應(yīng)速率。隨著設(shè)備可靠性的提高，可逐步減少斷點設(shè)置，并將其泛化應(yīng)用于從啟停到日常生產(chǎn)運行的各個階段，是APS技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用方向，該技術(shù)是智慧電廠運行智能化的重要保障。

智能機器人技術(shù)通過復(fù)合檢測技術(shù)、自主導(dǎo)航與智能定位技術(shù)、運動姿態(tài)控制技術(shù)等與機器人的融合，可實現(xiàn)檢測機器人、巡檢機器人、檢修機器人、無人機在智慧電廠的應(yīng)用。由于火電廠環(huán)境復(fù)雜，在智能機器人的技術(shù)成熟度、設(shè)備可靠性、實施效果、降低實施成本等方面尚有很大的提升空間。

2.3.2智能檢修

智能檢修通過將智能設(shè)備、先進測量、智能預(yù)警、智能診斷、遠程診斷等技術(shù)應(yīng)用于狀態(tài)檢修策略的制定、檢修過程的實施與管理，從而改變傳統(tǒng)檢修模式，實現(xiàn)檢修管理水平提升和檢修成本優(yōu)化。從檢修流程和檢修方式考慮，智能檢修應(yīng)具有智能預(yù)警、專家診斷、遠程診斷和狀態(tài)檢修等功能。

狀態(tài)檢修（CBM）是智能檢修重點關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)之一。它區(qū)別于傳統(tǒng)的定檢定修，通過采用監(jiān)測、分析、診斷等手段評估設(shè)備的狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)備健康狀態(tài)，合理安排檢修項目和檢修周期[19]，主要包括狀態(tài)監(jiān)測與狀態(tài)評判2部分。通過實施狀態(tài)檢修，能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)優(yōu)化檢修項目、檢修周期、檢修費用，提高經(jīng)濟性與安全性。

2.3.3智能運行

智能運行是通過將一體化信息平臺、全廠數(shù)據(jù)融合、運行優(yōu)化、人工智能等技術(shù)，應(yīng)用于機組運行靈活性、環(huán)保設(shè)施優(yōu)化、深度調(diào)峰及耗差分析，從而改變傳統(tǒng)運行和巡檢模式，用機器固化人的智慧，實現(xiàn)精細化運行。智能運行包括主輔機運行優(yōu)化、機組經(jīng)濟性耗差分析、機組靈活性與深度調(diào)峰、環(huán)保排放優(yōu)化、智能巡檢等。從現(xiàn)階段的技術(shù)成熟度與應(yīng)用效果考慮，智能運行可重點關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)有MR和AR技術(shù)、機組靈活性運行技術(shù)、深度調(diào)峰技術(shù)、超低排放技術(shù)和智能巡檢等。

2.3.4智能供熱

由于智慧園區(qū)與多能聯(lián)供技術(shù)的發(fā)展，火電廠實現(xiàn)熱電聯(lián)供功能是單一發(fā)電企業(yè)轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展方向。將熱源、熱網(wǎng)、熱力站、用戶、收費和客服等各類系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)整合，建設(shè)智能熱網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心，強化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的協(xié)同共享，通過源網(wǎng)荷協(xié)同調(diào)度，實現(xiàn)智能供熱，是現(xiàn)代化熱電聯(lián)供電廠的發(fā)展方向?？紤]供熱系統(tǒng)的涵蓋范圍和技術(shù)發(fā)展方向，可將智能供熱劃分為熱網(wǎng)智能調(diào)度、熱網(wǎng)智能巡檢、熱負荷實時調(diào)節(jié)、熱網(wǎng)一管到戶、調(diào)峰蓄熱等幾部分。

2.4 智慧經(jīng)營

智慧經(jīng)營的目的是實現(xiàn)燃料管理、市場營銷、全廠經(jīng)營決策的智慧化，使得燃料采購、電力營銷以及經(jīng)營決策更準確、迅速、高效。根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域的不同，可以將其劃分為智能燃料和智能營銷2個方面。

