新基建時代燃煤智慧電廠建設(shè)與技術(shù)升級分析

張友功 田志強 宮元涵 潘偉 劉聰

摘要：燃煤發(fā)電是我國主要的發(fā)電方式之一，隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展和能源需求的不斷增長，燃煤電廠的建設(shè)和運營面臨著許多挑戰(zhàn)。其中，環(huán)境保護和能效問題日益突出，成為制約燃煤電廠發(fā)展的瓶頸。因此，探索燃煤電廠的智能化、高效化發(fā)展路徑，對于我國能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。文章針對新基建時代燃煤智慧電廠建設(shè)與技術(shù)升級進行了分析，以期能夠為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧電廠；建設(shè)方案；技術(shù)路線

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.022

中圖分類號：TM 621，TP 3? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編碼：1672-7274（2024）03-00-03

1? ?新基建時代燃煤智慧電廠建設(shè)的意義

首先，燃煤智慧電廠有助于提高能源利用效率。引入先進的技術(shù)和管理理念，實現(xiàn)對燃煤電廠的智能化改造，可以降低能源消耗，減少污染物排放量，提高發(fā)電效率。同時，燃煤智慧電廠還可以對煤炭資源進行更加精細(xì)化的開發(fā)和利用，充分發(fā)揮我國煤炭資源優(yōu)勢，為經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的能源保障。其次，燃煤智慧電廠有助于推動我國電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級[1]。在新基建背景下，電力行業(yè)正面臨從傳統(tǒng)能源向清潔能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。燃煤智慧電廠的建設(shè)，將有助于電力企業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低成本，滿足環(huán)保要求，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。此外，燃煤智慧電廠還可以與新能源電廠相互配合，形成多元化的能源供應(yīng)體系，為我國電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供有力的支持。再次，燃煤智慧電廠對于促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。燃煤智慧電廠的建設(shè)，能夠為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造豐厚的經(jīng)濟效益，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，提供眾多就業(yè)崗位。同時，燃煤智慧電廠能夠為當(dāng)?shù)靥峁┓€(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)，滿足當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活用電需求，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供基礎(chǔ)設(shè)施保障。最后，燃煤智慧電廠有助于提升國家能源安全保障水平。在全球能源格局發(fā)生深刻變化的背景下，我國需要不斷提高能源自給率，確保能源安全。燃煤智慧電廠的建設(shè)，將有助于提升我國煤炭資源的利用效率，保障能源供應(yīng)穩(wěn)定，為國家能源安全提供有力支撐?？傊谛禄〞r代，燃煤智慧電廠建設(shè)具有重要的意義。它既有助于提高能源利用效率，推動電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，也有助于提升國家能源安全保障水平。因此，我國應(yīng)加大對燃煤智慧電廠建設(shè)的支持力度，推動燃煤電廠向更加高效、環(huán)保、智能的方向發(fā)展[2]。

2? ?新基建時代燃煤智慧電廠建設(shè)技術(shù)要求

（1）高效節(jié)能。燃煤智慧電廠需要采用先進的燃燒技術(shù)和鍋爐設(shè)計，以提高發(fā)電效率和降低能耗。通過優(yōu)化供暖系統(tǒng)、回收余熱等措施，最大限度地利用能源資源。

（2）低污染物排放量。為了減少環(huán)境污染，燃煤智慧電廠應(yīng)配備先進的脫硫、脫硝和除塵設(shè)備，有效控制二氧化硫、氮氧化物和顆粒物的排放量。同時，還應(yīng)考慮采用超低排放技術(shù)來進一步減少污染物的排放量。

（3）安全可靠。在燃煤智慧電廠設(shè)計和建設(shè)過程中，必須充分考慮安全因素，確保設(shè)備運行安全可靠。這包括合理規(guī)劃布局、完善的安全監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)預(yù)防措施等。此外，還應(yīng)建立健全應(yīng)急預(yù)案和演練機制，以應(yīng)對突發(fā)事件。

（4）智能化管理。燃煤智慧電廠需要借助先進的信息技術(shù)手段，實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)分析。通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，進行設(shè)備故障預(yù)警、能源消耗分析等工作，提高運維效率和管理水平[3]。

