高耀巋，王 林，高海東，周俊波，昌 鵬，侯玉婷，李 華，郭彥君

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054； 2.華能秦煤瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司，江西 贛州 341100）

現(xiàn)階段，能源短缺、環(huán)境污染、氣候變化是人類面臨的共同難題，新能源替代與傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)型是解決未來(lái)能源供應(yīng)的有效途徑[1-2]。2021年3月，“十四五”規(guī)劃綱要中明確要求建設(shè)智慧能源體系，即“推動(dòng)煤礦、油氣田、電廠等智能化升級(jí)，開(kāi)展用能信息廣泛采集、能效在線分析，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)、多能協(xié)同互補(bǔ)、用能需求智能調(diào)控”[3]。

能源工控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“十四五”規(guī)劃智慧能源目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)能源工控系統(tǒng)已日益成熟，成功打破了國(guó)際壟斷地位[4]。然而，現(xiàn)階段的能源工控系統(tǒng)還無(wú)法滿足“十四五”規(guī)劃對(duì)智慧能源的建設(shè)要求。為此，“十四五”規(guī)劃針對(duì)智能制造，明確要求“重點(diǎn)研制分散式控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等工業(yè)控制裝備，突破先進(jìn)控制器”，能源工控系統(tǒng)的智能化是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。

2017年，華北電力大學(xué)劉吉臻院士指出火電廠的智能化應(yīng)由安全可靠性和應(yīng)用功能相統(tǒng)一的智能控制系統(tǒng)（intelligent control system，ICS）和智能服務(wù)系統(tǒng)（intelligent service system，ISS）來(lái)實(shí)現(xiàn)，并表明ICS應(yīng)具有自趨優(yōu)、自學(xué)習(xí)、自恢復(fù)、自適應(yīng)、自組織的特征[5]。截至目前，國(guó)內(nèi)各大企業(yè)和科研單位已針對(duì)ICS展開(kāi)了廣泛的研究，研究?jī)?nèi)容涉及體系結(jié)構(gòu)[6-7]、功能架構(gòu)[8]、關(guān)鍵技術(shù)[8-10]等多個(gè)方面。然而，這些研究?jī)?nèi)容是零散的、非系統(tǒng)化的，尤其在功能架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)方面，各應(yīng)用功能模塊間是孤立的，相互關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，信息流動(dòng)過(guò)程不明確，并缺乏有效的協(xié)作機(jī)制。甚至部分論文將管理內(nèi)容涵蓋進(jìn)來(lái)，大量堆疊“云、大、物、移、智”的概念，造成ICS和ISS界限模糊不清，嚴(yán)重影響了ICS的健康發(fā)展。

本文從火電廠的實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，基于ICS應(yīng)用功能對(duì)數(shù)據(jù)、算法、算力的要求，在分散控制系統(tǒng)（distributed control system，DCS）的基礎(chǔ)上，拓展了ICS的硬件及網(wǎng)絡(luò)；基于應(yīng)用功能的根本目標(biāo)、連接關(guān)系以及信息流動(dòng)過(guò)程，提出了ICS的功能架構(gòu)；在該功能架構(gòu)下，細(xì)化了火電廠智能控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，為火電廠智能控制系統(tǒng)建設(shè)提供依據(jù)。

1 智能控制系統(tǒng)的體系架構(gòu)

1.1 硬件及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖1為火電廠ICS的硬件及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。由圖1可見(jiàn)，ICS包含了DCS已有的硬件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如I/O模件、控制器（DPU）、人-機(jī)交互站（MMI）、I/O級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)、控制級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)等。同時(shí)拓展了智能傳感器、智能控制器、高性能服務(wù)器（包括智能計(jì)算服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、智能分析服務(wù)器）、智慧人-機(jī)接口、大數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)等，以滿足ICS對(duì)關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量、智能化控制、復(fù)雜計(jì)算、海量數(shù)據(jù)存取、大數(shù)據(jù)分析、人工智能訓(xùn)練學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)高速交互的需求。

圖1 火電廠ICS的硬件及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) Fig.1 System architecture of ICS in thermal power plant

智能傳感器一般由傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、人機(jī)接口、通信接口、電輸出子系統(tǒng)、電源單元等構(gòu)成[11]。它除了具有普通傳感器的測(cè)量功能外，還具有一些附加功能，如組態(tài)，調(diào)整和整定，自測(cè)試、診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)，外部過(guò)程控制，趨勢(shì)記錄和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。同時(shí)還具有高可靠性，能夠適應(yīng)電站煤廠、爐膛、煙道等復(fù)雜惡劣運(yùn)行環(huán)境，為ICS提供準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)來(lái)源。

智能控制器一般由微處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸入接口、通信接口、控制功能模塊和顯示功能模塊以及運(yùn)行在這些硬件平臺(tái)上的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成[12]。與傳統(tǒng)控制器相比，在硬件方面，應(yīng)采用16位及以上處理器，宜配備四核高性能工業(yè)處理器，主頻在1 GHz以上，內(nèi)存容量在1 024 MB以上，文件存儲(chǔ)容量應(yīng)在512 MB以上；在軟件方面，應(yīng)開(kāi)發(fā)并封裝參數(shù)軟測(cè)量、信號(hào)處理、智能控制等算法模塊，以滿足復(fù)雜熱力過(guò)程控制要求。

服務(wù)器一般由處理器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備及運(yùn)行在這些硬件平臺(tái)上的系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用軟件構(gòu)成。服務(wù)器的CPU、GPU、存儲(chǔ)等應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求定制化設(shè)計(jì)。高性能服務(wù)器的配置要求見(jiàn)表1。智能計(jì)算服務(wù)器應(yīng)注重對(duì)順序算力的要求，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器應(yīng)注重對(duì)存儲(chǔ)容量、存取速率的要求，智能分析服務(wù)器除注重順序算力要求外，還應(yīng)注重并行算力要求，以滿足人工智能算法訓(xùn)練、學(xué)習(xí)的基本需求。

