蔡超

摘要：2015年5月，對(duì)應(yīng)德國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃和美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》和《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》。這標(biāo)志中國(guó)與其他國(guó)家一起開(kāi)始第四次工業(yè)革命時(shí)代。2016年3月，AlphaGo與李世石的圍棋大戰(zhàn)也點(diǎn)燃了人們對(duì)人工智能技術(shù)無(wú)限的想象。積極落實(shí)國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)指導(dǎo)意見(jiàn)，探索智能化技術(shù)在電廠中的應(yīng)用。京能高安屯燃?xì)怆姀S、國(guó)華高安屯燃?xì)怆姀S、大唐國(guó)際雷州電廠、華電土默特右旗電廠、國(guó)家電投普安電廠等一批新建項(xiàng)目都有許多積極的嘗試。這期間，也出現(xiàn)了諸如“智能電廠”、“智能化電廠”、“智慧電廠”和“數(shù)字化電廠”的諸多提法，反映出新概念的內(nèi)涵、外延在其發(fā)展初期需要通過(guò)討論、實(shí)踐而具化。

關(guān)鍵詞：關(guān)于智能化電廠建設(shè)的思考

1導(dǎo)言

隨著通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化電廠早已正式進(jìn)入實(shí)施階段，但數(shù)字化電廠的概念及發(fā)展至今無(wú)章可循，在數(shù)字化電廠發(fā)展方興未艾之際，智能化電廠依附工業(yè)4.0等概念悄然進(jìn)入公眾視野。

2智能化電廠的概念

第四次工業(yè)革命要解決問(wèn)題：生產(chǎn)力的進(jìn)一步升級(jí)和解放導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程、商業(yè)活動(dòng)復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性已經(jīng)超越人的分析優(yōu)化能力，需要依靠智能化技術(shù)代替人進(jìn)行復(fù)雜流程的管理、龐大數(shù)據(jù)的運(yùn)算、決策過(guò)程的優(yōu)化。第四次工業(yè)革命的核心在于智能化，最終目的是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)的高度整合，使系統(tǒng)像人一樣思考和協(xié)同工作。由此推論，智能化電廠要體現(xiàn)以下三個(gè)方面的價(jià)值或目標(biāo)：1）讓設(shè)備原不可見(jiàn)的隱患得以顯現(xiàn)，從而能夠使設(shè)備更加高效、節(jié)能、持久的運(yùn)行；2）讓機(jī)器更多的代替人，讓人的工作更加簡(jiǎn)單；3）讓電廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程更加透明、協(xié)同，管理流程體系更加靈活、有效。圍繞這三個(gè)目標(biāo)，智能化電廠建設(shè)離不開(kāi)智能感知、智能控制和智能管理三個(gè)維度的工作，而貫穿著三個(gè)維度的是以工業(yè)大數(shù)據(jù)分析為核心的數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)造理念。按照行業(yè)最新定義，智能化電廠是指在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能的傳感與執(zhí)行、控制和管理等技術(shù)，達(dá)到更安全、高效、環(huán)保運(yùn)行，與智能電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)的發(fā)電廠?！爸悄茈姀S”與“智慧電廠”概念的對(duì)比：智慧是人獨(dú)有的自然屬性，智能是模仿人的智慧而發(fā)展的技術(shù)流派。智慧是自然的，智能是人工的?！爸悄芑姀S”與“智能電廠”概念的對(duì)比：“智能電廠”是電廠發(fā)展內(nèi)在需求和終極目標(biāo)；“智能化電廠”與其相比，強(qiáng)調(diào)了逐步進(jìn)化和演化的建設(shè)過(guò)程?！皵?shù)字化電廠”概念定義有二：狹義的定義指電廠物理對(duì)象信息的數(shù)字化采集、存儲(chǔ)、處理以及輸出，使電廠信息的占有和應(yīng)用打破空間和時(shí)間的某些限制，并使信息的應(yīng)用效益達(dá)到最大化。廣義的定義（必應(yīng)網(wǎng)典）通過(guò)對(duì)電廠物理和工作對(duì)象的全生命周期量化、分析、控制和決策，提高電廠價(jià)值的理論和方法。將電廠所有信號(hào)數(shù)字化、所有管理的內(nèi)容數(shù)字化，然后利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可靠而準(zhǔn)確的數(shù)字化信息交換、跨平臺(tái)的資源實(shí)時(shí)共享，進(jìn)而利用智能專家系統(tǒng)提供各種優(yōu)化決策建設(shè)，為機(jī)組的操作提供科學(xué)指導(dǎo)。狹義的“數(shù)字化電廠”強(qiáng)調(diào)對(duì)信息數(shù)字化采集、存儲(chǔ)、處理方式。因此，數(shù)字化是基礎(chǔ)，智能化是發(fā)展。廣義的定義與“智能化電廠”核心理念并無(wú)差異?！爸悄芑姀S”與廣義“數(shù)字化電廠”相比，前者更多的著眼未來(lái)，強(qiáng)調(diào)建設(shè)方向和目標(biāo)；后者更多地立足現(xiàn)在，強(qiáng)調(diào)對(duì)現(xiàn)有新技術(shù)、新產(chǎn)品、新理念的應(yīng)用。

3智能電廠的發(fā)展及趨勢(shì)

