大型燃煤電站智慧企業(yè)建設實踐

[摘 要]當前，發(fā)展智慧燃煤電站已成為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然趨勢和重要方向。國家能源集團岳陽發(fā)電有限公司以“建設自然生態(tài)、智能智慧、高質(zhì)高效的世界一流示范電站，創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程金獎”為總體目標，深入推進“云大物智移”等新一代數(shù)字技術與電力生產(chǎn)技術及管理業(yè)務深度融合，通過技術創(chuàng)新和組織流程優(yōu)化，實現(xiàn)了電廠生產(chǎn)與管理的智能化，為大中型燃煤電站智慧企業(yè)建設作出了有益探索。

[關鍵詞]燃煤電站；智慧企業(yè)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

一、公司簡介

國家能源集團岳陽發(fā)電有限公司（簡稱“岳陽電廠”）成立于2017年，地處湖南省岳陽市華容縣東山鎮(zhèn)，東接天井山，西傍桃花山，南望洞庭湖，北依長江，規(guī)劃總裝機容量4×1000MW，一期工程建設2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機組。

近年來，根據(jù)國家能源集團《火電智能電站建設規(guī)范》要求，岳陽電廠以“建設自然生態(tài)、智能智慧、高質(zhì)高效的世界一流示范電站，創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程金獎”為總體目標，深入推進“云大物智移”等新一代數(shù)字技術與電力生產(chǎn)技術及管理業(yè)務的深度融合，通過技術創(chuàng)新和組織流程優(yōu)化，持續(xù)推動生產(chǎn)經(jīng)營全面提質(zhì)增效，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。

二、實施背景

數(shù)字經(jīng)濟時代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、移動應用等先進技術的深入發(fā)展，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了革命性的變革。2021年國務院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出：“加快能源領域數(shù)字化轉(zhuǎn)型。實施電廠領域設備設施、工藝流程的數(shù)字化建設與改造?！?/p>

隨后，國家能源局印發(fā)《電力安全生產(chǎn)“十四五”行動計劃》明確提出：“加快電力安全生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。適應數(shù)字化發(fā)展趨勢，探索數(shù)字化治理手段，推進數(shù)字化技術賦能‘四個安全’治理，逐步實現(xiàn)安全業(yè)務數(shù)字化，以技術驅(qū)動電力安全業(yè)務轉(zhuǎn)型升級?！?/p>

這為電力企業(yè)數(shù)字化發(fā)展指明了方向。

另外，國務院印發(fā)的《中國制造2025》和工信部印發(fā)的《兩化深度融合創(chuàng)新推進2016專項行動實施方案》為企業(yè)進一步明確了智慧建設方向和重點。

當前，智慧燃煤電站建設已成為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然趨勢和重要方向。國內(nèi)各個發(fā)電集團均開展了相關建設。其中，國家能源集團對智慧電站建設進行了全面部署，并取得了初步成效。如國能京燃熱電、國能東勝電廠、國能宿遷電廠在電站智能化建設方面均取得了突破，并得到了國內(nèi)同行的一致好評。

三、主要做法

（一）建設的目標

岳陽電廠依據(jù)智慧企業(yè)建設的整體架構設計，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能和專家系統(tǒng)等技術手段，將傳統(tǒng)電力生產(chǎn)、管理全過程與先進信息技術深度融合，通過深度發(fā)掘工業(yè)數(shù)據(jù)，自主優(yōu)化生產(chǎn)過程，有效改善機組運行靈活性、經(jīng)濟性，實現(xiàn)機組清潔高效發(fā)電，全面提升電廠生產(chǎn)經(jīng)營管理效能和市場競爭力。

岳陽電廠按照國家能源集團智能電站建設相關要求，規(guī)范開展頂層設計，系統(tǒng)謀劃，確定了以“兩平臺三網(wǎng)絡”為整體架構，通過開展智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)和智慧管理公共服務系統(tǒng)建設，對電廠應用與數(shù)據(jù)進行集成，統(tǒng)一管理；通過加強對生產(chǎn)過程的管控與分析決策，實現(xiàn)運營效率的穩(wěn)定提升；通過數(shù)據(jù)挖掘分析技術與管理相結合，開展設備狀態(tài)檢修管理，有效提升設備管理能力，建成能充分體現(xiàn)時代特征、湖南公司特色、岳陽電廠特點的智慧燃煤電站。（如圖1所示）

