摘要：傳統(tǒng)供電單位的數(shù)字化改革是實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、減排，提高競(jìng)爭(zhēng)力的重大舉措。發(fā)電是能源浪費(fèi)較為嚴(yán)重的一項(xiàng)工作，對(duì)此，研究人員不斷對(duì)電廠發(fā)電能源利用率低的問(wèn)題進(jìn)行研究。本文就數(shù)字化電廠建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，通過(guò)分析這些技術(shù)，推測(cè)數(shù)字化電廠的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化電廠;電廠建設(shè);發(fā)展

無(wú)論是民用電力還是商用電力都離不開(kāi)發(fā)電廠的電力供應(yīng)。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展成熟與萬(wàn)物互聯(lián)概念的提出，我國(guó)供電廠正在進(jìn)行不同程度的數(shù)字化改革，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與技術(shù)的自動(dòng)化、管理與決策的智能化，進(jìn)而提高單位時(shí)間電力供應(yīng)量和能源的利用效率。本文通過(guò)介紹數(shù)字化電廠的構(gòu)成與特點(diǎn)、電廠數(shù)字化過(guò)程中常用技術(shù)，對(duì)建設(shè)電廠數(shù)字化智能系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行研究與展望。

一、數(shù)字化電廠的構(gòu)成與特點(diǎn)

電廠進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)，需要先將電廠內(nèi)原始數(shù)據(jù)資料轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息存入電子設(shè)備，對(duì)廠內(nèi)工作人員進(jìn)行信息化編制，然后借助目前發(fā)達(dá)的信息技術(shù)構(gòu)建快捷高效、實(shí)時(shí)可靠的線上交流和信息共享，并通過(guò)第三方軟件或企業(yè)自主研發(fā)的管理系統(tǒng)分析歷史記錄并指導(dǎo)未來(lái)工作、優(yōu)化并固化廠內(nèi)工作流程?；谛屡d的數(shù)字信息技術(shù)，廠內(nèi)各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)及發(fā)電所需信息均可保存為信息化數(shù)據(jù)，并且全部數(shù)據(jù)能夠通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)快速傳輸和實(shí)時(shí)同步，以及通過(guò)權(quán)限分級(jí)增強(qiáng)信息的保密性。通過(guò)總體系統(tǒng)中設(shè)置專屬模塊來(lái)滿足實(shí)時(shí)信息傳輸需求，設(shè)置其他專屬模塊完成權(quán)限分級(jí)管理，能夠?qū)㈦姀S管理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化的方式升級(jí)為現(xiàn)代化高效生產(chǎn)管理。圖一表現(xiàn)了電廠數(shù)字化系統(tǒng)的功能構(gòu)成，橫向觀察可明顯得出，電廠內(nèi)部各大主要部門(mén)通過(guò)信息技術(shù)串聯(lián)起來(lái)，可以使工作溝通更加及時(shí)、工作流程更加精簡(jiǎn);通過(guò)觀察系統(tǒng)層次可知，數(shù)字化電廠能夠?qū)崿F(xiàn)各大管理系統(tǒng)分層分級(jí)的有機(jī)結(jié)合，使系統(tǒng)穩(wěn)定性更強(qiáng)，層次更加清晰，更易于維護(hù)。此外，電廠的數(shù)字化改革還有通過(guò)流程優(yōu)化以及智能分析降低了工作的出錯(cuò)率，使技術(shù)人員擺脫了簡(jiǎn)單重復(fù)工作，降低了因不合理規(guī)劃導(dǎo)致的原材料浪費(fèi)，促進(jìn)了發(fā)電工作流程的迭代。

二、數(shù)字化電廠主流應(yīng)用技術(shù)

（一）分布控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)（以下稱為DCS）是一種功能全面、可靠性及魯棒性強(qiáng)以及操作難度友好的控制系統(tǒng)，目前常見(jiàn)于大、中型供電單位的機(jī)爐控制中。這組模塊可有效實(shí)現(xiàn)爐膛內(nèi)部參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而保證其安全性。隨著這項(xiàng)技術(shù)更新迭代，能夠?qū)崿F(xiàn)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)提供給上層結(jié)構(gòu)。第四代及其以后的DCS中還集成了總線控制子模塊及其應(yīng)用接口，并可兼容基于不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。