（5）綠色可持續(xù)發(fā)展。在燃煤智慧電廠建設(shè)中，要充分考慮可持續(xù)發(fā)展的原則。推廣使用清潔能源替代傳統(tǒng)燃料，并加強廢棄物處理與資源回收利用。同時，在設(shè)計上應(yīng)注重生態(tài)環(huán)境保護，減少土地占用和生態(tài)影響。

3? ?新基建時代燃煤智慧電廠建設(shè)的技 術(shù)路線

3.1 智慧管控一體化平臺

智慧管控一體化平臺可以提供對數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、處理、分析和存儲的能力。依托大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的強大計算能力，完成從多種介質(zhì)的數(shù)據(jù)采集匯聚工作，并且通過流式框架對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)解析、映射等泛化處理，然后結(jié)合關(guān)聯(lián)分析、可視化分析等技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析模型的構(gòu)建，實現(xiàn)對電廠數(shù)據(jù)的管理與挖掘分析，形成完備的數(shù)據(jù)分析能力，提供多個維度可視化的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為智慧決策、智慧經(jīng)營、智能安全等全部應(yīng)用提供有效支撐。智慧管控一體化平臺要充分考慮系統(tǒng)的安全性、實時性、可靠性、開放性、擴展性和易維護性，具有友好的使用界面和靈活的配置界面，數(shù)據(jù)應(yīng)具備安全可靠的備份手段，組態(tài)設(shè)計、軟硬件選型應(yīng)遵從經(jīng)濟實用、安全可靠、通用性強及可擴充的原則?？刹捎瞄_放式體系結(jié)構(gòu)和分布式系統(tǒng)設(shè)計，滿足企業(yè)信息綜合應(yīng)用的要求，以電廠業(yè)務(wù)為驅(qū)動，滿足各專業(yè)模型對數(shù)據(jù)的需求，具備高可用性，數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確，滿足企業(yè)對數(shù)據(jù)精度的要求，整合分散數(shù)據(jù)，消除信息孤島[4]。

3.2 移動App應(yīng)用

智慧電廠要部署移動應(yīng)用功能，實現(xiàn)移動應(yīng)用與應(yīng)用系統(tǒng)間的信息交互和傳遞，兼容鴻蒙、安卓、iOS、Windows Mobile等主流移動終端，實現(xiàn)移動終端設(shè)備、安全接入的統(tǒng)一管理。通過移動應(yīng)用、提煉關(guān)鍵和重要信息，讓各級管理人員、現(xiàn)場工作人員可以隨時隨地通過手機、平板電腦進行數(shù)據(jù)查看與工作提醒，增強工作的及時性和便利性。移動應(yīng)用應(yīng)支持豐富的圖形展現(xiàn)，支持離線數(shù)據(jù)，將分析結(jié)果展現(xiàn)在移動端上。移動App數(shù)量應(yīng)滿足買方現(xiàn)場實際需求，由賣方負(fù)責(zé)定制開發(fā)。

