石褀
大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂
摘要：当前，电力行业已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，如何在能源变革的新时代里完成转型升级，并进一步提升电力企业的效率和效益，这就要求发电企业积极应用行业先进技术和科学管理手段完成转型升级，因此建设“智慧电厂”是提升发电企业综合竞争力的必然选择，尽管智慧电厂的建设仍面临着许多问题和障碍，但是在全球电力行业工业技术变革升级改造的浪潮中，在更加激烈的市场竞争中，在国家相关部门的大力推动下，“智慧电厂”建设将带领发电企业走向变革发展的新时代。
关键词：智慧电厂；能源变革；转型升级
一、智慧电厂概念的提出和发展
在工业4.0的新时代，电力企业在信息化的推动下正经历着巨大的变革和创新，建设“智慧电厂”，推行智慧化生产与管理经营，助力发电企业适应行业发展新常态，增强企业对市场变化的应对能力，是推动电力企业在新时代、新市场中持续稳定发展的强大动力，在智慧电厂理念以及发电厂智能化技术的系统性研究与应用方面，国内外尚处于探索起步阶段。
国际上普遍认为智慧电厂具有数字化、智能化、可视化、信息化等特点，是数字化电厂结合智能系统后的进一步发展，刘吉臻院士提出智能发电的概念与特征是以发电过程的数字化、自动化、信息化、标准化为基础，以管控一体化、大数据、云计算、物联网为平台，集成智能传感与执行、智能控制与优化、智能管理与决策等技术，形成一种具备自学习、自适应、自组织、自恢复的智能发电运行控制管理模式，实现更加安全、高效、清洁、低碳的生产目标。归纳起来就是：智能感知、信息融合、智能算法、智能决策、管控一体化、全生命周期管理。
二、智慧电厂的实践与应用
（一）项目背景和目的
近年来，中国大唐深入学习贯彻习近平总书记做出建设网络强国、数字中国、智慧社会等一系列重要论述，认真贯彻落实党中央、国务院关于深化“互联网+先进制造业”工作的决策部署，在国务院国资委的正确领导下，深入推进“企业数字化转型”，持续深化集成和创新，不断完善共享服务体系，取得一系列重要成果，正加快推进向数字化、智慧化发展，打造具有全球竞争力的世界一流企业。
（二）功能研发
1.基于人工智能的燃机机群故障预警与诊断
发电行业作为承接国家能源革命、产业革命战略的重要支柱，其资产具有生命周期长、价值高等特点，资产管控能力和管理质量尤为重要。然而，在机组机群资产全生命周期评价、运行可靠性、经济性提升等方面缺乏统一高效的数字化、智能化分析管理手段。项目通过运用云计算、大数据两大基础平台和机器学习、模式识别、人机交互三大通用技术体系，构建了基于人工智能技术的监测诊断平台，实现了现场设备智能化预警和信息数据的互联互通。
2.工业知识复用和全流程诊断体系
开发了基于云计算的监测诊断全流程管理技术、指数型组织构建方法和知识创新管理平台，以实现电力设备预测性维护为目标，从梳理监测诊断管理流程出发，建立体系化设备远程监测诊断管理机制。由监测诊断中心发出设备故障预警，通过三级审核机制，现场工程师确认设备故障缺陷，最终由运维部门开具相应工单安排维护。通过通用算法模型和云平台的混合应用，打破设备的物理边界，构建数字边界，实现相似设备监测诊断模型的工业知识复用。
（三）应用情况
1.早期预警提高机组设备可靠性
通过发出远早于控制系统的故障预警，通过给予电厂故障定位、原因分析、决策建议等方式，避免机组非计划停运的事件发生。数据监测诊断平台，内涵877个模型，每天执行算法24万次，产生数据2.3GB。通过数据的汇聚和计算，平台实时呈现出多个电厂10余台燃气燃煤机组的发电状况和设备状态，对分布于五省的电厂设备提供远程智慧监护，并将风险预警信息、污染物排放指标和电厂能耗现状实时呈现给中心，辅助公司决策。
