大數(shù)據(jù)技術在電廠中的應用

內蒙古能源發(fā)電投資集團有限公司電力工程技術研究院 馬瑞明

大數(shù)據(jù)應用于電廠生產經(jīng)營管理中是科學技術推動社會生產發(fā)展的必然結果。電廠將大數(shù)據(jù)技術與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術結合起來，促進電廠經(jīng)濟效益的增加、綜合市場競爭力的提升。本文對電廠數(shù)據(jù)應用的幾個系統(tǒng)進行了全面的闡述，又對大數(shù)據(jù)在電廠安全監(jiān)管、操作管理、電力營銷與燃料管理幾個方面進行了分析。

大數(shù)據(jù)技術作為新興的信息技術，已經(jīng)被廣泛地運用于社會生產的各個領域。電廠將大數(shù)據(jù)運用于生產管理工作中，與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術結合起來，促進了智能電廠的形成。智能電廠就是傳統(tǒng)電廠實現(xiàn)了數(shù)字化、自動化、實時化管理，通過運用智能控制、大數(shù)據(jù)收集與分析、自動監(jiān)測等技術，保證電廠能夠源源不斷地為用電企業(yè)與民眾提供經(jīng)濟、環(huán)境、穩(wěn)定的電能。事實上，大數(shù)據(jù)被應用于電廠生產管理中已經(jīng)有多年的時間。但是，電廠生產管理平臺卻未形成科學、系統(tǒng)、典型的大數(shù)據(jù)應用體系。導致數(shù)量龐大、維數(shù)較多、類型復雜的大數(shù)據(jù)沒有得到及時的收集與分析，未能體現(xiàn)大數(shù)據(jù)對電廠安全生產管理、經(jīng)濟效益提升所產生的巨大價值，未能挖掘出各類數(shù)據(jù)之間存在的復雜關系。因此，電廠的大數(shù)據(jù)應用還應該進一步得到優(yōu)化升級。

1 電廠大數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)研究

1.1 電廠數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

電廠數(shù)據(jù)來自于多個系統(tǒng)、多個設備、多個端口，類型多、數(shù)量多，并且精準性不高、完整性較差?，F(xiàn)實的數(shù)據(jù)紛繁雜亂，就需要數(shù)據(jù)平臺在收集數(shù)據(jù)時，要剔除數(shù)據(jù)源中的冗余數(shù)據(jù)，剔除數(shù)據(jù)源中不準確、不完整的數(shù)據(jù)，剔除數(shù)據(jù)源中異常、變異、被影響的數(shù)據(jù)，剔除數(shù)據(jù)源中過于重復、應用價值較低的數(shù)據(jù)，最終形成準確、全面、真實，能夠反映出電廠整個生產系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，能夠歸納整理出電廠生產周期內，原材料的消耗與電能的產生數(shù)量。電廠數(shù)據(jù)收集技術主要借助于傳感器實現(xiàn)。但是，由于不同類型的傳感器性能參差不齊，傳感器的工作環(huán)境優(yōu)劣不均，導致很多傳感器常常出現(xiàn)故障。電廠不及時對其進行維修，就會導致部分數(shù)據(jù)嚴重缺失，導致數(shù)據(jù)數(shù)量縮減。因此，電廠應該及時提升其數(shù)據(jù)收集技術，保證數(shù)據(jù)源的質量，進而保證數(shù)據(jù)的后期分析與應用。

1.2 電廠數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

電廠數(shù)據(jù)被收集到數(shù)據(jù)源庫中，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)就會運用聚類分析方法從數(shù)據(jù)源中抽取和集成數(shù)據(jù)。抽取和集成的數(shù)據(jù)要發(fā)揮其核心價值，就必須要通過數(shù)據(jù)分析來實現(xiàn)。常用的數(shù)據(jù)分析技術有數(shù)據(jù)挖掘技術、數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術等。平臺通過數(shù)據(jù)分析技術可以得到數(shù)據(jù)規(guī)則、數(shù)據(jù)知識運算等結果。但是，隨著智能電廠的數(shù)量越來越多，電能市場的競爭加劇。電廠對大數(shù)據(jù)分析的縱深度提出了更高的要求。這就需要應用更為先進的數(shù)據(jù)分析技術。這就要求電廠的數(shù)據(jù)平臺建設后，運用周期達到五年以后，對系統(tǒng)內的一些模塊進行升級、功能進行優(yōu)化，不斷提升平臺的數(shù)據(jù)分析技術水平。要緊跟電能行業(yè)水平的發(fā)展與智能電廠生產升級優(yōu)化的步伐。

