吳曉珊

（中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100028）

0 引言

在國家政策的引導下，氣電集團認真貫徹數字化轉型戰(zhàn)略部署，提升管控能力、促進降本增效、防范安全生產和經營管理重大風險，推動業(yè)務模式創(chuàng)新發(fā)展。建設智能感知執(zhí)行、智能控制優(yōu)化、智慧管理決策的電力板塊統(tǒng)一信息系統(tǒng)，支撐電力業(yè)務管理模式創(chuàng)新，是打通企業(yè)信息壁壘、完成數據聯(lián)通、形成管理閉環(huán)，實現(xiàn)“智慧電廠”建設要求最重要的一步[1-2]。

1 智慧電廠發(fā)展歷程

國內當前主流觀點認為國內發(fā)電行業(yè)基本建成數字電廠（三維結合數字檔案）和局部的智慧應用（如巡檢機器人等）[3-4]，但完成了這類自動化或者信息化技術實施的電廠，并不能稱之為智慧電廠。智慧電廠是在電廠實現(xiàn)系統(tǒng)集成和數據采集基礎上，采用各種新技術建設支撐電力業(yè)務新運營模式的統(tǒng)一信息技術平臺，從而使得電廠在各種環(huán)境和條件下都能更加安全、經濟和環(huán)保運行。智慧電廠的演變過程包括自動化電廠、數字化電廠、智能電廠和智慧電廠四個階段[5]。

（1）自動化電廠階段。自動化電廠階段主要是使用效率更高的流水線和自動化電氣設備，以DCS系統(tǒng)為代表，代替了大量人力勞動，重工業(yè)得到發(fā)展[6]。

（2） 數字化電廠階段。該階段通過前期原始數據積累，與其余電廠信息系統(tǒng)集成，形成邏輯清晰的數據池，以保證后期運行期間的數據還原脈絡清晰，是智慧電廠建設的根基。

（3）智能電廠階段。該階段在系統(tǒng)集成，數據池積累的基礎上，實現(xiàn)電廠設備的智能控制，經過數據分析實現(xiàn)設備的啟停、控制等操作[7]。

（4）智慧電廠階段。在實現(xiàn)智能控制的基礎上，智慧電廠階段則主要進行數據建模、機器學習等智能分析，將大幅度提升電廠實時分析、控制和決策水平。

2 國內外研究現(xiàn)狀

國內外先進電力企業(yè)智慧電廠多朝著“自動控制、性能尋優(yōu)、統(tǒng)一運營、安全生產、輔助決策”四個方向發(fā)展。

沙特Rya電廠建設了完善的數據體系，實現(xiàn)了電廠運營的透明化，并運用預警、診斷、設備評估分析等智能化應用，顯著降低運營成本[8]。其中檢修工作量減少25%，年度維修費用節(jié)省200萬，年度運行費用節(jié)省120萬，備品備件優(yōu)化減少34.7萬。

澳大利亞Origin公司遠程運營中心，實現(xiàn)包括燃氣發(fā)電在內的多種發(fā)電形式、多種參股管理模式、多種網絡接入條件的電廠的遠程協(xié)調運行。整合多種發(fā)電模式的電廠包括燃氣發(fā)電、風力發(fā)電、燃煤發(fā)電等，實現(xiàn)不同網絡接入條件、不同股東結構發(fā)電公司的復雜管理與協(xié)調，無人/少人值守機組，遠程檢維修指導，預警和風險分析[9-10]。

華潤電力通過CSASS系統(tǒng)，提供優(yōu)化運行方案和集中運營決策支持，建設了與實際生產緊密結合的遠程運營中心。實現(xiàn)對電廠全方位在線分析與診斷，集團級火電機組技術監(jiān)控、自動優(yōu)化、高級診斷等，形成統(tǒng)一的模型庫等，實現(xiàn)與燃料管控、售電云系統(tǒng)的對接[11-12]。

大唐泰州熱電公司實現(xiàn)了智能機器人巡檢、三維虛擬電廠、故障診斷、人臉識別，為集團遠程診斷中心，提供信息支持和智能決策[13-14]。實現(xiàn)燃機啟動并網時間減少50%，用電率和天然氣消耗降低，排放物遠低于行業(yè)環(huán)保要求，實現(xiàn)電廠智慧化運營。

3 智慧電廠特征

智慧電廠的本質就是借助新興技術，以信息化支撐業(yè)務變革創(chuàng)新，促進電廠全面感知、安全環(huán)保、經濟運行、協(xié)同運營、科學決策的規(guī)劃和建設。主要是圍繞以下四點進行：