2.设备机群监视诊断技术垂直管理
通过工业互联网减少知识创新的应用成本和部署时间，有效减少基层企业发电系统故障，大幅节省模型开发部署资金。2018年度，中国大唐开展技术研发、故障模式识别、数据分析研究等工作，通过事件管理交互平台，实现现场人员与中心的联合创新和模型部署。通过物联网技术，故障模式迅速部署到分布于多省市的10余台燃气机组，实现了跨地域预警诊断模型的集群应用，建立了工业知识复用和推广知识服务商业模式。
三、智慧电厂未来发展的几点思考
（一）管控一体化
首先要提到的就是管控一体化的概念，何谓“管控一体化”？是单单将生产经营和管理连在一起了吗？其实不然，业务之间、信息之间和数据之间都要保持高度的统一，做到了信息的共享，才能达到管控一体化的水平，那么如何才能达到“管控一体化”的程度呢？我们都知道MIS、SIS和机械生产这些都是有关联的，在智慧电厂的管理模式下，以前是管设备、管检修、管缺陷、管预防和管维护，但是智慧电厂的设备管理应该是一个传统的EAM，加上智慧化的管理手段，例如智慧监测、智慧诊断、智慧维修和智慧作业，这些才能构成一个相对来说比较先进、比较完整的智慧化管理，目前我们可以说是做到了前两项，而后两项内容则需要进一步开发。当然，实现这样的模式就离不开“工业互联网+”的体系，搭建私有云平台，从设备的采购、安装、调试再到运维、检修，形成一个闭环的设备生态周期，以点为单位进行管理和调配，实现设备使用和管理的标准化，在不久的未来亦可以利用移动终端进行一体化管理，例如对讲机不光用来进行现场实时沟通，还可以做设备监视和诊断为一体的“掌上云”，这就大大提高了智慧电厂的工作效率和管理效率。
（二）主动安全的风险预控
电厂运行永远离不开“安全”两字，安全生产不光是一句口号，更要落实到人，落实到物。传统意义上的安全防控主要在于制定规程或定期考核的方式来加强人员的安全意识，而智慧化的防控不光加强了人的安全防控，更加强了设备的安全防控。智能安防就是主动安全防护，这需要从三个方面来做：一是设备的主动防护，二是人员的防护，三是环境。每一方面都通过物联网、移动云计算的技术来支撑。主要减少人员带来的风险，以及杜绝误操作，对外包商进行有效地管理，是智能安防的出发点。具体来讲，利用无线、GPS定位、蓝牙等技术配合门禁、二维码智能锁、智能摄像头等设备，把生产区域全面覆盖，通过视频识别对违章的行为进行抓捕，实现数字化的安全监管。不仅如此，风险的主动预警可以将智能穿戴设备带到我们的生产环境中来，例如智能安全帽、智能安全带、智能终端等，和风险管控相结合，实现智能预测风险点，找到周边环境中的危险因素，告知现场工作人员，确保设备和人员时刻处于安全的状态。
四、总结
能源领域未来的发展离不开数字化的建设，这已经成为大趋势，如果有企业敢背道而驰的话，那等待他的必将是自取灭亡。因此我们要乘着“十四五”规划的东风，通过数字化推动企业持续创新发展，高质量发展，这是我们的战略目标。加快基层企业向数字化转型是我们的重要手段，只有不断创新，推动能源革命，加强统筹协调才能使智慧电厂的加深推向一个新的高度，达到国内外领先水平。
参考文献：
[1] 刘韵洁.从未来网络看网络强国和实体经济发展[J].中国信息界,2017,(3):52-54.
[2] 邓渝生, 王瑶.基于物联网技术的电力设备检修工厂化管理系统[J].电气应用,2013,(1):46-50.
[3] 何清.物联网与数据挖掘云服务[J].智能系统学报,2012,07(3):189-194.
[4] 常剑, 高明.基于相似性建模的发电机组设备障预警系统[J].机电工程,2012,29(5):576-579.