對(duì)于智能電廠的發(fā)展預(yù)測(cè)會(huì)經(jīng)過(guò)以下3個(gè)階段：

3.1大量的新建及投運(yùn)電廠在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備中大量采用智能化的設(shè)備，在此階段各種智能化設(shè)備百家爭(zhēng)鳴，電廠的數(shù)字化信息量提升到新的高度。在此基礎(chǔ)上建立廠級(jí)云計(jì)算中心。云數(shù)據(jù)中心是智能化電廠的支撐平臺(tái)，可靠高效的數(shù)據(jù)中心是確保電廠各業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。云數(shù)據(jù)中心是智能化電廠的網(wǎng)絡(luò)控制中心、安全監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)管理中心、應(yīng)用服務(wù)中心。數(shù)據(jù)中心包括機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)、支撐平臺(tái)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等內(nèi)容。根據(jù)云數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)，建立大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)已有的數(shù)據(jù)（靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等）進(jìn)行分析，尋找各獨(dú)立的數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，建立各類數(shù)據(jù)之間的評(píng)價(jià)體系，預(yù)測(cè)電廠設(shè)備、工藝系統(tǒng)、優(yōu)化方式的優(yōu)化趨勢(shì)和劣化趨勢(shì)，從而提出優(yōu)化建議或預(yù)測(cè)性報(bào)警。通過(guò)整合電廠管理信息系統(tǒng)各模塊功能形成一體化的智慧管理平臺(tái)，該平臺(tái)首先建立在底層數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)上，整合了常規(guī)電廠管理信息系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)常規(guī)管理、資產(chǎn)管理、人力和財(cái)務(wù)管理等，并進(jìn)行豐富與擴(kuò)充，增加了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化管理系統(tǒng)、智能設(shè)備管理系統(tǒng)、在線仿真系統(tǒng)等智能管理模塊，最終向決策支持系統(tǒng)提供決策支持信息，從而提高電廠管理系統(tǒng)的智能化水平。平臺(tái)中的特色管理功能主要包括資產(chǎn)管理、故障預(yù)警與診斷分析以及決策支持系統(tǒng)等。該階段以滿足電廠自身需求為目標(biāo)，充分整合各類新型技術(shù)，將電廠打造為高效、環(huán)保、先進(jìn)的智能電廠個(gè)體。

3.2經(jīng)過(guò)第1階段的實(shí)踐，智能電廠作為一個(gè)個(gè)體存在，通過(guò)各種優(yōu)化模塊及先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，人工智能深度學(xué)習(xí)軟件在不斷地模仿各類運(yùn)行工況中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修正、優(yōu)化、完善各類控制算法，降低了電廠的煤耗、廠用電率等一系列重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在這階段，電廠的運(yùn)行模式得到了極大的增強(qiáng)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的深度學(xué)習(xí)，電廠的人工智能控制已經(jīng)逐步取代運(yùn)行人員，常規(guī)運(yùn)行操作人員已經(jīng)縮減至有限的幾人。此外，各大發(fā)電集團(tuán)對(duì)于旗下的智能電廠的發(fā)展現(xiàn)狀有了統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，并逐步建立完善智能電廠的管理制度，統(tǒng)一各智能電廠重要系統(tǒng)的軟硬件，并在集團(tuán)內(nèi)部建立更快、更強(qiáng)的云計(jì)算中心和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析系統(tǒng)，對(duì)各廠的工況進(jìn)行深度模擬學(xué)習(xí)，比對(duì)各廠的運(yùn)行情況，分析海量的數(shù)據(jù)來(lái)建立更優(yōu)化的算法和更精確的電廠數(shù)學(xué)模型，并將這些優(yōu)化信息不斷傳送到廠級(jí)管理決策系統(tǒng)，更好地為各廠服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)了由集團(tuán)指揮廠的協(xié)調(diào)運(yùn)行功能，為后續(xù)電廠作為能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)接入能源互聯(lián)網(wǎng)提供先決條件。

3.3經(jīng)過(guò)前2個(gè)階段的發(fā)展和完善，電廠作為能源互聯(lián)網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)真正融入智能電網(wǎng)中，通過(guò)各集團(tuán)公司統(tǒng)一門(mén)戶網(wǎng)站與智能電網(wǎng)更好地匹配適應(yīng)，借助電力交易平臺(tái)實(shí)現(xiàn)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，多元化的售電主體將向社會(huì)資本敞開(kāi)電力配售市場(chǎng)窗口。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，將更加有益于完善電力市場(chǎng)秩序，更好地為用電客戶服務(wù)。在此階段后期，智能電廠通過(guò)人工智能深度學(xué)習(xí)軟件模擬了大量運(yùn)行及檢修人員的多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展出類似于人類思維的智慧，為實(shí)現(xiàn)智能電廠向智慧電廠的升級(jí)打下基礎(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

智能化電廠建設(shè)涉及電廠的基建和運(yùn)營(yíng)全過(guò)程，是一項(xiàng)綜合性、全局性、長(zhǎng)期性的系統(tǒng)工程。期建設(shè)方案應(yīng)以提升電廠可靠性、經(jīng)濟(jì)性、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能和環(huán)保運(yùn)行水平為目標(biāo)，堅(jiān)持實(shí)效性與前瞻性、安全性與開(kāi)放性、新技術(shù)應(yīng)用與管理創(chuàng)新相結(jié)合，以保證建設(shè)取得長(zhǎng)久實(shí)效。