1.3 電廠數(shù)據(jù)結果表達系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析結論會被推送至專家系統(tǒng)、運行指導系統(tǒng)以及決策支持系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)分析結論能夠被專家闡釋解讀，能夠被管理決策者了掌握，需要對數(shù)據(jù)結果進行合適的表達。表達的核心就是促使數(shù)據(jù)結果數(shù)據(jù)化、可視化、直接化。傳統(tǒng)的表達方法是文本、圖表在電腦等終端設備上的直觀顯示。但是，這種顯示方式雖然直觀明了，具體的決策管理者還需要對數(shù)據(jù)進行深度解讀，對管理者的專業(yè)知識水平提出了較高的要求。目前很多電廠都是使用較為先進的是基于云管理的標簽云、人機交互技術等可視化的表達方法?？梢暬磉_方法將數(shù)據(jù)分析得到的規(guī)則、知識等信息進行解釋，并且逐步向最佳解釋效果方向發(fā)展。

2 大數(shù)據(jù)技術在電廠中的應用

目前，大數(shù)據(jù)技術相對成熟，在電廠中的應用已經(jīng)充分體現(xiàn)其特有的價值，為電廠創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。電廠大數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)以數(shù)據(jù)和云計算為中心，對大規(guī)模、多口徑、多系統(tǒng)、多平臺和多斷面的數(shù)據(jù)進行收集、分析、處理，形成規(guī)范、安全、高效的數(shù)據(jù)管理平臺。同時，電廠還會運用數(shù)據(jù)技術對數(shù)據(jù)進行深度挖掘，對生產、管理中的各個環(huán)節(jié)都進行數(shù)據(jù)量化分析，形成具有較強說服性的結論，為電廠決策提供可靠的依據(jù)。大數(shù)據(jù)技術在電廠中的應用是十分廣泛的，在此主要介紹其在安全監(jiān)管、操作管理、電力營銷、燃料管理等方面的應用。

2.1 大數(shù)據(jù)在安全監(jiān)管中的應用

電廠生產過程存在著很多安全隱患，必須要對每個生產環(huán)節(jié)都進行嚴格、實時的監(jiān)測，如果生產現(xiàn)場事故隱患指標超過臨界時，系統(tǒng)自動報警。為了極力的、有效的規(guī)避風險，降低事故發(fā)生的可能性，就需要借助于云計算、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、運程數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g，對生產現(xiàn)場的各個設備都進行動態(tài)監(jiān)管，并設置報警裝置，使崗位的工作人員能夠通過系統(tǒng)實時了解生產現(xiàn)場各個設備的運行情況。當工作人員接受到報警以后，他們就會迅速到達現(xiàn)場，對安全隱患進行處理，如果發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作需要及時制止。大數(shù)據(jù)平臺還會收集每次出現(xiàn)安全事故報警的次數(shù)、頻率、類型，收集安全事故隱患出現(xiàn)前各個設備、系統(tǒng)的運行指標，形成事故安全隱患指標數(shù)據(jù)庫，從源頭上對隱患進行治理，進一步分析出現(xiàn)的安全事故之前就已經(jīng)顯現(xiàn)出來的不正常現(xiàn)象，可以為電廠安全管理制度、安全生產培訓以及相關技術設備性能的優(yōu)化提供必要的參考。電廠安全監(jiān)管運用大數(shù)據(jù)平臺還可以避免人為造假情況的出現(xiàn)。大數(shù)據(jù)的收集、分析與處理都是通過平臺自動實現(xiàn)的，能夠保證客觀準確性，對重特大事故的遏制與控制也會更有效。相關數(shù)據(jù)同樣可以作為相關部門對電廠安全生產進行檢查的依據(jù)。