表1 高性能服務(wù)器的配置要求 Tab.1 Configuration requirements of high-performance servers

智慧人-機(jī)接口除了包括顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等傳統(tǒng)交互方式外，還應(yīng)支持語(yǔ)音、觸屏等新型交互方式，語(yǔ)音輸入能夠識(shí)別火電廠專有名詞，支持喚醒、反饋、確認(rèn)的功能；觸屏輸入需關(guān)聯(lián)振動(dòng)觸感，并帶確認(rèn)功能。智慧人-機(jī)接口的交互內(nèi)容應(yīng)基于人機(jī)工效設(shè)計(jì)，既關(guān)注關(guān)鍵工藝過(guò)程參數(shù)的直接展示，也注重性能評(píng)估和統(tǒng)計(jì)分析的間接展示，讓運(yùn)行人員通過(guò)有限的數(shù)據(jù)交互快速掌控機(jī)組全局性能和狀態(tài)。

大數(shù)據(jù)交互網(wǎng)應(yīng)獨(dú)立于控制級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)，專用于高性能服務(wù)器間海量實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)交互，ICS進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)使用獨(dú)立的大數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)，不影響控制級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)的通信。大數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)和控制級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)均位于安全可靠性一區(qū)，應(yīng)具有相同的信息安全等級(jí)。網(wǎng)絡(luò)速率應(yīng)滿足大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和通信負(fù)荷率的要求。

1.2 功能架構(gòu)

智能控制系統(tǒng)的功能架構(gòu)自下而上包含：先進(jìn)檢測(cè)、智能控制、自主決策、智慧交互（圖2）。

圖2 火電廠ICS的功能架構(gòu) Fig.2 Functional architecture of ICS in thermal power plant

由圖2可見(jiàn)：先進(jìn)檢測(cè)主要以智能傳感器為載體，利用微波、激光、紅外、靜電、聲波、電容、電荷以及軟計(jì)算、信息融合等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)難測(cè)參數(shù)的在線準(zhǔn)確測(cè)量和上傳，以提高工藝過(guò)程的能觀性。智能傳感器應(yīng)涉及煤質(zhì)（煤水分、煤質(zhì)元素、成分）、煤粉流（質(zhì)量濃度、細(xì)度、流速）、爐內(nèi)工況（溫度場(chǎng)、煙氣組分）、鍋爐煙氣（飛灰含碳量、氨逃逸、煙氣組分）、油液（黏度、水分、磨粒質(zhì)量濃度、清潔度、電導(dǎo)率、介電常數(shù)）、設(shè)備振動(dòng)等；參數(shù)軟測(cè)量應(yīng)包含鍋爐蓄熱系數(shù)、煤質(zhì)熱值、原煤水分、煙氣氧量、爐內(nèi)結(jié)焦、空氣預(yù)熱器（空預(yù)器）堵塞、蒸汽流量、低壓缸排汽焓及干度等，為保障鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升控制系統(tǒng)品質(zhì)，減少能耗、物耗奠定重要基礎(chǔ)。

智能控制主要以智能控制器為載體，處理實(shí)時(shí)性要求高，但計(jì)算量不大的復(fù)雜控制問(wèn)題，以提高工藝過(guò)程參數(shù)的可達(dá)性。具體借助智能控制器高度開(kāi)放的應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境，系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化地封裝預(yù)測(cè)控制、模糊控制、內(nèi)模控制、史密斯預(yù)估控制及跟蹤微分、卡爾曼濾波、狀態(tài)觀測(cè)、相位補(bǔ)償、步序控制等算法模塊，與傳統(tǒng)模塊采用統(tǒng)一的組態(tài)調(diào)試環(huán)境和冗余機(jī)制。通過(guò)模塊組態(tài)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)核心子系統(tǒng)（磨煤機(jī)、水泵、干濕態(tài)）的高度自動(dòng)化控制（自動(dòng)啟停、自動(dòng)并退、自動(dòng)轉(zhuǎn)換），降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)、汽溫、環(huán)保等模擬量控制關(guān)鍵技術(shù)突破及過(guò)程參數(shù)壓線運(yùn)行，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和快速性。

自主決策主要以智能計(jì)算服務(wù)器為載體，應(yīng)能夠處理計(jì)算量大但實(shí)時(shí)性要求不高的復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行。通過(guò)開(kāi)發(fā)智能計(jì)算引擎，封裝優(yōu)化模型和優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)優(yōu)化策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)化模型應(yīng)能夠根據(jù)實(shí)際輸入數(shù)據(jù)，在線計(jì)算機(jī)組運(yùn)行性能；優(yōu)化算法可采用遺傳算法、粒子群算法、模擬退火算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法、梯度下降算法等，按既定優(yōu)化目標(biāo)遍歷和尋優(yōu)，獲得不同負(fù)荷工況下的最佳運(yùn)行方式和最優(yōu)參數(shù)定值。優(yōu)化模型應(yīng)支持模型在線更新，優(yōu)化算法應(yīng)支持參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整。此外，還應(yīng)支持基于工況分析的自主決策，通過(guò)歷史工況檢索匹配和性能比較，直接給出最優(yōu)運(yùn)行方式和最優(yōu)參數(shù)定值。

智慧交互主要以數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、智能分析服務(wù)器、智慧人-機(jī)接口為載體，應(yīng)能夠處理巨大規(guī)模歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、人工智能訓(xùn)練學(xué)習(xí)問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)中間分析處理、指標(biāo)的透明化，提高人機(jī)交互效率，便于運(yùn)行人員快速掌握機(jī)組的安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)環(huán)保性和靈活機(jī)動(dòng)性。安全穩(wěn)定性指標(biāo)應(yīng)包括控制品質(zhì)評(píng)估、執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能評(píng)估、設(shè)備健康度評(píng)估、受熱面狀態(tài)評(píng)估等；經(jīng)濟(jì)環(huán)保性指標(biāo)應(yīng)包括性能計(jì)算與耗差分析、污染脫除性能評(píng)估等；靈活機(jī)動(dòng)性指標(biāo)應(yīng)包括自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、一次調(diào)頻的“兩個(gè)細(xì)則”指標(biāo)。人工智能算法主要用于學(xué)習(xí)不同運(yùn)行人員的習(xí)慣和偏好，從而逐步代替運(yùn)行人員完成智慧交互。