3.3 智能巡檢機器人

智慧電廠可通過機器人智能巡點檢平臺，實現(xiàn)機器人視覺檢測、紅外測溫、遠(yuǎn)程控制、智能分析、缺陷管理、閘刀和開關(guān)狀態(tài)判別、微氣象數(shù)據(jù)采集分析及自主充電等功能的應(yīng)用，輔助運維人員開展例行巡檢等工作?？筛鶕?jù)機器人的特點，增加巡視深度，擴大巡視范圍，加強后臺管理。應(yīng)考慮機器人通道、表計等，加強數(shù)據(jù)分析和管理，強化機器人本身的智能分析和后臺分析。機器人巡檢系統(tǒng)為綜合的巡點檢平臺，可根據(jù)需求選配不同的功能和內(nèi)容，實現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)識別讀取、設(shè)備溫度測量、跑冒滴漏檢測識別、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測識別、設(shè)備外觀識別等功能，對讀取和識別的數(shù)據(jù)進行分析處理，完成相關(guān)的信息預(yù)警、報送等。機器人巡檢系統(tǒng)應(yīng)建設(shè)平臺系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的處理和分析，將機器人巡檢平臺集成至智慧管控一體化平臺[5]。戶外安裝的機器人應(yīng)考慮防護問題，建設(shè)機器人防護基礎(chǔ)設(shè)施，避免其長時間暴露在戶外高溫環(huán)境，以保護設(shè)備不損壞。機器人充電屋/樁應(yīng)建在安全區(qū)內(nèi)，滿足機器人充電的需求。機器人可采用5G基站進行信號傳輸，在巡檢區(qū)域內(nèi)設(shè)置基站，基站之間采用光纖進行連接，實現(xiàn)信號傳輸?？赏ㄟ^紅外熱成像儀對巡檢路徑中設(shè)備測溫，以不同顏色表征設(shè)備的溫度分布，實時顯示畫面中的極限溫度值，對火災(zāi)或設(shè)備溫度異常升高等情況進行報警?？赏ㄟ^避障傳感器，有效提高機器人行走過程的安全性能。機器人巡檢系統(tǒng)要與智能巡點檢平臺配合，合理分配巡檢區(qū)域，進行巡檢計劃的制定，避免重復(fù)巡檢區(qū)域造成資源浪費。巡檢機器人可采用激光雷達(dá)傳感器與四驅(qū)底盤結(jié)合實現(xiàn)巡檢裝置自主導(dǎo)航和智能避障，在移動平臺上搭載紅外激光探頭、高分辨率的拾音器、高清攝像機等，對生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備、管道進行識別和檢測，實現(xiàn)自動巡檢功能，部分替代人工巡檢，減少人工巡檢次數(shù)，降低危險區(qū)域人員事故隱患。巡檢機器人應(yīng)按照規(guī)定路線進行信息采集，通過5G網(wǎng)絡(luò)傳送回服務(wù)器，并對其圖像進行處理，判斷設(shè)備、管道是否存在漏水、漏汽、冒白煙等問題；應(yīng)對紅外攝像頭采集的溫度信息進行處理，判斷是否有超溫現(xiàn)象，并實時報告給平臺服務(wù)器。用戶可以定義巡檢路線。巡檢機器人可根據(jù)新的巡檢路徑進行巡視，自動采集新路線周圍的設(shè)備、管道數(shù)據(jù)，并存儲進數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器同時對這些新數(shù)據(jù)進行實時處理，用戶可在三維可視化平臺的拾取模型進行數(shù)據(jù)查詢。

3.4 智能巡檢無人機

在新基建時代的燃煤智慧電廠建設(shè)中，智能巡檢無人機技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。智能巡檢無人機具有高效、安全、環(huán)保等優(yōu)點，可有效提高電廠設(shè)備的運行效率和安全性，降低運維成本。無人機可以在短時間內(nèi)完成對電廠設(shè)備的巡檢任務(wù)，實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理。與傳統(tǒng)人工巡檢相比，無人機巡檢不僅提高了巡檢效率，還降低了巡檢人員的工作強度和風(fēng)險。無人機可以對電廠設(shè)備進行高頻次的巡檢，確保設(shè)備安全運行。在發(fā)生故障時，無人機可以快速響應(yīng)，提供實時數(shù)據(jù)，便于決策者及時采取措施，降低事故損失。無人機巡檢能夠避免傳統(tǒng)人工巡檢方式對環(huán)境的破壞，減少對生態(tài)的影響。同時，無人機巡檢可以降低人為因素對巡檢結(jié)果的影響，提高巡檢數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[6]。在燃煤智慧電廠建設(shè)中，智能巡檢無人機技術(shù)需要與其他先進技術(shù)相結(jié)合，如人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等。通過將這些技術(shù)相互融合，實現(xiàn)對電廠設(shè)備的全面感知、智能分析、自適應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，從而提高電廠的運行效率、安全性和環(huán)保水平。

3.5 5G網(wǎng)絡(luò)+移動巡點檢系統(tǒng)