2.4.1智能燃料

從燃料的管理流程考慮，可將智能燃料管理劃分為無人化采制樣、數(shù)字化煤場、精準配煤摻燒、煤價分析及預(yù)測等功能[20]。在燃料管理領(lǐng)域，智能燃料應(yīng)重點關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字化煤場和無人化采制樣等：數(shù)字化煤場通過應(yīng)用激光定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、先進算法技術(shù)、多傳感器集成、數(shù)據(jù)采集等技術(shù)，實現(xiàn)火電企業(yè)的燃料采購、運輸、驗收、貯存及配煤摻燒多個環(huán)節(jié)的數(shù)字化管理[20]，通過信息化、自動化、三維可視化管理煤場存煤信息、煤場設(shè)備、作業(yè)人員，為精益配煤摻燒提供有力的數(shù)據(jù)支撐；無人化采制樣通過智能機器人和自動化設(shè)備實現(xiàn)“采、制、化”全過程的無人化管理，通過自動化設(shè)備，排除了人為不確定因素，而且無人化制樣可以自動制備存查煤樣，從而實現(xiàn)對在線分析結(jié)果的校對功能。

2.4.2智能營銷

通過將大數(shù)據(jù)分析與人工智能預(yù)測技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于電力市場的負荷預(yù)測、市場電價預(yù)測、競價輔助及智能經(jīng)營決策，實現(xiàn)市場營銷的智慧化?？紤]電力市場改革的趨勢與火電廠經(jīng)營情況的特點，可以將智能營銷分為負荷預(yù)測、度電成本分析、電價預(yù)測、競價輔助、經(jīng)營決策等方面。

現(xiàn)階段，火電廠在營銷領(lǐng)域重點關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)包括負荷預(yù)測技術(shù)和度電成本分析等。電力負荷預(yù)測技術(shù)經(jīng)歷了經(jīng)驗、傳統(tǒng)和人工智能3個發(fā)展階段，隨著機器自學(xué)習(xí)、模糊預(yù)測等技術(shù)的發(fā)展，電力負荷預(yù)測已經(jīng)可以考慮季節(jié)、溫度、濕度、節(jié)假日、用戶等諸多因素。目前，云計算、大數(shù)據(jù)平臺是電力負荷預(yù)測技術(shù)的重要方向發(fā)展[21]。火電廠度電成本分析技術(shù)目前尚在研究階段，該技術(shù)的難點是對其中的燃料度電成本進行分析優(yōu)化，并測算出與之關(guān)聯(lián)性較強的環(huán)保成本（環(huán)保耗材、環(huán)保設(shè)備電耗等）、輔機電耗成本、維護檢修成本等?；痣姀S度電成本分析如圖3所示。

通過在線測量技術(shù)、高精度建模技術(shù)、機器學(xué)習(xí)算法等技術(shù)，可以實現(xiàn)度電成本的分析與優(yōu)化，并以此為支撐，實現(xiàn)燃料采購指導(dǎo)、配煤摻燒、燃燒優(yōu)化、運行優(yōu)化、成本分析預(yù)測等功能。

2.5 智慧綜合管理

智慧綜合管理可實現(xiàn)電廠日常綜合管理過 程的智慧化。從綜合管理的涵蓋范圍考慮，主要 包括數(shù)字化培訓(xùn)、智能倉儲、智能信息和智能互聯(lián)4個方面。

2.5.1數(shù)字化培訓(xùn)

數(shù)字化培訓(xùn)通過全三維場景的設(shè)備拆解、設(shè)備工藝過程仿真模型、基于虛擬現(xiàn)實（VR）/增強現(xiàn)實（AR）/混合現(xiàn)實（MR）等交互技術(shù)的應(yīng)用，為檢修人員提供設(shè)備安裝、檢修培訓(xùn)，為運行人員提供數(shù)字化工況仿真培訓(xùn)和運行指導(dǎo)。從火電廠培訓(xùn)需求出發(fā)，可將數(shù)字化培訓(xùn)劃分為可視化智能培訓(xùn)、數(shù)字化仿真培訓(xùn)、VR/AR/MR應(yīng)用等。

2.5.2智能倉儲

智能倉儲是火電廠物質(zhì)和物料智能管理的重要基礎(chǔ)。通過先進管理策略和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)構(gòu)建倉儲管理控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對倉儲信息進行收集、加工、分析和交換，實現(xiàn)從運輸?shù)絻Υ娴幕邮街悄芄芾砣^程[22]。

根據(jù)火電廠倉儲管理的特點，可以將智能倉儲劃分為備品備件智能管理、廢舊物資置換與處置、電廠間物資聯(lián)儲聯(lián)備等功能。將移動應(yīng)用、無線射頻識別、物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)應(yīng)用于備品備件智能管理、電廠間聯(lián)儲聯(lián)備以及廢舊物資管理等各個環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)降低物料倉儲成本，減少人員工作量的目的，達到最終降低倉儲管理成本的效果。