2 智能控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 先進(jìn)檢測(cè)

2.1.1 先進(jìn)在線監(jiān)測(cè)

1）煤質(zhì)在線檢測(cè)可采用激光誘導(dǎo)穿光譜技術(shù)檢測(cè)煤質(zhì)元素，通過(guò)脈沖激光瞬間灼燒煤樣，使其局部電離，形成等離子體，通過(guò)處理離子體膨脹和冷卻過(guò)程中的輻射光譜，實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)元素的定量分析，宜安裝在輸煤或給煤機(jī)皮帶上，與實(shí)時(shí)運(yùn)行控制關(guān)聯(lián)，檢測(cè)頻率應(yīng)不低于3 min/次；可采用次紅外線法檢測(cè)煤質(zhì)成分，利用煤炭對(duì)不同次紅外線頻段的吸收性差異，快速檢測(cè)煤炭的發(fā)熱量、水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、含硫量；可采用微波法檢測(cè)煤水分，利用煤水分與微波信號(hào)衰減和相移之間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，在線計(jì)算煤水分，并根據(jù)煤層厚度、堆密度、煤層形狀等對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償校正；可采用火焰脈動(dòng)特征和光譜特征識(shí)別煤種，每層燃燒器配置1套采集裝置，獲得燃燒器對(duì)應(yīng)的煤質(zhì)信息，支撐鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整。

2）煤粉流在線檢測(cè)可采用超聲波法檢測(cè)煤粉質(zhì)量濃度，利用超聲波在風(fēng)粉兩相介質(zhì)中的吸收、散射效應(yīng)，建立衰減系數(shù)與煤粉體積分?jǐn)?shù)間的關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)煤粉質(zhì)量濃度在線檢測(cè)；可采用微波法檢測(cè)煤粉質(zhì)量濃度，利用介電常數(shù)和磁導(dǎo)率隨煤粉質(zhì)量濃度變化的原理，測(cè)量管道內(nèi)微波振幅衰減情況，實(shí)現(xiàn)煤粉質(zhì)量濃度在線檢測(cè)；可采用電容法檢測(cè)煤粉質(zhì)量濃度，利用電容板間絕緣系數(shù)隨固體質(zhì)量濃度變化的原理，實(shí)現(xiàn)煤粉質(zhì)量濃度在線檢測(cè)；可采用電荷法檢測(cè)煤粉質(zhì)量濃度，由于煤粉粒子之間碰撞、摩擦、分離等，使得煤粉粒子帶有電荷，利用煤粉質(zhì)量濃度隨金屬電極上感應(yīng)電荷量變化的原理，實(shí)現(xiàn)煤粉質(zhì)量濃度在線檢測(cè)；可采用聲學(xué)法檢測(cè)煤粉流速和質(zhì)量濃度，通過(guò)檢測(cè)煤粉流擾動(dòng)產(chǎn)生的氣動(dòng)聲音，分析聲譜，實(shí)現(xiàn)煤粉流速在線檢測(cè)，宜安裝在磨煤機(jī)出口或燃燒器管道上，輔助煤粉流量調(diào)平；可采用電荷法檢測(cè)煤粉細(xì)度，利用彎管處煤粉分層現(xiàn)象，即粗顆粒甩至外側(cè)，細(xì)顆粒停留在內(nèi)側(cè)，通過(guò)在彎管內(nèi)外側(cè)安裝電荷檢測(cè)探頭，實(shí)現(xiàn)煤粉細(xì)度在線檢測(cè)。

3）爐內(nèi)工況在線檢測(cè)可采用光學(xué)輻射法檢測(cè)爐內(nèi)溫度，在爐膛內(nèi)安裝多個(gè)火焰圖像檢測(cè)探頭，多角度、全方位的攝取爐內(nèi)瞬時(shí)火焰圖像，借助光學(xué)理論、計(jì)算機(jī)圖像處理、三維重建等技術(shù)，建立火焰圖像攜帶的輻射能水平與爐內(nèi)燃燒溫度分布之間的數(shù)學(xué)模型，重構(gòu)爐內(nèi)三維溫度場(chǎng)；可采用聲學(xué)法檢測(cè)爐內(nèi)溫度，利用聲波在介質(zhì)中傳播速度與介質(zhì)溫度間的函數(shù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)燃燒溫度測(cè)量，宜在爐內(nèi)實(shí)施聲學(xué)收發(fā)裝置的網(wǎng)格化布置，重建二維平面溫度分布圖，并給出火焰偏心系數(shù)；可采用激光法檢測(cè)爐內(nèi)溫度和組分分布，利用激光穿過(guò)爐膛介質(zhì)選擇性吸收及衰減特性，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)路徑上介質(zhì)組分和溫度的測(cè)量，宜采用網(wǎng)格形式布置多條路徑，重建爐內(nèi)組分與溫度剖面圖；可進(jìn)行水冷壁近壁區(qū)煙氣組分檢測(cè)，在水冷壁易腐蝕區(qū)安裝O2、CO檢測(cè)裝置，評(píng)估水冷壁腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，避免形成較強(qiáng)還原性氣氛，為鍋爐一、二次風(fēng)調(diào)整提供依據(jù)。