（二）實施內(nèi)容

1.智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)（ICS）

智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)（ICS）技術架構包括基礎設施層、平臺層、應用層和交互層。（如圖2所示）

基礎設施層為平臺層和應用層提供基礎支撐，主要包含網(wǎng)絡和工業(yè)控制設備。網(wǎng)絡為生產(chǎn)控制網(wǎng)、管理信息網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)、網(wǎng)絡交換設備等；工業(yè)控制設備為DCS、PLC的基礎硬件、網(wǎng)絡安全管理相關服務器等硬件資源。

平臺層以信息全集成為基礎，通過各信息系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)信息資源共享。主要包括構建數(shù)據(jù)分析環(huán)境、智能計算環(huán)境、智能控制環(huán)境、應用開發(fā)環(huán)境和大數(shù)據(jù)平臺、算法學習平臺等。

應用層以滿足不同應用場景下的工業(yè)應用需求為重點，提供安全可靠的應用服務，體現(xiàn)平臺的最終價值。主要包括各類智能應用模塊。

交互層主要通過操作員站、工程師站、高級值班員站完成數(shù)據(jù)監(jiān)視、指令下達、邏輯畫面組態(tài)下裝等操作，實現(xiàn)人機監(jiān)控交互。

智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)（ICS）在分散控制系統(tǒng)（DCS）基礎上，通過數(shù)據(jù)分析、人工智能、先進控制等技術與燃煤電站發(fā)電技術深度融合，將工業(yè)數(shù)據(jù)分析和人工智能處理能力賦予傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)（DCS），實現(xiàn)發(fā)電過程的深度分析、智能控制，形成發(fā)電生產(chǎn)的“新大腦”。

在數(shù)據(jù)融合與互聯(lián)互通的基礎上，靈活運用各種智能算法（人工智能、數(shù)據(jù)挖掘和模式識別算法），深入挖掘數(shù)據(jù)中蘊含的特征、信息和規(guī)律，使數(shù)據(jù)充分發(fā)揮價值，實現(xiàn)“智能分析”“智能監(jiān)盤”“智能報警”“智能運行”“智能控制”功能，滿足火力發(fā)電機組參數(shù)、設備及系統(tǒng)的狀態(tài)性能監(jiān)測、故障診斷、智能報警及預警的現(xiàn)實需要，有效提升運行控制水平，從而提升電廠機組高效經(jīng)濟運行的能力。

（1）智能監(jiān)盤

分別對測點、設備、控制回路以及子系統(tǒng)進行在線監(jiān)控，并將其量化評分，最終根據(jù)各子系統(tǒng)得分進行加權平均，得到各分系統(tǒng)以及設備整體健康度，實現(xiàn)設備、系統(tǒng)及機組健康度的可視化展示。

①控制回路品質(zhì)監(jiān)測。在線實時監(jiān)測機組主要控制回路的品質(zhì)，利用絕對誤差積分計算被調(diào)量與設定值之間的誤差，并將計算的誤差量化為0- 100的得分，最終給出指標評價結果，供運行人員直觀查看。

②閥門性能監(jiān)測。根據(jù)閥門以往故障的現(xiàn)象和運行人員的經(jīng)驗，建立閥門及執(zhí)行機構性能判斷專家知識庫。依據(jù)專家知識庫，對機組主要執(zhí)行機構（閥門）的工作狀態(tài)進行實時計算并監(jiān)控，并給出分類提示，供運行和檢修人員直觀監(jiān)控，同時輔助決策。

③泛在感知數(shù)據(jù)網(wǎng)。將生產(chǎn)現(xiàn)場不同類型的數(shù)據(jù)，如無線溫度、壓力、振動、沖擊脈沖、油液品質(zhì)、紅外信號、超聲波信號、音視頻流診斷數(shù)據(jù)、手持終端數(shù)據(jù)等，采用先進的測量技術，通過有線形式和無線形式統(tǒng)一納入ICS系統(tǒng)，構建成“泛在感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡”，實現(xiàn)發(fā)電過程信息的廣泛、深度感知和互動，形成后續(xù)分析和控制流程的數(shù)據(jù)基礎。