實現(xiàn)巡檢過程與三維可視化、人員定位、門禁、視頻等系統(tǒng)的結(jié)合可保障巡檢過程中的人員安全與巡檢全過程可視。巡檢人員可使用智能終端，運用先進的人員、設(shè)備定位技術(shù)，廠區(qū)設(shè)備三維可視化技術(shù)，全廠5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋及二維碼識別技術(shù)，對巡檢設(shè)備進行快捷高效的數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集完畢后與一體化平臺進行交互，主動分析巡檢過程中的設(shè)備安全隱患，將異常信息推送給運行人員以及專家進行分析。經(jīng)分析人員確認(rèn)后，形成檢修工單，最終完成發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—檢修一體化的協(xié)同作業(yè)。移動巡點檢系統(tǒng)可通過巡檢任務(wù)智能編制、路線智能規(guī)劃、巡檢質(zhì)量智能跟蹤、巡檢數(shù)據(jù)智能分析、報告智能創(chuàng)建等流程，結(jié)合先進的機器人巡檢技術(shù)，構(gòu)建智能化的巡點檢體系，將巡檢工作自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和流程化。同時實現(xiàn)與智能檔案系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，確保調(diào)用數(shù)據(jù)及資料的準(zhǔn)確性。移動巡檢的目的主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一方面使生產(chǎn)巡回檢查規(guī)范化，防止巡檢流于形式，便于巡檢工作高效落實；另一方面提高巡檢效率，保證巡檢信息的及時性、可靠性、可用性，提高運行人員準(zhǔn)確、高效發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的能力。移動巡檢的應(yīng)用能夠保障設(shè)備正常運行，減少故障；盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施存在的隱患，及時進行整改，做到“早發(fā)現(xiàn)、早處理”，預(yù)防事故的發(fā)生，確保生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。移動巡點檢系統(tǒng)與人員定位、三維可視化、二維碼、移動應(yīng)用等系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)崟r查看巡檢人員位置信息，現(xiàn)場調(diào)取設(shè)備運行工況信息，主動推送巡檢人員周邊安全信息等。

3.6 信息安全防護

安全保障體系的建設(shè)，除了要滿足系統(tǒng)安全可靠運行的需求，還必須符合國家相關(guān)法律要求，同時基于智慧電廠系統(tǒng)的特點，按照分區(qū)分域的原則進行安全控制，同時建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循“網(wǎng)絡(luò)專用、安全分區(qū)、橫向隔離、縱向加密”的安全防護準(zhǔn)則。針對智慧電廠中關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，基于其自身業(yè)務(wù)特點及網(wǎng)絡(luò)特殊性，需要在等級保護的基礎(chǔ)上實行重點保護。在已經(jīng)建設(shè)的工控信息安全防護和隨MIS建設(shè)的信息系統(tǒng)安全防護的基礎(chǔ)上，針對智慧電廠建設(shè)內(nèi)容如移動應(yīng)用、智能安全、5G專網(wǎng)等帶來的新的安全防護需求，增加網(wǎng)絡(luò)安全防護產(chǎn)品。

4? ?結(jié)束語

總之，燃煤智慧電廠建設(shè)與技術(shù)升級是新基建時代的重要舉措之一，可以提高燃煤電廠的運行效率和管理水平，同時也可以實現(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保效益。未來，需要進一步加強對燃煤智慧電廠建設(shè)與技術(shù)升級的研究和實踐，為探索智慧電廠建設(shè)做出更大的貢獻。

參考文獻

[1] 王成明，付豪，周強，等．孤山航電樞紐工程運維期智慧電廠建設(shè)總體規(guī)劃[J]．水利水電快報，2023（6）：53-57.

[2] 田景奇，馮樹臣，方志寧，等．大型能源集團智能電站與智慧企業(yè)建設(shè)路徑分析[J]．能源科技，2023（1）：3-8.

[3] 覃柳．淺談數(shù)字化工業(yè)電視系統(tǒng)在巖灘電廠智慧企業(yè)建設(shè)的應(yīng)用[J]．大眾科技，2022（10）：21-24.

[4] 張暉，張勝，何云峰，等．火力發(fā)電企業(yè)智慧電廠建設(shè)探索與實踐[J]．湖北電力，2022（2）：104-113.

[5] 靳帥．基于智能自主、人機協(xié)同愿景下的智慧電廠建設(shè)研究與實踐[J]．水電與新能源，2022（1）：63-65.

[6] 李霄飛，朱梓傲．火力發(fā)電廠智慧電廠實施方案的探索與研究[J]．科技與創(chuàng)新，2021（13）：1-3.