2.5.3智能信息

智能信息融合“數(shù)據(jù)接入、文本解析、移動發(fā)送”與“調(diào)度策略、精準推送、跨平臺移動客戶端”等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)消息自動推送，有針對性和目的性地將關(guān)鍵信息主動精準送達所需用戶。根據(jù)火電廠信息類型的不同，可以將智能信息劃分為生產(chǎn)信息推送、作業(yè)信息推送、安全信息推送、經(jīng)營信息推送等功能。

2.5.4智能互聯(lián)

通過電力聯(lián)網(wǎng)、能源高效輸送、冷熱電解耦與優(yōu)化等技術(shù)，促進電力能源供應(yīng)系統(tǒng)扁平化、快捷化，推動能源生產(chǎn)與消費的模式變革，提高可再生能源消納比例，進一步推動節(jié)能減排，實現(xiàn)火電廠從單一發(fā)電向多能源品種協(xié)同轉(zhuǎn)變，從無差別供應(yīng)向需求側(cè)解決方案轉(zhuǎn)變，形成多種能源智能互聯(lián)供應(yīng)及服務(wù)的生態(tài)圈。

智能互聯(lián)包括多能聯(lián)供、多能互補、網(wǎng)源荷互動等。熱電解耦技術(shù)是智能互聯(lián)目前可重點關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過低壓缸零出力、吸收式熱泵、儲熱儲能、高背壓運行等技術(shù)實現(xiàn)供熱機組的熱電解耦，提高供能靈活性。

3 結(jié)論及建議

1）本文以應(yīng)用架構(gòu)為切入點，結(jié)合火電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的頂層設(shè)計與各關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的實際情況，探討了目前整個行業(yè)重點關(guān)注和研究的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向，提出了火電智慧電廠建設(shè)總體技術(shù)路線。

2）考慮火電廠的典型應(yīng)用場景劃分以及目前典型火電廠的組織機構(gòu)設(shè)置，推薦將智慧電廠應(yīng)用架構(gòu)劃分為智慧數(shù)據(jù)、智慧安全、智慧生產(chǎn)、智慧經(jīng)營、智慧綜合5大技術(shù)領(lǐng)域。

3）建議智慧電廠建設(shè)應(yīng)遵循3個原則：①根據(jù)電廠自身數(shù)字化水平、人員狀況和生產(chǎn)經(jīng)營需求，同時考慮技術(shù)成熟度與實施的經(jīng)濟性，并有所側(cè)重；②應(yīng)符合當(dāng)?shù)氐碾娏κ袌稣撸ǜ們r上網(wǎng)、電力輔助服務(wù)、電網(wǎng)2個細則、環(huán)保排放標準等不同要求，分階段有序推進，要充分調(diào)研，不要冒進；③在試點電廠實施的基礎(chǔ)上，總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗，不斷完善智慧電廠體系架構(gòu)，持續(xù)提升智慧電廠的建設(shè)水平和管理水平。

［1］ 國家能源局. 國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃[EB/OL]. (2017-01-05) [2019-04-28]. http://www.gov.cn/xinwen/ 2017-01/05/content_5156795.htm#1.

China National Energy Administration. The 13th five-year plan for national energy development[EB/OL]. (2017-01-05) [2019-04-28]. http://www.gov.cn/xinwen/ 2017-01/05/content_5156795.htm#1.

［2］ 國務(wù)院辦公廳. 能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020): 國辦發(fā)〔2014〕31號[EB/OL]. (2014-11-19) [2019-04-28]. http://www.gov.cn/zhengce/content/ 2014-11/19/ content_9222.htm.

General Office of the State Council. Energy development strategy action plan (2014—2020) : GBF〔2014〕No.31 [EB/OL]. (2014-11-19) [2019-04-28]. http://www.gov.cn / zhengce / content / 2014-11/19/ content_9222.htm.

［3］ 國家發(fā)展改革委. 中國制造2025能源裝備實施方案[EB/OL]. (2016-06-20) [2019-04-28]. http://www.gov.cn/ xinwen/2016-06/21/5084099/files/f64a4db485544 bbdaf 136fc6cbdf 70ff.pdf.