④三維可視化大型輔機在線監(jiān)測。根據(jù)被檢測設備的不同形式，以三維可視化的方式提供監(jiān)測設備參數(shù)設置，進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，實現(xiàn)對廠區(qū)大型輔機的在線監(jiān)測及故障診斷。

（2）智能報警

①滋擾報警抑制。通過濾波、延遲、死區(qū)、多變量輔助判斷等技術，減少滋擾報警，聚焦重要報警信息。

②智能預警。采用機理建模、數(shù)據(jù)分析、人工智能等方法，根據(jù)設備運行狀況或參數(shù)本身的變化趨勢，在故障發(fā)生的早期或是潛在階段，提前發(fā)現(xiàn)異常并發(fā)出故障預警，及時消除系統(tǒng)運行的潛在隱患。

智能預警算法讀取ICS歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，進行模型的自學習、滾動優(yōu)化，并根據(jù)實時數(shù)據(jù)給出未來的預警信息。

③故障診斷。通過專家知識故障庫的建立，實現(xiàn)對電廠實際運行數(shù)據(jù)的故障診斷。

（3）智能運行

①定期工作自動執(zhí)行?；谶\行操作流程，將機組定期工作的流程以邏輯形式固化下來，按照設備輪換管理要求，根據(jù)設備的運行時間和運行順序，通過視頻聯(lián)動技術手段，自主結合參數(shù)報警輔助判斷，實現(xiàn)設備的定期輪換運行。

②基于圖像識別的智能設備與ICS聯(lián)動。將視頻圖像無縫集成在EDPF- NT+系統(tǒng)操作畫面中，采用機器視覺、圖像識別技術，通過AI算法平臺將前端攝像頭采集的視頻圖像信息進行分析處理，抽取視頻源中關鍵有用信息，識別監(jiān)控畫面中的異常情況，將相關信息通過視頻應用服務網(wǎng)絡接入機組DCS操作站，形成新一代的監(jiān)控手段。

（4）智能控制

①AGC協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡、預測控制、自適應控制等先進的控制技術，為機組控制設計提供在30%～100%Pe負荷段（干態(tài)工況，下同）適用的包括AGC控制、一次調(diào)頻、協(xié)調(diào)控制優(yōu)化、主汽溫控制、再熱汽溫控制優(yōu)化控制功能的先進優(yōu)化控制系統(tǒng)。

②干濕態(tài)切換優(yōu)化控制（深度調(diào)峰）。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡、多模型預測控制等先進的控制技術，設計一套適用于本項目所涉及機組在19%～30%Pe負荷段（濕態(tài)工況）的 AGC控制、一次調(diào)頻、濕態(tài)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化、主汽溫控制、再熱汽溫控制、干濕態(tài)切換及深度調(diào)峰優(yōu)化控制系統(tǒng)，同時需確保機組安全、高效運行。

③燃燒優(yōu)化控制。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡、預測控制等先進的控制技術，設計一套軟硬件一體化的、控制功能完善的燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)，并能完成規(guī)范書規(guī)定的各項優(yōu)化控制指標，確保機組安全、高效運行。

④智能吹灰優(yōu)化控制。鍋爐智能吹灰控制系統(tǒng)根據(jù)爐膛各受熱面的污染數(shù)學模型計算結果，結合鍋爐運行狀態(tài)，確定最佳吹灰頻率和不同負荷下的臨界污染潔凈因子，給出相應吹灰指令，控制相應吹灰器動作，實現(xiàn)鍋爐的智能吹灰。

2.智慧管理公共服務系統(tǒng)（ISS）

智慧管理公共服務系統(tǒng)（ISS）系統(tǒng)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎，集成電廠所有應用和數(shù)據(jù)，打破數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)對電廠各分系統(tǒng)的集中整體管控；建設“一個平臺，五個中心”，開展生產(chǎn)實時監(jiān)控和設備狀態(tài)檢修兩大業(yè)務，通過大數(shù)據(jù)、人工智能、專家系統(tǒng)等技術手段，進行深度學習和關聯(lián)分析，實現(xiàn)設備故障預警、風險狀態(tài)評估、科學規(guī)劃檢修策略等，全面推進電廠業(yè)務管理智能化的橫向協(xié)同。

（1）統(tǒng)一管理平臺

平臺基于公共信息模型、插件式的應用組件等技術，提供一體化的、便利的辦公平臺，提高工作效率與業(yè)務響應速度。管理平臺主要由數(shù)據(jù)平臺、算法平臺、智能工作臺、智能報表、移動應用組成。