2.2 大數(shù)據(jù)在操作管理中的應用

大數(shù)據(jù)技術應用于電廠的操作管理工作中主要是借助于數(shù)據(jù)管理APP、視頻監(jiān)控平臺以及微信等技術手段實現(xiàn)的。電廠的管理人員、崗位工作人員可以將操作管理系統(tǒng)APP安裝于手機等智能終端設備上，實時監(jiān)控生產現(xiàn)場情況、設備運用情況、原材料消耗情況、工人操作情況等。如果在操作過程中的任何環(huán)節(jié)，出現(xiàn)異?；蛘呤д`，APP就會進行報警處理。關聯(lián)作業(yè)區(qū)的其他操作人員以及管理人員都會在第一時間內收到報警消息，并做出妥善處理。在操作管理中的應用還體現(xiàn)于對每個裝置設備的生產進行決策，對設備的運行狀態(tài)進行判斷。如果發(fā)現(xiàn)某個設備的產能報表呈直線下降的趨勢，就可以推斷此設備可能產生了故障，或者出現(xiàn)內漏的現(xiàn)象，這就需要對其進行及時的檢修與維護。還可以每個生產環(huán)節(jié)的原材料消耗情況進行統(tǒng)計，獲取各類物料的峰、谷值，總結周期內材料投料的總量數(shù)值。對班組工作的生產信息進行核計，可以統(tǒng)計出不同班組工作時消耗的原料，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益等，為電廠制定《班組經(jīng)濟核算方案》提供依據(jù)，促進生產管理水平提升。這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與核算，可以為操作管理提供決策依據(jù)，從而促進電廠生產的每個環(huán)節(jié)和細節(jié)都向著規(guī)?；?、專業(yè)化、集約化、智能化的方向發(fā)展。

2.3 大數(shù)據(jù)在電力營銷中的應用

自從國家放開電力營銷市場以后，電力市場的競爭就變得尤為激烈?；鹆Πl(fā)電廠在經(jīng)營發(fā)展的過程中出現(xiàn)了新危機。這就需要電廠要創(chuàng)新營銷模式，以此為維護自身的市場占用份額，提升自身的經(jīng)濟效益。目前，電力營銷的客戶呈出現(xiàn)分散性、多樣化、復雜化的特征。電廠需要以用電客戶為中心，搭建電力營銷平臺。電力營銷平臺應該充分地利用大數(shù)據(jù)技術，對用戶的用電需求、用量、特征等進行匯總，對用戶進行類型劃分，再制定精準性的營銷方案，提供新型電力增值服務，從而提升電廠的市場競爭力。除此之外，電廠的大數(shù)據(jù)平臺還可以幫助用電客戶解決其生產經(jīng)營過程中的一些問題。例如，基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計、預測和聚類分析，可以對用戶的電量使有情況和電費繳納情況進行提前的預判，如果存在用戶拖欠電費比較嚴重的情況，或者由于停電嚴重影響生產經(jīng)營的情況，平臺則會提前為客戶發(fā)送信息。電廠還會利用平臺數(shù)據(jù)對潛在優(yōu)質客戶進行篩選，為政府開展園區(qū)規(guī)劃、企業(yè)信用和債務評價提供必要的參考。

2.4 大數(shù)據(jù)在燃料管理中的應用

我國的電廠發(fā)電仍然以煤炭為主。2021年，煤炭價格再次飆漲，創(chuàng)自2008年以來的新高。煤碳價格的上漲嚴重影響電廠的經(jīng)濟效益。除此之外，我國正在努力實現(xiàn)碳中和目標，煤炭的大量燃燒也會給環(huán)境造成較大的污染。因此，應該煤炭的燃燒發(fā)電過程進行科學的管理。目前，我國大多數(shù)電廠都采用配煤摻燒技術來稱定入爐煤質。大數(shù)據(jù)技術應用于燃料管理中，主要是借助于數(shù)模分析技術，對內部和外部生產信息進行分析，形成“三單六化”管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)燃料過程管控、數(shù)字化煤場地圖繪制、原煤倉動態(tài)燃燒優(yōu)化，為煤炭采購、煤炭技術改進、煤炭設備更新等提供依據(jù)。利用燃料燃燒模型進行分析，還可以確定最佳燃燒率最高、排放量最低的燃燒技術。大數(shù)據(jù)生產管理平臺再從煤炭的成本、產生的電能等進行綜合分析，單一的從燃料管理的視角分析電廠效益。