DCS作為一項(xiàng)成熟完善、高兼容性的電廠機(jī)爐控制系統(tǒng)，也存在著一些局限性：如DCS數(shù)據(jù)采集容量難以滿足大型發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)整體控制所需的數(shù)據(jù)采集規(guī)模;系統(tǒng)開(kāi)發(fā)廠商之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，導(dǎo)致不同來(lái)源的DCS兼容性極差;DCS的接口技術(shù)仍為硬接線技術(shù)，線體的損壞和更換以及備用導(dǎo)致的結(jié)果是配置冗余。

（二）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（以下稱為FCS）技術(shù)是支撐電廠數(shù)字化的基礎(chǔ)技術(shù)，也是一項(xiàng)綜合性核心管理技術(shù)。在各電廠數(shù)字化技術(shù)更新迭代的過(guò)程中，F(xiàn)CS通過(guò)對(duì)采集的基礎(chǔ)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠分析得出整體系統(tǒng)的鏈路狀況，實(shí)現(xiàn)同步控制。FCS技術(shù)的核心原理是在保障系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)的同時(shí)，統(tǒng)籌管控各種底層設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)日常運(yùn)行的高效性。

FCS技術(shù)為數(shù)字化電廠帶來(lái)更高的自動(dòng)化程度。FCS技術(shù)的設(shè)計(jì)仍在不斷優(yōu)化迭代，在保留核心用途的基礎(chǔ)上，不斷增加實(shí)用功能，優(yōu)化用戶體驗(yàn)，以下是幾點(diǎn)可行的優(yōu)化方向：

首先，技術(shù)應(yīng)不斷增強(qiáng)兼容性和靈活性，根據(jù)不同環(huán)境調(diào)整相應(yīng)變量，技術(shù)人員可結(jié)合電廠內(nèi)部具體情況，自主選擇變量與調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)調(diào)試使系統(tǒng)更加貼合電廠內(nèi)部的實(shí)際需求，通過(guò)底層設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)及時(shí)分類分析并將有效信息更新至系統(tǒng)里，充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的時(shí)效性，目前，在分散控制系統(tǒng)發(fā)展至第四代以后，F(xiàn)CS技術(shù)開(kāi)始集成于與分散控制系統(tǒng)設(shè)備之中，并能夠兼容不同的設(shè)備協(xié)議。

其次，系統(tǒng)可升級(jí)優(yōu)化遠(yuǎn)程設(shè)備接口技術(shù)。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)有效結(jié)合，便于技術(shù)人員對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)調(diào)整，以及在問(wèn)題發(fā)生時(shí)能及時(shí)反饋和解決。再次，系統(tǒng)加密技術(shù)也可優(yōu)化，以增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。

最后，可同步提升系統(tǒng)管控的底層設(shè)備性能，提高整體智能化程度，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可開(kāi)發(fā)更匹配管理系統(tǒng)的智能化設(shè)備。

（三）管理信息系統(tǒng)

信息的智能化儲(chǔ)存、分類及管理離不開(kāi)管理信息系統(tǒng)（下稱MIS）技術(shù)。MIS技術(shù)特點(diǎn)是依靠網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，對(duì)供電廠內(nèi)一些業(yè)務(wù)部門(mén)乃至供電廠整體信息進(jìn)行管理調(diào)控，按照覆蓋位置分為主機(jī)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)模塊。

根據(jù)最新數(shù)據(jù)，多數(shù)供電廠雖然對(duì)MIS技術(shù)加以應(yīng)用，但是覆蓋業(yè)務(wù)不多，一般只用于輔助財(cái)務(wù)系統(tǒng)管理、生產(chǎn)工作調(diào)配等，因此廠內(nèi)MIS的應(yīng)用范圍有待拓展。隨著電廠規(guī)模的逐漸擴(kuò)大和現(xiàn)代化技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)MIS的架構(gòu)及功能逐漸難以支撐電廠的現(xiàn)代化發(fā)展。將企業(yè)資源計(jì)劃作為子系統(tǒng)集成到MIS中，為MIS技術(shù)添加了諸如競(jìng)標(biāo)輔助決策、成本模擬估算等現(xiàn)代化功能。