4）鍋爐煙氣在線檢測(cè)可采用微波法檢測(cè)飛灰含碳量，利用飛灰碳含量與飛灰等效介電常數(shù)間的相關(guān)性原理，測(cè)量檢測(cè)路徑上飛灰造成的微波衰減和相移，實(shí)現(xiàn)飛灰含碳量在線檢測(cè)；可采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法檢測(cè)脫硝系統(tǒng)氨逃逸濃度，通過(guò)掃描煙氣特定吸收峰值，得到氨氣的二次諧波，計(jì)算并實(shí)現(xiàn)氨逃逸濃度在線檢測(cè)；可進(jìn)行脫硝出入口煙氣組分檢測(cè)，采用“網(wǎng)格取樣”法測(cè)量煙道橫截面上NOx、O2、CO的濃度場(chǎng)分布，為爐內(nèi)燃燒調(diào)整和精細(xì)化分區(qū)噴氨脫硝提供依據(jù)。

5）設(shè)備振動(dòng)與沖擊在線檢測(cè)可采用高度集成和模塊化的振動(dòng)探頭檢測(cè)設(shè)備振動(dòng)值，探頭宜配備沖擊脈沖特征檢測(cè)功能，將設(shè)備振動(dòng)信息從復(fù)雜的背景噪聲中分離出來(lái)，通過(guò)增強(qiáng)、頻譜分析，獲得軸承狀態(tài)信息，為評(píng)估設(shè)備可靠性，開(kāi)展設(shè)備預(yù)知性維修提供依據(jù)。

6）油液在線檢測(cè)可利用油液指標(biāo)檢測(cè)傳感器，檢測(cè)設(shè)備潤(rùn)滑油各項(xiàng)指標(biāo)，包括黏度、水分、磨粒濃度、清潔度、電導(dǎo)率、介電常數(shù)等，分析并得到油品劣化、污染以及設(shè)備機(jī)械磨損等情況，削減油系統(tǒng)故障，提升油系統(tǒng)的可用率，保障機(jī)組長(zhǎng)周期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.2 關(guān)鍵參數(shù)軟測(cè)量

1）鍋爐蓄熱系數(shù)在線軟測(cè)量可基于汽水工質(zhì)、管道金屬和爐膛煙氣的蓄熱特性，建立鍋爐蓄熱系數(shù)的軟測(cè)量模型，實(shí)現(xiàn)鍋爐蓄熱系數(shù)在線計(jì)算，為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及時(shí)利用和補(bǔ)充鍋爐蓄能、減少鍋爐過(guò)燃調(diào)節(jié)提供依據(jù)。

2）煤質(zhì)低位發(fā)熱量軟測(cè)量可基于鍋爐正、反能量平衡特性，建立以鍋爐有效吸熱量和排煙熱損失為基礎(chǔ)的煤質(zhì)低位發(fā)熱量的軟測(cè)量模型，實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)熱值在線計(jì)算；可在穩(wěn)態(tài)工況下，輔助校正煤質(zhì)熱值，提升協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)煤種的適應(yīng)性，避免出現(xiàn)風(fēng)、水、煤交叉閉鎖現(xiàn)象。

3）原煤水分軟測(cè)量可基于磨煤機(jī)的干燥原理，建立包含原煤水分的能量平衡方程，實(shí)現(xiàn)原煤水分在線計(jì)算，可在磨入口溫度安全的情況下，輔助修正一次風(fēng)煤比，充分干燥煤粉，降低入爐煤粉燃燒的汽化潛熱。

4）煙氣含氧量軟測(cè)量可基于氧量熱量的原理，根據(jù)鍋爐氧量、鍋爐總熱量、鍋爐總風(fēng)量之 間的函數(shù)關(guān)系，建立煙氣含氧量的軟測(cè)量模型，實(shí)現(xiàn)煙氣含氧量在線計(jì)算，從而輔助優(yōu)化并提升鍋 爐效率。

5）爐內(nèi)結(jié)焦程度軟測(cè)量可根據(jù)鍋爐效率、管壁溫度、減溫水流量以及過(guò)/再熱汽溫等，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建立爐內(nèi)結(jié)焦程度的模糊計(jì)算模型，量化爐內(nèi)各受熱面的結(jié)焦程度，為吹灰優(yōu)化提供指導(dǎo)。

6）空預(yù)器堵塞程度軟測(cè)量可根據(jù)空預(yù)器出入口一次風(fēng)壓、二次風(fēng)壓、排煙溫度等，建立空預(yù)器堵塞程度計(jì)算模型，給出空預(yù)器堵塞程度指標(biāo)，為空預(yù)器吹灰優(yōu)化提供指導(dǎo)。

7）蒸汽流量軟測(cè)量可根據(jù)汽輪機(jī)某段通流部分輸入、輸出的蒸汽壓力、溫度，構(gòu)建以弗留格爾公式為基礎(chǔ)的蒸汽流量軟測(cè)量模型，實(shí)現(xiàn)蒸汽流量在線計(jì)算，為機(jī)組性能計(jì)算與分析奠定基礎(chǔ)。

8）低壓缸排汽焓及干度軟測(cè)量在汽輪機(jī)低壓缸各級(jí)抽汽、排汽參數(shù)的基礎(chǔ)上，可基于等熵膨脹原理，建立汽輪機(jī)低壓缸排汽焓軟測(cè)量模型，實(shí)現(xiàn)低壓缸排汽焓及干度在線計(jì)算，提升機(jī)組性能計(jì)算與分析的準(zhǔn)確性。

2.2 智能控制

2.2.1 高度自動(dòng)化控制

1）磨煤機(jī)自啟?？刂圃谀ッ簷C(jī)原有控制邏輯的基礎(chǔ)上，采用順序控制與模擬量控制相結(jié)合的方式，使用跳步、計(jì)時(shí)、定時(shí)、判斷等開(kāi)關(guān)量控制方法，同時(shí)融入專家控制、模糊控制、預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制算法，針對(duì)暖磨等復(fù)雜控制過(guò)程，設(shè)計(jì)優(yōu)化控制方案，實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)的安全、快速自動(dòng)啟停和機(jī)組關(guān)鍵參數(shù)的壓線運(yùn)行。其具體技術(shù)要求為：縮短平均暖磨時(shí)間20%以上，提升暖磨過(guò)程經(jīng)濟(jì)性；克服磨煤機(jī)啟停擾動(dòng)，減小蒸汽壓力和溫度的波動(dòng)幅度，主蒸汽壓力波動(dòng)應(yīng)在±0.8 MPa之內(nèi)，主蒸汽溫度波動(dòng)應(yīng)在±12 ℃之內(nèi)，再熱蒸汽溫度波動(dòng)應(yīng)在±15 ℃之內(nèi)。