①數(shù)據(jù)平臺。采用先進技術，建立標準化、企業(yè)級的數(shù)據(jù)接入與數(shù)據(jù)匯聚存儲、數(shù)據(jù)計算與分析、數(shù)據(jù)治理體系，實現(xiàn)電廠智慧管理平臺各類數(shù)據(jù)的標準化接入與數(shù)據(jù)匯聚，為公司智慧安全管理、智慧運行管理、智慧檢修管理、智慧經(jīng)營管理提供數(shù)據(jù)平臺支撐。

②算法平臺?；谥悄芄芸叵到y(tǒng)平臺框架，研究部署AI算法平臺并進行二次開發(fā)，通過數(shù)據(jù)挖掘、建模、預測工具，為運行人員提供特征管理、算法開發(fā)、模型訓練、模型自學習、服務管理、監(jiān)控等一站式算法服務，為業(yè)務應用提供算法支撐。

③智能報表平臺。智能報表支持跨系統(tǒng)間多源數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、標準化管理。按要求定時自動采集數(shù)據(jù)、自動計算，最終自動生成覆蓋生產(chǎn)及經(jīng)營管理的各類報表，減少人為干預，減少重復填報。智能報表支持對全廠指標數(shù)據(jù)的匯集，通過設置報表統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)可視化以及數(shù)據(jù)填報等功能，挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值。

④智能工作臺。智能工作臺通過對其他業(yè)務系統(tǒng)的整合，實現(xiàn)“人員集成、界面集成、流程集成、業(yè)務集成、消息集成”，為員工提供統(tǒng)一的信息資源訪問入口，提高辦公效率。

⑤移動應用。充分利用智能移動終端應用技術，及時處理待辦事件及現(xiàn)場突發(fā)事件，提高工作效率和管理水平，實現(xiàn)客戶服務流程的規(guī)范化、自動化和智能化，并加強現(xiàn)場作業(yè)指導和監(jiān)管。智能移動應用平臺支持信息掃描查詢、現(xiàn)場在線作業(yè)、工作過程監(jiān)控等。

（2）數(shù)據(jù)展示中心

①生產(chǎn)管理駕駛艙。主要反映公司生產(chǎn)運行情況、生產(chǎn)指標完成情況。主要包括廠用電率、發(fā)電量、發(fā)電進度、供電煤耗、負荷率、環(huán)保指標、缺陷數(shù)量、工單統(tǒng)計、點檢情況統(tǒng)計等相關數(shù)據(jù)的分析與展示。（如圖3所示）

一是性能計算。建立機組熱力設備及系統(tǒng)的性能數(shù)學模型，在線實時、準確地計算、分析、評價電廠技術經(jīng)濟指標和設備的性能指標，計算的結果輸出到實時/歷史數(shù)據(jù)庫中保存。包括全廠、機組和設備三級性能指標在線計算功能，實現(xiàn)機組全方位的性能在線監(jiān)測。同時，性能計算的結果也是進行優(yōu)化運行和控制、經(jīng)濟性分析以及操作指導等高級應用的基礎。

二是耗差分析。通過對機組運行中的關鍵參數(shù)進行實時監(jiān)督，運用熱經(jīng)濟診斷分析原理對影響機組熱經(jīng)濟性的運行參數(shù)、運行方式進行計算和分析，確定機組主、輔機設備及熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟狀況。運行人員根據(jù)耗差分析的結果及時地對工況進行調(diào)整或維修，使機組的運行熱經(jīng)濟性接近于最佳狀態(tài)。通過機組及廠級性能分析，為電廠高級管理人員提供決策輔助，實現(xiàn)運維及管理智能化。

三是智能對標。以電廠生產(chǎn)指標為分析對象，確立參與對標的指標體系及對比標桿，通過實際運行指標數(shù)據(jù)與標桿數(shù)據(jù)的對比分析，尋找差距，指導運行人員操作機組趨向最優(yōu)，提高機組運行效率及管理水平。

②安全管理駕駛艙。通過統(tǒng)計分析了解安全管理各項工作落實情況，反映電廠安全風險狀態(tài)。涵蓋連續(xù)安全運行天數(shù)、風險管控、三級教育培訓統(tǒng)計、工作票統(tǒng)計、隱患排查情況統(tǒng)計、隱患整改率等數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)。（如圖4所示）