National Development and Reform Commission. Made in China 2025 energy equipment implementation plan [EB/OL]. (2016-06-20) [2019-04-28]. http://www.gov.cn/ xinwen/2016-06/21/ 5084099/ files/ f64a4db485544 bbdaf136fc6cbdf 70ff.pdf.

［4］ 危元華, 任曉東, 李智, 等. 數(shù)字化電廠的概念及方案研究[J]. 電力建設(shè), 2013, 34(4): 51-54.

WEI Yuanhua, REN Xiaodong, LI Zhi, et al. Concept and scheme research of digital power plant[J]. Electric Power Construction, 2013, 34(4): 51-54.

［5］ 劉吉臻, 王慶華, 房方, 等. 數(shù)據(jù)驅(qū)動下的智能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2019, 39(12): 3578-3587.

LIU Jizhen, WANG Qinghua, FANG Fang, et al. Data-driven-based application architecture and technologies of smart power generation[J]. Proceedings of the CSEE, 2019, 39(12): 3578-3587.

［6］ 劉吉臻, 胡勇, 曾德良, 等. 智能發(fā)電廠的架構(gòu)及特征[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2017(22): 6463-6470.

LIU Jizhen, HU Yong, ZENG Deliang, et al. Architecture and feature of smart power generation[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(22): 6463-6470.

［7］ 尹封, 陳波, 蘇燁, 等. 智慧電廠與智能發(fā)電典型研究方向及關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 浙江電力, 2017, 36(10): 1-6.

YIN Feng, CHEN Bo, SU Ye, et al. Discussion on typical research directions and key technologies for smart power plants and smart power generation[J]. Zhejiang Electric Power, 2017, 36(10): 1-6.

［8］ 崔青汝, 朱子凡. 智能發(fā)電運行控制技術(shù)[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(2): 1-6.

CUI Qingru, ZHU Zifan. Overview of intelligent power generation operation control technology[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(2): 1-6.

［9］ 華志剛, 郭榮, 汪勇. 燃煤智能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國電力, 2018, 51(10): 8-16.

HUA Zhigang, GUO Rong, WANG Yong. Key technologies for intelligent coal-fired power generation[J]. Electric Power, 2018, 51(10): 8-16.

［10］ 華志剛, 周乃康, 袁建麗, 等. 燃煤供熱機組靈活性提升技術(shù)路線研究[J]. 電站系統(tǒng)工程, 2018, 34(6): 13-16.

HUA Zhigang, ZHOU Naikang, YUAN Jianli, et al. Review of state-of-the-art techniques for improving coal-fired CHP plant flexibility[J]. Power System Engineering, 2018, 34(6): 13-16.

［11］ 舒長清. 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 通信電源技術(shù), 2018, 35(7): 131-132.

SHU Changqing. Smart power plant integration big data platform key technologies and applications[J]. Telecom Power Technology, 2018, 35(7): 131-132.

［12］ 李牧, 周奎應(yīng). 管理創(chuàng)新鑄就優(yōu)質(zhì)工程[J]. 中國電力企業(yè)管理, 2015(5): 62-64.

LI Mu, ZHOU Kuiying. Management innovation creates quality projects[J]. China Power Enterprise Management, 2015(5): 62-64.

［13］ 張桀, 沈重. 聯(lián)合TDOA改進算法和卡爾曼濾波的UWB室內(nèi)定位研究[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2016, 39(13): 1-6.

ZHANG Jie, SHEN Zhong. Research on UWB indoor positioning in combination with TDOA improved algorithm and Kalman filtering[J]. Modern Electronics Technique, 2016, 39(13): 1-6.

［14］ 白園. 基于物聯(lián)網(wǎng)的地鐵施工過程安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[D]. 沈陽: 東北大學(xué), 2013: 41.

BAI Yuan. Design and implementation of the whole process of metro construction of security monitoring system based on internet of things[D]. Shenyang: Northeastern University, 2013: 41.

［15］ 曾慶化, 王敬賢, 孟騫, 等. 基于UWB優(yōu)化配置的室內(nèi)行人導(dǎo)航方法[J]. 中國慣性技術(shù)學(xué)報, 2017, 25(2): 186-191.

ZENG Qinghua, WANG Jingxian, MENG Qian, et al. Indoor pedestrian navigation method based on optimal allocation of UWB[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2017, 25(2): 186-191.

［16］ 王雅峰. 計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全中的數(shù)據(jù)加密技術(shù)研究[J]. 江蘇科技信息, 2017(35): 57-59.