2）水泵自動(dòng)并退控制在水泵原有控制邏輯的基礎(chǔ)上，采用順序控制與模擬量控制相結(jié)合的方式，使用跳步、計(jì)時(shí)、定時(shí)、判斷等開(kāi)關(guān)量控制方法，同時(shí)融入專家控制、模糊控制等先進(jìn)控制算法，設(shè)計(jì)水泵自動(dòng)并退的優(yōu)化控制方案，實(shí)現(xiàn)水泵自動(dòng)并退和機(jī)組關(guān)鍵參數(shù)的壓線運(yùn)行。其具體技術(shù)要求為：水泵并退過(guò)程中，泵出口壓力、流量等主要運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)幅度應(yīng)小于6%額定參數(shù)，并保持泵出口壓力平衡，避免出現(xiàn)搶水失速問(wèn)題；克服水泵并退擾動(dòng)，減小機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)幅度。以給水泵為例，主蒸汽壓力波動(dòng)應(yīng)在±0.6 MPa之內(nèi)，主蒸汽溫度波動(dòng)應(yīng)在±10 ℃之內(nèi)，再熱蒸汽溫度波動(dòng)應(yīng)在±12 ℃之內(nèi)。

2.2.2 模擬量智能控制

1）協(xié)調(diào)系統(tǒng)智能控制在傳統(tǒng)前饋、反饋、解耦、直接能量平衡（direct energy balance，DEB）等控制策略的基礎(chǔ)上，應(yīng)用預(yù)測(cè)控制、模糊控制、內(nèi)?？刂?、史密斯預(yù)估控制、跟蹤微分、狀態(tài)觀測(cè)、相位補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)控制算法，設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)、自適應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方案，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、煤、水的自動(dòng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。其具體技術(shù)要求為：機(jī)組負(fù)荷 的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于40 s，變負(fù)荷速率應(yīng)不小于2%Pe/min，負(fù)荷調(diào)節(jié)精度應(yīng)小于1%Pe，一次調(diào)頻合格率應(yīng)大于80%，滿足電網(wǎng)調(diào)度要求；能夠快速克服煤質(zhì)變化、混煤摻燒、工況變化帶來(lái)的擾動(dòng)，主蒸汽壓力的動(dòng)態(tài)偏差應(yīng)在±0.6 MPa之內(nèi)，穩(wěn)態(tài)偏差應(yīng)在±0.3 MPa之內(nèi)，中間點(diǎn)溫度波動(dòng)幅度應(yīng)在±15 ℃之內(nèi)，并具有良好的收斂性。

2）汽溫系統(tǒng)智能控制在傳統(tǒng)前饋、反饋、串級(jí)、分段、導(dǎo)前微分等控制策略的基礎(chǔ)上，應(yīng)用預(yù)測(cè)控制、內(nèi)?？刂?、史密斯預(yù)估控制、跟蹤微分、狀態(tài)觀測(cè)、相位補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)控制算法，設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)、自適應(yīng)的汽溫優(yōu)化控制方案，實(shí)現(xiàn)汽溫系統(tǒng)閉環(huán)優(yōu)化控制。其具體技術(shù)要求為：主蒸汽溫度動(dòng)態(tài)偏差應(yīng)在±10 ℃之內(nèi)，穩(wěn)態(tài)偏差應(yīng)在±4 ℃之內(nèi)；再熱蒸汽溫度動(dòng)態(tài)偏差應(yīng)在±12 ℃之內(nèi)，穩(wěn)態(tài)偏差應(yīng)在±4 ℃之內(nèi)；二次再熱機(jī)組兩級(jí)再熱汽溫動(dòng)態(tài)偏差應(yīng)在±10 ℃之內(nèi)，穩(wěn)態(tài)偏差應(yīng)在±4 ℃之內(nèi)；能夠優(yōu)先調(diào)節(jié)燃燒器擺角、煙氣擋板、再循環(huán)風(fēng)機(jī)等，減少再熱微量及事故減溫噴水量20%以上，提升機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3）脫硝系統(tǒng)智能控制在傳統(tǒng)氨氮摩爾比前饋控制、NOx反饋控制、氨流量串級(jí)控制等策略的基礎(chǔ)上，應(yīng)用預(yù)測(cè)控制、模糊控制、內(nèi)?？刂?、史密斯預(yù)估控制、狀態(tài)觀測(cè)、相位補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)控制算法，設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)、自適應(yīng)的脫硝優(yōu)化控制方案，實(shí)現(xiàn)脫硝過(guò)程閉環(huán)優(yōu)化控制。其具體技術(shù)要求為：在原有脫硝控制水平的基礎(chǔ)上，減少SCR反應(yīng)器出口NOx質(zhì)量濃度的控制偏差在20%以上，降低NOx質(zhì)量濃度超限概率；通過(guò)爐內(nèi)低氮燃燒優(yōu)化調(diào)整，降低SCR反應(yīng)器入口NOx質(zhì)量濃度，減少噴氨量5%以上；通過(guò)流場(chǎng)優(yōu)化調(diào)整，采用分區(qū)噴氨控制，精細(xì)化脫硝，減少氨逃逸10%以上，減少空預(yù)器堵塞故障的發(fā)生；能夠快速克服負(fù)荷工況變動(dòng)、磨煤機(jī)啟停、吹灰過(guò)程等帶來(lái)的擾動(dòng)，提高脫硝控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4）脫硫系統(tǒng)智能控制在傳統(tǒng)前饋、反饋、解耦控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)用預(yù)測(cè)控制、模糊控制、內(nèi)?？刂?、史密斯預(yù)估控制、狀態(tài)觀測(cè)、相位補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)控制算法，設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)、自適應(yīng)的脫硫優(yōu)化控制方案，實(shí)現(xiàn)脫硫過(guò)程閉環(huán)優(yōu)化控制。其具體技術(shù)要求為：在原有脫硫控制水平的基礎(chǔ)上，減少吸收塔出口SO2質(zhì)量濃度的控制偏差20%以上，降低SO2質(zhì)量濃度超限概率；能夠快速克服煙氣負(fù)荷、漿液pH值變化帶來(lái)的擾動(dòng)，提高脫硫控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性；對(duì)于配備變頻循環(huán)漿液泵的機(jī)組，能夠通過(guò)循環(huán)漿液連續(xù)調(diào)節(jié)，降低石灰石平均耗量在10%以上。