③經(jīng)營管理駕駛艙。包括利潤、成本、電量、實時負荷、市場動態(tài)行情、連續(xù)安全運行天數(shù)、績效考核、對標排名等生產(chǎn)經(jīng)營核心指標集中展示。通過搭建可視化數(shù)字決策系統(tǒng)，全方位精準呈現(xiàn)、分析電廠經(jīng)營現(xiàn)狀、走勢，實現(xiàn)以指標實時完成值、完成率、發(fā)展趨勢等形式反映企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀。（如圖5所示）

（3）運行監(jiān)控中心

廠級生產(chǎn)實時監(jiān)控按用戶要求進行實時畫面組態(tài)，并使系統(tǒng)的生產(chǎn)模擬圖與各生產(chǎn)控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面一致。這些畫面包括機組DCS、水、煤、灰等所有實時監(jiān)控系統(tǒng)的畫面，所見信息與各實時監(jiān)控系統(tǒng)的畫面同步。同時還具有趨勢分析、過程回放、生產(chǎn)報表、啟停統(tǒng)計、超限統(tǒng)計等功能。

（4）巡檢管控中心

智能巡檢管控平臺基于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用“智能巡檢機器人+視頻監(jiān)控攝像機”技術手段，通過機器視覺分析、紅外熱成像等先進技術，開展算法訓練學習，抽取視頻圖像中關鍵有用信息，識別監(jiān)控畫面中的異常情況，并對異常情況發(fā)出報警，告知運行人員及時處理。巡檢機器人、智能攝像頭按照根據(jù)設備現(xiàn)場布置繪制的設備巡點檢路線圖定期自動完成巡點檢工作，實現(xiàn)電廠設備、環(huán)境全方位管控。按照既定模板自動形成巡點檢報表，判斷設備運行的健康水平，提供相應的維護、檢修建議，在平臺實現(xiàn)巡檢業(yè)務閉環(huán)。

（5）診斷維護中心

①設備知識平臺?；谠O備臺帳、技術標準、設備出廠說明書、工藝、流程、檢修文件包、風險庫等資料的學習，構建設備智能知識平臺，實現(xiàn)知識提取、知識圖譜構建、知識圖譜查詢以及知識圖譜推理，并支持基于自然語言交互的知識圖譜應用，為工作票填報、設備資料檢索業(yè)務管理提供知識基礎。

一是知識文庫。知識文庫對知識信息進行統(tǒng)一管理和服務，提供分類知識管理功能，通過對各類知識內(nèi)容包括法律法規(guī)、標準管理、規(guī)章制度、設備技術參數(shù)標準、設備巡檢標準、試驗項目標準、作業(yè)指導書、作業(yè)危險點及措施庫等進行分類及欄目管理和服務，實現(xiàn)對工作文檔、工作經(jīng)驗、工作資料、標準規(guī)范、政策法規(guī)等知識內(nèi)容的統(tǒng)一管理、應用和積累。

二是知識圖譜。根據(jù)安全生產(chǎn)管理業(yè)務知識設計知識圖譜，構建相關的數(shù)據(jù)模型，建立支持基于自然語言交互的知識圖譜應用，同時，以設備為中心，構建基于知識圖譜的相關應用。工作票辦票過程中基于圖譜中故障、風險點、安全措施等相關知識，提供填寫提示和輔助建議，為設備資料檢索業(yè)務管理提供支撐。

三是知識模型訓練。快速構建各類專業(yè)業(yè)務知識訓練語料，基于專業(yè)標注語料的處理模型訓練與優(yōu)化，支持分類模型訓練，主題詞模型訓練，中文分詞模型訓練，命名實體識別模型訓練。

