梁志刚1 谷英慧1 王兴1 葛松燕2 伍振新2
1甘肃黑河清洁能源股份有限公司 甘肃 张掖 734000 2甘肃张掖小孤山水电有限责任公司 甘肃 张掖 734000
项目简介：近几年在公司领导对水电厂安全、高效生产的远见卓识、科学布局下，各电站积极开展了生产自动化的升级改造工作，自动化水平得到很大提高，有力保证了生产的安全、稳定。在此基础上结合当前科技前沿最新5G技术及北斗短报文通讯技术，设计开发“智慧电厂”系统，不但能够很好推动传统发电行业转型，更有利于在实现“碳达峰、碳中和”的国家目标中发挥水电作为清洁能源的优势，与我国积极应对气候变化的国策、科学论证的“碳达峰、碳中和”国家战略保持高度一致。
该项目设计是在目前生产自动化系统的基础上，通过现代传感器技术，采集电站上游流域水文、水情信息，利用5G技术及北斗短报文通讯技术，把采集到的数据可靠传输到主机系统数据库，上位机主程序通过调取所需采集数据，计算出、入库流量，结合电站库容、库区水位及发电机最优运行工况参数，利用数学最优化、神经网络算法原理计算，生成最优发电计划，达到水耗最小、发电效率最高，提高电站发电量。同时按照目前电力市场现货交易数学模型、交易算法，结合双边协议电量的发电计划，计算生成最优发电电量申报计划，使现货交易挣取最高电价。通过电量和电价的‘双提高’，发电收益能有质的飞跃，使企业生产效益稳步提高。
该项目的优点还在于系统计算生成的数据结果具有可执行性和共享性（如图1），例如所生成最优发电计划，需要开启备用机组时，可以利用电力104通讯协议，给生产自动化系统下发‘遥控’、‘遥调’量，自动实现机组的开机与停机，负荷的增、减等操作；也能与大坝监控系统之间实时通讯，在汛期全厂满负荷运行时，可以根据入库洪峰流量大小情况，计算泄洪闸的开启开度并能及时开启泄洪闸泄洪，有力保证汛期防汛‘预警’和汛情紧急‘处置’，真正实现电站生产的安全、可靠和机组的满发多供、经济运行。
图1 数据共享模型
该项目具有很强的可实施性，1、当前各电站自动化改造基本完成，能够实现对发电过程的智能化监控、操作和管理，满足系统设计的基础条件；2、本人设计的两项计算机软件著作《大坝无人值守远程监控系统》（如图2）与《水坝安全实时监测预警控制系统》（如图3）及拟定在省级期刊发表的《基于决策树挖掘算法的水利信息化数据共享系统设计》论文，从功能设计和算法引用上都可以作为成熟经验，对该系统设计有很大的借鉴作用；3、目前5G技术及北斗短报文通讯技术日趋成熟，在‘人工智能’领域有了广泛应用，一些标准化功能模块能够与智慧电厂系统无缝衔接；4、该项目的实施成本较低，收益显著，与现有各自动化系统、控制系统有良好的兼容性；5、该项目的开发过程极具挑战性，与以往‘单一更换设备’的技改不同，对参与的技术人员要求自动化业务能力较高、综合素质强，能够很好地培养职工自学和创新能力，激发个人潜能，营造企业良好学习氛围。
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综上所述：智慧电厂不仅以实现发电过程智能化为基础，突破发电行业对营业业务的限制，从对社会服务的功能和贡献效益的最大化出发，在高效利用水能资源的基础上，承担更多的社会服务功能；结合当前电力市场现货交易形势和企业同行竞争趋势分析，设计智慧电厂系统很具前瞻性，有利于减耗增效、提高企业竞争力。
参考文献：[1]柳曦,胡波,王宾,薛建中,高少华,杨渊.5G通信技术在火电厂的应用[J].热力发电,2020,49(11):8-13.
[2]宋会贤.5G科技解锁智慧电厂[J].当代电力文化,2021,{4}(03):66-67.
[3]俞建江,王浩君.一种基于5G的智慧电厂工业应用解决方案[J].电子测试,2021,{4}(08):124-126.