三、電廠數(shù)字化發(fā)展展望

（一）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的綜合應(yīng)用

數(shù)據(jù)信息的共享和權(quán)限分級(jí)管理是實(shí)現(xiàn)電廠高效信息管理、數(shù)據(jù)整合分析實(shí)現(xiàn)的基本思路。數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是電廠數(shù)字化的一大基礎(chǔ)工作，是能夠?qū)崿F(xiàn)信息分類管理、文件在線瀏覽和信息平臺(tái)搭建的前提工作，前期數(shù)據(jù)庫(kù)的層次構(gòu)件合理可靠，后期數(shù)據(jù)的調(diào)用將更具有可靠性。數(shù)據(jù)庫(kù)的及時(shí)更新及定期維護(hù)，是保持信息調(diào)用效率的關(guān)鍵。經(jīng)調(diào)查，大部分高度數(shù)字化的電廠仍不同程度上沒(méi)有完成各類工作項(xiàng)目資源有機(jī)整合，只是簡(jiǎn)單的資源上傳與共享。通過(guò)對(duì)SQL等數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的應(yīng)用與設(shè)置，能提高資源整合的效果效率。另外，軟件接口技術(shù)的更新迭代也十分重要，將二維平面圖、三維裝配體等與相關(guān)底層設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)有效結(jié)合，從而提高數(shù)據(jù)信息查詢的直觀性。供電企業(yè)還應(yīng)結(jié)合自身建設(shè)情況與組織結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)部門(mén)間的設(shè)計(jì)協(xié)同，加快信息分配利用的速率，保持信息同步。

（二）軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化

數(shù)字化電廠未來(lái)的發(fā)展，離不開(kāi)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)思路的更新。優(yōu)化系統(tǒng)不僅要減少程序運(yùn)行bug，提高系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效率，還要通過(guò)分析實(shí)際功能需求，使系統(tǒng)軟件更具目的性、專業(yè)性，能夠更快響應(yīng)、更智能性解決電廠常見(jiàn)專業(yè)問(wèn)題。應(yīng)用軟件的針對(duì)性與專業(yè)性設(shè)計(jì)，離不開(kāi)更高級(jí)的軟件邏輯規(guī)劃。從實(shí)際設(shè)計(jì)流程出發(fā)，軟件的優(yōu)化程度取決于設(shè)計(jì)者的個(gè)人能力，企業(yè)應(yīng)招收更加優(yōu)秀的軟件設(shè)計(jì)人員或?qū)?nèi)部設(shè)計(jì)人員進(jìn)行培訓(xùn)考核。軟件設(shè)計(jì)人員還應(yīng)充分了解電廠內(nèi)部具體需求，結(jié)合軟件的科學(xué)性要求、實(shí)用性要求、整體協(xié)調(diào)性要求等因素，通過(guò)對(duì)廠內(nèi)歷史數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)解決具體相應(yīng)問(wèn)題的軟件功能。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，數(shù)字化電廠的建設(shè)離不開(kāi)企業(yè)對(duì)數(shù)字化概念的認(rèn)知與智能化決策輔助的理解。電廠實(shí)行全面數(shù)字化的核心訴求是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及信息管理技術(shù)等解決傳統(tǒng)電廠內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)冗余、工作協(xié)同能力弱、能源利用率低、污染排放不規(guī)范等現(xiàn)狀。只有充分引入數(shù)字化技術(shù)，才能解決現(xiàn)有問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電廠的綜合效益提升和綠色可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]燕辰凱.建設(shè)數(shù)字化電廠的思考[J].能源與節(jié)能，2014（01）：53-56.

[2]張學(xué)孟，劉智銘.數(shù)字化電廠建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展[J].廣東電力，2012，25（09）：35-39+46.

[3]薛鳴，余波.淺談數(shù)字化電廠建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展[J].科技風(fēng)，2018（32）：174-175.

作者簡(jiǎn)介：

曹煜（1971，3-），男，民族：漢，學(xué)歷：碩士 ，單位：西門(mén)子電站自動(dòng)化有限公司，研究方向：儀表控制，電機(jī)電力，職稱：高級(jí)工程師，職務(wù)：項(xiàng)目經(jīng)理