②故障診斷與狀態(tài)評估。通過數(shù)據(jù)標記、機理建模、人工智能算法與專家知識結構化模型轉(zhuǎn)換，構建一系列專業(yè)模型，從而形成故障診斷中心。使用動態(tài)、實時、綜合的狀態(tài)評估方法，把設備狀態(tài)相關信息轉(zhuǎn)化為評估特征，引入科學的權重算法，建立動態(tài)評估體系。通過對電廠設備各種數(shù)據(jù)信息（如監(jiān)測的參數(shù)、使用狀況、當前的環(huán)境和工作條件、早先的試驗數(shù)據(jù)和歷史經(jīng)驗等）進行綜合分析，讓模型認知設備在不同工況下保持應有的狀態(tài)；通過模型的實時分析，并借助各種推理技術，采用對設備關鍵特征量的融合分析和數(shù)據(jù)驅(qū)動預警的方法，從多源多維數(shù)據(jù)中提取有效的特征量，動態(tài)輸出關鍵設備大量運行參數(shù)和狀態(tài)的健康基準曲線。當設備狀態(tài)偏離基準曲線時，及時發(fā)現(xiàn)劣化趨勢，并在趨勢變化異常時發(fā)出預警信號，提示生產(chǎn)運行、檢修維護人員做出及時響應。

通過數(shù)據(jù)處理技術與管理相融合的方式，對各系統(tǒng)的集成與融合梳理分析，以設備健康狀態(tài)評價支撐設備運維，搭建供領導決策的輔助決策中心，提高設備檢修的有效性、針對性。

為實現(xiàn)向基于數(shù)據(jù)分析、健康狀態(tài)驅(qū)動的設備狀態(tài)檢修模式轉(zhuǎn)型，在設備狀態(tài)評估的基礎上，增加經(jīng)濟性維度（包括維修成本、備品備件及價格），建立檢修決策矩陣，對各決策維度賦權計算，量化決策評估得分，按照分值給出檢修建議（包括設備正常、監(jiān)視帶病運行、擇機檢修以及立即檢修），進入檢修決策流程。

檢修維護人員結合設備風險因素和經(jīng)濟因素，優(yōu)化維修策略，改善維修計劃，合理安排檢修時機和內(nèi)容，解決過修欠修問題，降低檢修成本，力求以最小的經(jīng)濟代價及時發(fā)現(xiàn)并消除設備存在的風險與安全隱患，從而實現(xiàn)設備的預防性維護。

在積累經(jīng)驗之后，參考系統(tǒng)提供的部件診斷報告、設備狀態(tài)評估報告，以及其他系統(tǒng)提供的相關資料，電廠人員可進行檢修策略的優(yōu)化。如，檢修計劃的安排、檢修間隔的延長、檢修時間的縮短等。

（6）數(shù)字孿生建模中心

岳陽電廠開展的數(shù)字孿生電廠建設，是智慧電廠建設的重要組成部分。在數(shù)字孿生電廠的建設過程中，數(shù)字化移交是貫通基建期與運行期的重要環(huán)節(jié)，是數(shù)字化工程數(shù)據(jù)內(nèi)容的匯總與應用，是作為運行期數(shù)據(jù)倉庫的基礎，是電廠主數(shù)據(jù)系統(tǒng)的重要組成部分。

數(shù)字化移交的內(nèi)容主要包括三維模型、各專業(yè)設計內(nèi)容（圖紙及文字說明）、采購文檔（包括采購合同和設備廠家圖紙、施工文檔、設計變更及單體試驗驗收或分系統(tǒng)驗收的主輔機設備調(diào)試記錄）、四大管道焊口質(zhì)量驗收記錄等。

在設備模型拆解方面，對于關鍵主輔設備，以高精度三維模型、動畫、語音、文字、交互式操作等形式，進行設備的虛擬拆解和組裝，展示模型“從整到零，從零到整”的過程，實現(xiàn)對設備基本信息、結構組成、工作原理、標準操作等內(nèi)容的培訓。

在工藝流程仿真方面，根據(jù)PID圖和工況，模擬管道內(nèi)介質(zhì)流向、設備運行工況、閥門狀態(tài)等，在三維中展示設備及管線流向的動畫效果，達到工藝流程和設備原理的培訓目的。

創(chuàng)建四大管道和鍋爐廠范圍內(nèi)管道、設備的三維模型，構建四大管道焊縫三維模型，錄入設計焊縫數(shù)據(jù)、施工焊縫數(shù)據(jù)，對焊縫進行信息管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，實現(xiàn)焊縫的三維可視化管理。

3.智慧電廠基礎設施建設

（1）生產(chǎn)控制網(wǎng)