5）凝結(jié)水節(jié)流控制在原有除氧器水位和泵出口壓力控制模式的基礎(chǔ)上，可綜合考慮除氧器水位、凝結(jié)水流量、凝結(jié)水泵出口壓力等邊界參數(shù)，設(shè)計(jì)并增加凝結(jié)水節(jié)流輔助變負(fù)荷控制模式，實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水節(jié)流的閉環(huán)優(yōu)化控制，控制目標(biāo)應(yīng)兼顧凝結(jié)水系統(tǒng)安全性、機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和快速性方面的要求。其具體技術(shù)要求為：應(yīng)減少鍋爐過(guò)燃調(diào)節(jié)3%以上，減少高壓調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失0.5%，綜合提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)性0.1%以上；應(yīng)在機(jī)組原有平均變負(fù)荷速率的基礎(chǔ)上輔助提升5%以上；凝結(jié)水節(jié)流宜參與正、反向變負(fù)荷，投入率宜不小于30%；除氧器水位、凝結(jié)水流量、凝結(jié)水泵出口壓力等邊界參數(shù)的安全裕度宜不小于30%。

6）高壓加熱器給水旁路節(jié)流控制在原有給水控制模式的基礎(chǔ)上，可綜合考慮高壓加熱器給水溫度、壓力的安全邊界，設(shè)計(jì)并增加高壓加熱器給水旁路節(jié)流輔助變負(fù)荷模式，實(shí)現(xiàn)高壓加熱器給水旁路節(jié)流的閉環(huán)優(yōu)化控制，控制目標(biāo)應(yīng)兼顧給水系統(tǒng)安全性、變負(fù)荷快速性、給水溫降經(jīng)濟(jì)性損耗、高壓加熱器及旁路系統(tǒng)設(shè)備損耗方面的要求。其具體技術(shù)要求為：減少鍋爐過(guò)燃調(diào)節(jié)3%以上，減少高壓調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失0.5%，綜合提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)性0.1%以上；在機(jī)組原有平均變負(fù)荷速率的基礎(chǔ)上輔助提升5%以上；高壓加熱器給水旁路節(jié)流宜參與正向變負(fù)荷，投入率宜不小于30%；高壓加熱器給水溫度和壓力宜距飽和汽化邊界參數(shù)30%以上。

7）供熱抽汽節(jié)流控制在原有供熱壓力或溫度控制模式的基礎(chǔ)上，可綜合考慮機(jī)組的安全運(yùn)行區(qū)、熱網(wǎng)首站的邊界參數(shù)要求，設(shè)計(jì)并增加供熱抽汽節(jié)流快速變負(fù)荷模式，實(shí)現(xiàn)供熱抽汽節(jié)流的閉環(huán)優(yōu)化控制，控制目標(biāo)應(yīng)兼顧機(jī)組和熱網(wǎng)的安全性、機(jī)組變負(fù)荷快速性、供熱公司考核機(jī)制、終端熱用戶體驗(yàn)等方面的要求。其具體技術(shù)要求為：應(yīng)減少鍋爐過(guò)燃調(diào)節(jié)3%以上，減少高壓調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失0.5%，綜合提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)性0.1%以上；應(yīng)在機(jī)組原有平均變負(fù)荷速率的基礎(chǔ)上輔助提升5%以上；供 熱抽汽節(jié)流宜參與正向變負(fù)荷，投入率宜不小于80%；熱網(wǎng)首站供水溫度和壓力宜距飽和汽化邊界參數(shù)30%以上；機(jī)組的熱電特性距安全運(yùn)行邊界10%以上。

2.3 自主決策

2.3.1 設(shè)備運(yùn)行方式?jīng)Q策

1）磨煤機(jī)啟停/組合決策通過(guò)計(jì)算磨煤機(jī)的等效益曲線，優(yōu)化并給出磨煤機(jī)的最佳啟停時(shí)機(jī)，提高制粉系統(tǒng)碾磨出力的經(jīng)濟(jì)性5%以上；基于不同負(fù)荷工況下，鍋爐受熱面輻射換熱和對(duì)流換熱比例，優(yōu)化并給出磨煤機(jī)的最佳組合方式，減少鍋爐各受熱面的超溫頻次20%以上；應(yīng)綜合考慮煤質(zhì)和磨煤機(jī)的可靠性，減少堵煤、斷煤、自燃等引起的非停次數(shù)。

2）循環(huán)水泵啟停/組合決策根據(jù)循環(huán)水泵的設(shè)計(jì)參數(shù)以及機(jī)組冷端系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，在線計(jì)算循環(huán)水泵的等效益曲線，優(yōu)化并給出循環(huán)水泵的最佳啟停時(shí)機(jī)和最佳組合方式。通過(guò)循環(huán)水泵的啟停/組合決策優(yōu)化，在冷端邊界參數(shù)安全的情況下，輔助提升冷端系統(tǒng)綜合收益5%以上。