（1）經濟運行：降低檢維修成本；引進尋優(yōu)系統(tǒng)，降低機組運行成本；實現(xiàn)運行參數優(yōu)化，降低機組能耗，確保機組運行處于最優(yōu)工況[15]。

（2）協(xié)同與共享：進行電力監(jiān)測數據匯集，提供企業(yè)內部設備遠程智慧監(jiān)測診斷服務，形成服務共享模式；綜合評估發(fā)電成本，促進管理協(xié)同。

（3）安全生產：建立故障知識庫，形成故障治理方案，提高故障排查效率；建立檢維修模型和設備健康指標模型，提高檢維修工作效率。

（4）輔助分析與決策：通過對電廠成本和利潤的動態(tài)統(tǒng)計和分析，重點研究燃料成本和電價、電量等的關聯(lián)關系，形成月度成本和利潤綜合分析，為經營決策提供依據[16]。

4 智慧電廠頂層設計

智慧電廠頂層設計總體遵循“三步走”的策略開展工作，主要分為現(xiàn)狀調研及需求分析、藍圖設計、實施路線圖規(guī)劃三個階段，最終形成智慧電廠頂層設計，以指導企業(yè)智慧電廠信息化建設，推動電力板塊轉型升級。

圖1 總體規(guī)劃方法論

基于電廠數據，以企業(yè)生產云為基礎，通過統(tǒng)一技術平臺完成對生產業(yè)務數據和安全信息監(jiān)控數據的采集。建設智慧電廠綜合運營技術平臺，對數據進行標準管理和分析；通過基礎IT管理技術搭建業(yè)務邏輯模型，最終實現(xiàn)如圖所示四大應用建設。

圖2 智慧電廠綜合運營技術平臺

4.1 綜合運營技術平臺

綜合運營技術平臺主要基于統(tǒng)一的數據服務架構，提供統(tǒng)一的遠程IT服務，包括統(tǒng)一數據清洗、數據填充、大數據及實時數據存儲與管理功能；也包括權限、流程、BI等傳統(tǒng)IT業(yè)務中間件以及實時數據、數據融合、測點與設備管理等專業(yè)化的服務與組件。

4.2 性能分析與優(yōu)化

性能分析與優(yōu)化應用主要基于大數據分析技術手段對各類數據進行挖掘分析，實現(xiàn)機組綜合全工況分析，結合負荷，價格、能耗等數據進行機組運行自動尋優(yōu)，通過控制水平提升機組實際運行過程中的熱效率。通過運維專項，降低耗材費用和電廠自用電率。

4.3 機群統(tǒng)一監(jiān)管

機群統(tǒng)一監(jiān)管應用主要基于集中式的電力智能分析環(huán)境，面向機群運營，實現(xiàn)一體化數據分析。建立機群統(tǒng)一監(jiān)管，包括機群技術綜合管理、機群調度綜合管理和機群經營綜合管理三類應用，強化事業(yè)部對各電廠的集中管控力度，提高綜合運營水平，提升板塊競爭實力。

4.4 設備可靠性維護

設備可靠性維護應用主要基于預知監(jiān)測、預知維修的主動設備管理理念，利用基建期積累的機組數據，借助模型分析、機器學習等工具，建設設備全狀態(tài)監(jiān)測功能，實現(xiàn)智能診斷預警，自動生成相應的檢維修任務，實現(xiàn)預測性維修，形成設備維修閉環(huán)管理。

4.5 安全生產管理

基于主動安全管控理念，依托5G技術，建設現(xiàn)場安全融合管理系統(tǒng)、視頻智能分析、兩票融合聯(lián)動應用、VR仿真培訓及節(jié)能環(huán)保管理于一體的應用，可提前發(fā)現(xiàn)和排除廠區(qū)安全隱患，提升電廠智能管控水平，做到生產行為可記錄、可追溯、可量化，滿足“事前預防、事中控制”。

5 結語

為積極應對電力體制改革、電價競價上網削弱盈利能力等挑戰(zhàn)，抓住數字化發(fā)展和“3060”碳達峰、碳中和等能源升級的歷史性機遇，開展智慧電廠建設探索，推進傳統(tǒng)業(yè)務智慧化運營，構建成橫向聯(lián)通、縱向貫通、內外融通數字化體系，提升企業(yè)管控能力、促進降本增效，為電力業(yè)務高質量發(fā)展貢獻信息化價值。