生產(chǎn)控制網(wǎng)由實時控制網(wǎng)絡（A/ B）、高級服務網(wǎng)絡（C網(wǎng)）和相關網(wǎng)絡設備、服務器設備及信息系統(tǒng)構成。信息系統(tǒng)主要包括：主輔網(wǎng)DCS系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、綜合審計系統(tǒng)和相關應用系統(tǒng)。生產(chǎn)控制網(wǎng)的設備和控制系統(tǒng)應按照等級保護要求分置于控制區(qū)（安全區(qū)I）和非控制區(qū)（安全區(qū)II），兩區(qū)之間由單向隔離網(wǎng)閘進行隔離。

（2）管理信息網(wǎng)

部署在管理信息大區(qū)，除作為內(nèi)部辦公網(wǎng)基礎網(wǎng)絡外，還與辦公無線網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)、集團局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互。

（3）工業(yè)無線網(wǎng)

采用i5GC下沉、頻率專享的獨立部署方式建設，構建獨立專網(wǎng)與外部隔離，提升5G專網(wǎng)的安全性。專網(wǎng)用戶使用獨立的頻段/專用DNN+切片接入園區(qū)內(nèi)網(wǎng)，提升專網(wǎng)內(nèi)部安全保障。同時打造5G+視頻安防、傳送帶視覺檢測、園區(qū)數(shù)據(jù)采集、機器人巡檢等一系列應用，以點帶面將模式與方案推廣到整個智能電力領域。

通過三個“專用”+三個“定制化”，打造完全隔離、高安全性、高可靠性、深度定制的面向5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全場景覆蓋的安全智慧電廠網(wǎng)絡。

三個“專用”：無線網(wǎng)絡，部署無線網(wǎng)專用基站，滿足電廠園區(qū)內(nèi)專用；核心網(wǎng)，部署精簡專用5G核心網(wǎng)，體積減小80%；容災部署，保障業(yè)務不中斷；頻率選擇，采用獨立專用頻率，保障與公網(wǎng)互不干擾，支持靈活的上下行配置。

三個“定制化”：網(wǎng)絡架構，端到端全獨立組網(wǎng)，具備完整的5G通信能力，與公網(wǎng)完全隔離；接入定制，辦公與工業(yè)控制隔離，UPF物理隔離+切片端到端保障定制的接入策略設計；終端定制，5G工業(yè)網(wǎng)關和5G模組定制，滿足電網(wǎng)多種工業(yè)設備接入。

依靠5G高帶寬、低時延、廣連接的能力，開展基于5G無線網(wǎng)絡通信的工業(yè)控制與視頻監(jiān)控的深度融合，在全廠區(qū)域室內(nèi)外實現(xiàn)5G無線網(wǎng)絡覆蓋，著力推進生產(chǎn)控制、廠區(qū)安全監(jiān)控和調(diào)度、設備點巡檢等典型應用場景的深度研究與應用。

四、主要創(chuàng)新點

（一）建設機組全系統(tǒng)、全工況的“三級智慧監(jiān)盤系統(tǒng)”。以人工智能和數(shù)據(jù)可視化方法，將“參數(shù)級、設備級、系統(tǒng)級”智能監(jiān)測信息進行特征分析、異常狀態(tài)評估診斷和可視化展現(xiàn)，實現(xiàn)全系統(tǒng)、全工況的趨勢預警、智能報警，實現(xiàn)少人值守。

（二）建設“全廠三維可視化主輔機設備診斷系統(tǒng)”。通過專家診斷數(shù)據(jù)建模，實現(xiàn)主、輔機設備全過程監(jiān)測、故障診斷、狀態(tài)檢修。

（三）建設“現(xiàn)場AI設備聯(lián)動系統(tǒng)”?；贗CS系統(tǒng)“泛在感知網(wǎng)絡”，實現(xiàn)設備遠程操作與視頻聯(lián)動、機器人遠程協(xié)同。以ICS智能中心為“大腦”，將全廠的機器人、智能攝像頭作為“手、腳、眼”，通過系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動，替代人工巡檢和操作。

（四）建立“定期工作自執(zhí)行”系統(tǒng)?；贒CS搭建定期工作邏輯，依托“泛在感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡”和“智能人機交換技術”實現(xiàn)定期工作的提醒、自動執(zhí)行、視頻聯(lián)動。

（五）建立全廠主機、重要輔機、關鍵設備智能故障診斷與健康預警平臺，主機及主要輔機、重要電氣設備采用無線實時物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測及故障預警診斷系統(tǒng)。