3）設(shè)備定期輪換以設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間為基礎(chǔ)，建立設(shè)備磨損或熱應(yīng)力損傷當(dāng)量的在線計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)易磨損、易損傷設(shè)備的科學(xué)定期輪換。其具體技術(shù)要求為：設(shè)備磨損或熱應(yīng)力損傷當(dāng)量計(jì)算的相對(duì)準(zhǔn)確率應(yīng)在80%以上；根據(jù)損傷當(dāng)量，實(shí)現(xiàn)石灰石供漿泵、石膏排除泵、旋流子、氧化風(fēng)機(jī)等易磨損設(shè)備的定期輪換，確保這類設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，減少因設(shè)備可靠性降低引起的非停次數(shù)，提高機(jī)組的可用率10%以上。

2.3.2 連續(xù)參數(shù)定值優(yōu)化

1）鍋爐燃燒優(yōu)化以鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)鍋爐燃燒的物理特性和燃燒優(yōu)化調(diào)整的經(jīng)驗(yàn)，采用智能算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)、二次風(fēng)、燃盡風(fēng)、氧量的閉環(huán)自動(dòng)優(yōu)化控制，優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)兼顧鍋爐安全性、污染物排放和鍋爐效率等方面的要求。其具體技術(shù)要求為：提高鍋爐效率0.2%以上；優(yōu)化一次風(fēng)煤比，在磨煤機(jī)入口溫度安全的情況下，充分干燥煤粉，降低入爐煤燃燒汽化潛熱10%以上；優(yōu)化二次風(fēng)配風(fēng)，減少鍋爐各受熱面的超溫頻次20%以上；優(yōu)化煤層出力，通過(guò)爐內(nèi)配煤，提升鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

2）滑壓曲線優(yōu)化以閥門(mén)配汽優(yōu)化為基礎(chǔ)，綜合考慮機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和變負(fù)荷的快速性，采用機(jī)組變工況計(jì)算的方式，建立滑壓曲線的優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)主蒸汽壓力定值的在線優(yōu)化。其具體技術(shù)要求為：提供合理的滑壓曲線或閥點(diǎn)控制目標(biāo)，減少汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性0.5%以上；滑壓優(yōu)化應(yīng)兼顧機(jī)組變負(fù)荷能力和一次調(diào)頻響應(yīng)能力；應(yīng)優(yōu)化閥門(mén)線性度與壓力補(bǔ)償參數(shù)，并根據(jù)運(yùn)行工況自動(dòng)調(diào)整閥位控制方法；應(yīng)考慮季節(jié)變化引起真空差異對(duì)機(jī)組效率和滑壓定值的影響。

3）吹灰優(yōu)化以受熱面換熱機(jī)理、煙氣差壓等為基礎(chǔ)，根據(jù)受熱面出、入口運(yùn)行的煙氣側(cè)和工質(zhì)側(cè)參數(shù)，在線計(jì)算受熱面的清潔因子，實(shí)現(xiàn)鍋爐四管及空預(yù)器的按需吹灰，優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)兼顧受熱面的換熱效率、磨損情況以及吹灰介質(zhì)損耗等方面的要求。其具體技術(shù)要求為：清潔因子的相對(duì)準(zhǔn)確率應(yīng)在80%以上；應(yīng)根據(jù)清潔因子按需吹灰，減少吹灰介質(zhì)10%以上，同時(shí)減少受熱面磨損，延長(zhǎng)受熱面使用壽命10%以上，提升受熱面的可靠性，減少非停次數(shù)；宜提供優(yōu)化手段減小吹灰對(duì)鍋爐燃燒、蒸汽溫度、脫硝的影響。

4）冷端優(yōu)化綜合考慮發(fā)電收益和循環(huán)泵/空冷風(fēng)機(jī)電耗以及冷端系統(tǒng)參數(shù)的邊界約束條件，建立冷端系統(tǒng)的優(yōu)化模型，采用變工況計(jì)算的方式，尋優(yōu)供電煤耗最低時(shí)的最優(yōu)背壓定值，實(shí)現(xiàn)冷端背壓的閉環(huán)優(yōu)化控制，優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)兼顧汽輪機(jī)及冷端設(shè)備安全性、機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面的要求。其具體技術(shù)要求為：在循環(huán)水泵組合方式確定的情況下，優(yōu)化并給出最優(yōu)背壓定值，輔助提升冷端系統(tǒng)綜合收益5%以上；應(yīng)實(shí)現(xiàn)空冷風(fēng)機(jī)防凍控制，減少冬季風(fēng)機(jī)平均故障率20%以上；宜提升空冷風(fēng)機(jī)的抗擾動(dòng)能力，能夠克服風(fēng)向、風(fēng)速驟變。

5）廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配以機(jī)組的負(fù)荷-煤耗曲線為基礎(chǔ)，建立多臺(tái)機(jī)組的廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配模型，采用遺傳算法、粒子群算法等人工智能算法對(duì)調(diào)度指令進(jìn)行尋優(yōu)和分配，獲得全廠綜合收益最大時(shí)，各臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷指令，實(shí)現(xiàn)中調(diào)指令的最優(yōu)分配，分配目標(biāo)應(yīng)兼顧全廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、全廠負(fù)荷響應(yīng)的快速性以及鍋爐、汽輪機(jī)、輔機(jī)等安全性方面的要求。其具體技術(shù)要求：提升全廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低全廠煤耗0.3%以上；廠級(jí)AGC和一次調(diào)頻能力應(yīng)滿足電網(wǎng)考核要求；應(yīng)綜合考慮機(jī)組可用性、輔機(jī)性能、運(yùn)行方式等邊界約束條件，提高負(fù)荷優(yōu)化分配的安全可靠性。