WANG Yafeng. Analysis on data encryption in computer network information security[J]. Jiangsu Science and Technology Information, 2017(35): 57-59.

［17］ 華志剛, 胡光宇, 吳志功, 等. 基于先進控制技術(shù)的機組優(yōu)化控制系統(tǒng)[J]. 中國電力, 2013, 46(6): 10-15.

HUA Zhigang, HU Guangyu, WU Zhigong, et al. Optimal control system based on advanced control technologies[J]. Electric Power, 2013, 46(6): 10-15.

［18］ 趙新成, 伏軍軍, 蘆明珠. 現(xiàn)場總線系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用探討[J]. 中國電力, 2017, 50(2): 113-116.

ZHAO Xincheng, FU Junjun, LU Mingzhu. Discussion on the application of FCS in thermal power plants[J]. Electric Power, 2017, 50(2): 113-116.

［19］ 史進淵, 楊宇, 汪勇, 等. 大型發(fā)電機組可靠性預(yù)測與安全服役的理論及方法[M]. 北京: 中國電力出版社, 2014: 338-347.

SHI Jinyuan, YANG Yu, WANG Yong, et al. Theory and method of reliability prediction and safe service of large generating units[M]. Beijing: China Electric Power Press, 2014: 338-347.

［20］ 楊可, 黃超, 趙文元. 基于GIS的火電企業(yè)煤場數(shù)字化管理方法[J]. 現(xiàn)代測繪, 2017, 40(6): 43-46.

YANG Ke, HUANG Chao, ZHAO Wenyuan. Digital management for yard of thermal power plant based on GIS[J]. Modern Surveying and Mapping, 2017, 40(6): 43-46.

［21］ 程宇也. 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的短期電力負荷預(yù)測研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2017: 30.

CHENG Yuye. Short-term electricity demand forecasting based on artificial neural network[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2017: 30.

［22］ 蘇誠, 許朋剛, 代志良. 智能倉儲系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)應(yīng)用[J]. 機械, 2017, 44(10): 65-71.

SU Cheng, XU Penggang, DAI Zhiliang. The design and development application of intelligent storage system[J]. Machinery, 2017, 44(10): 65-71.

Discussion and study on technical route of smart thermal power plant

HUA Zhigang1, GUO Rong2, CUI Xi2, WANG Yong2

(1. Thermal Power Department, State Power Investment Corporation Limited, Beijing 100034, China;2. Shanghai Power Equipment Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200240, China)

Digital smart power plant is an important development direction of thermal power technology. Combining with the characteristics of production and management of thermal power enterprises, this paper presents the technical route and development direction of smart thermal power plant and discusses the smart thermal power plant’s system framework and key technical field. Moreover, it divides the technical system of smart thermal power plant into five technical platforms, including smart data, smart safety, smart producing, smart operation and smart integrated management. Furthermore, it studies the development status of key technologies of each system in detail. It suggests that the construction of smart power plant should follow three principles: 1) according to the digital level of the power plant, the personnel condition and the production and operation demand; 2) satisfying the local power market policy and constructing the power plant orderly and phase by phase; 3) on the basis of the implementation of pilot power plant, summarizing the construction experience, improving the system structure of smart power plant continuously, and rising the construction level and management level of smart power plant.

smart power plant, smart data, smart producing, smart safety, smart operation, smart synthesis, smart control, smart power generation

TM621

A

10.19666/j.rlfd.201904076

2019-04-30

國家電力投資集團有限公司統(tǒng)籌研發(fā)經(jīng)費支持項目(TC2019HD10)；上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院有限責(zé)任公司科技發(fā)展基金 (201909009C)

Supported by：Comprehensively Planning Research and Development Financial Support Projects of State Power Investment Corporation Limited (TC2019HD10); Development Foundation of Science and Technology for Shanghai Power Equipment Research Institute Co., Ltd. (201909009C)

華志剛(1973)，男，博士后，教授級高級工程師，主要研究方向為電廠熱工自動控制和智能發(fā)電技術(shù)，hzgwfwf@sina.com。

華志剛, 郭榮, 崔希, 等. 火電智慧電廠技術(shù)路線探討與研究[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(10): 8-14. HUA Zhigang, GUO Rong, CUI Xi, et al. Discussion and study on technical route of smart thermal power plant[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(10): 8-14.

（責(zé)任編輯 馬昕紅）