（六）實現(xiàn)對汽輪發(fā)電機組、重要輔機、重要電氣設備運行狀態(tài)的智能分析，完成故障自動診斷和故障預警，并自動給出運行指導建議及故障處理方案建議。

（七）建立電廠主要生產(chǎn)設備正常參數(shù)精準基因模型、異常特征模型、故障特征數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)新部件級診斷模型，實現(xiàn)高精密、高準確自動診斷。

（八）建立發(fā)電服務統(tǒng)一應用平臺。統(tǒng)一應用平臺集成電廠所有應用和數(shù)據(jù)，提供單點登錄、統(tǒng)一界面、快速訪問、個性化定制等功能，實現(xiàn)信息互通和知識共享。

（九）通過對電廠設備日常檢修管理和狀態(tài)檢修管理，包括對電廠設備的檢修計劃、檢修任務、檢修記錄、檢修評價等，提升電廠設備的可靠性和壽命。

（十）構建高水平的知識平臺，包含大量領域內(nèi)專家的知識和故障機理研究成果，在數(shù)據(jù)-狀態(tài)-結果三者間建立緊密、科學的聯(lián)系，推進診斷效率和質(zhì)量。

五、實施成效

（一）直接效益

1.提高機組發(fā)電效率

采用了先進控制算法和優(yōu)化控制系統(tǒng)，提高煤炭的燃燒效率，降低機組煤耗和耗汽率等，從而增加機組發(fā)電量，降低成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.提高設備可靠性

采用了智能化的監(jiān)測和管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，保證了設備的可靠性和穩(wěn)定性，從而提高了機組安全運行水平。

3.降低電廠運營成本

通過建立智慧管理平臺，提高電廠智慧化管理水平。通過狀態(tài)評估掌握設備健康狀況，制定科學合理的維護保養(yǎng)計劃，解決設備檢修不足和檢修過剩的問題，延長設備使用壽命，降低設備的維護和維修成本。

4.提高人員工作效率

通過自動化、信息化、智能化技術，優(yōu)化人力資源配置，提高工作效率，有效降低運行檢修人員的工作難度和強度。

（二）間接效益

1.帶動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

智慧電廠的建設和運營可以帶動煤炭采選、火電設備制造、建筑等相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)鏈的形成和優(yōu)化。

2.促進科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)

智慧電廠建設離不開先進的技術和設備支持，這需要企業(yè)不斷進行科技研發(fā)和創(chuàng)新。同時，智能發(fā)電平臺的建設也需要高素質(zhì)的人才，這可以促進人才的培養(yǎng)和就業(yè)。

3.提高國家的能源技術和國際地位

智慧電廠建設可以提高國家在能源領域的技術水平和國際地位，為國家的現(xiàn)代化建設做出重要貢獻。

（三）社會效益

1.有利于生態(tài)環(huán)境保護

智慧電廠高效的發(fā)電技術，減少了二氧化碳、粉塵、氮氧化物等污染物的排放，降低了對環(huán)境污染。

2.有利于科技創(chuàng)新和進步

智慧電廠建設離不開科技公司和高等院校的大力支持。建設過程中采用了包括大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能在內(nèi)的大量先進的信息技術，促進了電力行業(yè)整體的科技創(chuàng)新和進步，為未來能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定了良好基礎。

3.有利于提高市場競爭力

智慧電廠采用了先進的的技術和智能化系統(tǒng)，能夠更好地優(yōu)化能源調(diào)度和提高發(fā)電效率，提高了市場競爭力。

六、展望

未來，隨著技術的不斷進步，智慧電廠將會更加高效、環(huán)保、可靠，為人類帶來更加美好的未來。

今后，岳陽電廠將把實施科技項目《大型燃煤電站智慧企業(yè)建設關鍵技術研發(fā)與應用》作為貫徹落實集團總體發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐，在集團公司、各大科技企業(yè)、各大高等院校的大力支持下，進一步加大工業(yè)大數(shù)據(jù)分析和人工智能處理等一批先進信息技術的深度融合創(chuàng)新力度，賦能燃煤電站生產(chǎn)技術和管理業(yè)務創(chuàng)新，努力打造燃煤電站智慧建設典范，為行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型提供更多有益借鑒。

編輯/溫碧琳 統(tǒng)籌/簡單