2.4 智慧交互

2.4.1 安全穩(wěn)定性交互

1）控制回路品質(zhì)評(píng)估可采用控制指標(biāo)評(píng)價(jià)相關(guān)算法（如衰減率、衰減比等），對(duì)控制回路動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在線量化控制系統(tǒng)性能；應(yīng)在線監(jiān)控機(jī)組主要控制回路的調(diào)節(jié)性能，如主蒸汽壓力、中間點(diǎn)溫度、蒸汽溫度、NOx質(zhì)量濃度、SO2質(zhì)量濃度等，將其量化并給出具體得分。

2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能監(jiān)控可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以往故障的現(xiàn)象和運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)，建立執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能判斷專家?guī)?；根?jù)專家知識(shí)庫(kù)，對(duì)機(jī)組主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如調(diào)節(jié)閥）的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算并監(jiān)控，如磨損、內(nèi)漏、卡澀、連桿及反饋桿脫落等。

3）設(shè)備健康度評(píng)估建立輔機(jī)設(shè)備模型，分析模型輸出與實(shí)際輸出間的關(guān)聯(lián)度信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔機(jī)設(shè)備的健康度評(píng)價(jià)；應(yīng)從多個(gè)維度評(píng)估設(shè)備健康度，使運(yùn)行人員能夠?qū)崟r(shí)掌握設(shè)備整體運(yùn)行情況、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。

4）鍋爐受熱面監(jiān)控構(gòu)建受熱面灰污程度模型，在線計(jì)算受熱面潔凈因子，指導(dǎo)吹灰優(yōu)化；建立受熱面壁溫的預(yù)測(cè)模型，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)刻受熱面壁溫；對(duì)鍋爐四管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的超溫、超壓進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)掌握鍋爐四管健康水平。

5）高效的預(yù)警/報(bào)警/診斷根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況或參數(shù)變化趨勢(shì)，提前發(fā)出故障預(yù)警，消除潛在隱患；優(yōu)化報(bào)警系統(tǒng)，減少無(wú)效報(bào)警，快速定位報(bào)警根源，提高報(bào)警監(jiān)控效率；對(duì)工藝系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)及故障診斷，給出故障處理操作指導(dǎo)。

2.4.2 經(jīng)濟(jì)環(huán)保性交互

1）性能計(jì)算與耗差分析在蒸汽流量與低壓缸排氣焓軟測(cè)量的基礎(chǔ)上，以實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)電廠設(shè)備及系統(tǒng)性能進(jìn)行計(jì)算和分析，全面、直觀反映機(jī)組運(yùn)行狀況，明確機(jī)組的節(jié)能降耗潛力，并提供運(yùn)行操作指導(dǎo)或?qū)崿F(xiàn)底層控制回路自動(dòng)閉環(huán)優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2）污染物脫除性能評(píng)估構(gòu)建污染物脫除性能綜合指標(biāo)，根據(jù)污染物參數(shù)的波動(dòng)幅度和閾值、運(yùn)行人員的容忍度以及短板原理，對(duì)NOx質(zhì)量濃度、SO2質(zhì)量濃度以及粉塵等進(jìn)行綜合打分，并關(guān)聯(lián)預(yù)警和報(bào)警功能，降低運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.4.3 靈活機(jī)動(dòng)性交互

1）AGC性能評(píng)估根據(jù)電網(wǎng)AGC“兩個(gè)細(xì)則”指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)電廠機(jī)組AGC性能指標(biāo)在線計(jì)算和評(píng)估；實(shí)時(shí)累積計(jì)算當(dāng)值、當(dāng)天、當(dāng)月的AGC考核分?jǐn)傠娏亢脱a(bǔ)償收益，以便運(yùn)行人員決策，并完成中、長(zhǎng)期AGC目標(biāo)計(jì)劃。

2）一次調(diào)頻性能評(píng)估根據(jù)電網(wǎng)的一次調(diào)頻“兩個(gè)細(xì)則”指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)電廠機(jī)組一次調(diào)頻性能指標(biāo)在線計(jì)算和評(píng)估；實(shí)時(shí)累積計(jì)算當(dāng)值、當(dāng)天、當(dāng)月的一次調(diào)頻考核分?jǐn)傠娏亢脱a(bǔ)償收益，以便運(yùn)行人員決策，并完成中、長(zhǎng)期一次調(diào)頻目標(biāo)計(jì)劃。

3 結(jié) 論

本文針對(duì)“十四五”規(guī)劃中研制能源工控系統(tǒng)、建設(shè)智慧能源體系的明確目標(biāo)，提出了火電廠ICS的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。

1）火電廠ICS應(yīng)以DCS軟硬件為基礎(chǔ)，根據(jù)智能化應(yīng)用功能對(duì)數(shù)據(jù)、算法、算力的要求，進(jìn)一步拓展智能傳感器、智能控制器、高性能服務(wù)器、智慧人-機(jī)接口、大數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)等，以滿足ICS對(duì)關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量、智能化控制、復(fù)雜計(jì)算、海量數(shù)據(jù)存取、大數(shù)據(jù)分析、人工智能訓(xùn)練學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)高速交互的需求。

2）火電廠ICS的應(yīng)用功能十分復(fù)雜，應(yīng)按照不同應(yīng)用功能的目標(biāo)、連接關(guān)系以及信息流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行劃分，形成ICS的功能架構(gòu)，即先進(jìn)檢測(cè)（先進(jìn)在線監(jiān)測(cè)和參數(shù)軟測(cè)量）、智能控制（高度自動(dòng)化和模擬量智能控制）、自主決策（設(shè)備運(yùn)行方式?jīng)Q策和連續(xù)參數(shù)定值優(yōu)化）和智慧交互（安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)環(huán)保性以及靈活機(jī)動(dòng)性交互）。

3）火電廠ICS的關(guān)鍵技術(shù)錯(cuò)綜復(fù)雜，本文按照其功能架構(gòu)進(jìn)行梳理和歸類，并簡(jiǎn)要介紹了相應(yīng)的技術(shù)原理和指標(biāo)要求，對(duì)指導(dǎo)火電廠智能控制系統(tǒng)建設(shè)具有較大參考意義。