传统火电厂建设智慧电厂的典型方向及构架体系

　　摘要：自进入新时代以来，新兴技术层出不穷，新技术的产生及应用为各行各业发展创造了良好的条件。在电力领域内，传统火电厂由于存在能源消耗高、技术水平低等不足，面临着被社会淘汰的危机。为了避免这一情况的发生，不少电力企业开始追求和建设由多种技术结合并改造而成的智慧电厂，并取得了一定的成效。本文对传统火电厂改造成智慧电厂的发展方向以及构架体系的形成进行了探讨，希望能够向拥有火电厂的电力企业提供借鉴。

　　关键词：智慧电厂;典型方向;构架

　　引言

　　近几年来，凭借着互联网信息技术的强大发展势头，以及国家《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》的提出，我国电力企业的发展也进入到快速发展的轨道。新兴技术的应用在一定程度上弥补和改变了传统火电厂发展上的不足，提高了能源利用效率和现场管理水平，为传统电厂向智慧电厂的转型创造了可能。但是从目前的综合情况来看，在电厂内部技术化的应用和改造方向仅仅局限于信息收集和管理领域，对于生产过程的改进却是很少，这就导致生产过程的智慧化改造水平极低，阻碍了智慧电厂的最终形成。因此有必要指明传统火电厂的发展方向，促使其形成智慧电厂新的构架体系，取得更大的发展。

　　一、智慧电厂建设的典型方向

　　(一)智慧电厂建设的目标

　　对于智慧电厂的建设和发展目标，国际上的看法是比较统一的，总的来说可以定义为：采用云管理技术、网络信息技术、智能控制和管理技术等对电厂的整个生产环节和管理环节进行全方位、立体化的智能管控，提升电厂发展的信息化和智慧化水平，不断提高发电效率，使电厂发展能够与时俱进，创造更多的社会效益和经济效益。

　　(二)智慧电厂的特征

　　智慧电厂的特征包括：首先，智慧电厂能够进行信息收集和综合。借助于互联网信息技术，实现对各个环节的深度监控和实时信息收集，形成数量巨大的数据库，方便后期的调取和使用。其次，智慧电厂能够进行实时管理和控制。借助于信息数据和控制系统，智慧电厂能够实现远程的操作和控制，对业务进行统筹安排和管理，提高管理水平，使电厂的生产能够与实际需求相符合，实现经济效益的稳定增长。再次，智慧电厂能够感知生产和管理环节中的细节变化。智慧电厂的系统是由众多种类的先进传感设备打造而成的，这些设备能够感知到电厂生产环境、机械运行状态等的变化，形成全方位、立体化的感知系统。最后，智慧电厂能够不断实现自身业务的优化。随着预测控制、PID自整定控制等算法的引入，再加上互联网信息技术的便利条件，使得智慧电厂的智能控制和管理系统能够进行自我的学习和诊断，同时该系统还能够从众多的信息当中提取出有效的业务指标，帮助电厂的管理者进行运营决策，不断促进业务数量的增加，增强电厂的发展实力。

　　(三)智慧电厂建设路径

　　1.进行数字化改造

　　首先收集电厂全部生产环节的信息，将收集来的信息进行数字化处理转化为有效的数据，并形成可供使用的大型数据库。其次，在一定数据划分标准的基础上对数据库的信息进行分类和汇总，并对元器件进行相应的编码，按照时间的顺序进行编排并最终形成完整的数据链。最后，对不同类型的数据库进行整合，形成一套完整的数据库，并设置相应的数据库控制中心，方便数据的调配和使用。

　　2.打造厂区物联网

　　物联网的建立是需要以完善的网络为前提的，因此在打造智慧电厂时要构建覆盖全厂区的无线信息网络，以方便信息的获取。接下来便是对各个环节设置必要的感知检测元件和设备，利用视频监控设备、远程控制设备和执行设备等保证信息的及时传递和送达。最后，要在物联网的终端开发出实时定位系统，对厂区人员的位置进行确定，以加强对厂区人和物的合理调度，使自身的管理水平得到提高。

　　3.构建厂区模型

　　首先利用虚拟现实技术和增强现实技术，对厂区和主要设备进行三维立体化建模，构建出厂区的整体化模型，直观展示出厂区各个安全防护位置、重要设备位置、维修、检测位置等。其次，对电厂的生产和管理流程进行确定，方便形成管理模型。最后，利用最先进的算法建立起智能化系统的预测模型，使整个厂区的运行更加智能化，保证发电过程平稳顺利进行。

　　二、智慧电厂的构架体系

　　(一)打造智能化的控制层

　　1.主辅一体化控制系统、仿控一体化控制系统

　　打造主辅一体化、仿控一体化控制系统能够使厂区的全部信号和管理操作行为转化为数字化的信息，并保证数字化信息的准确无误。目前仿真机逐步为机组逻辑保护和控制系统的设计调试，系统改造提供支持，实现控制、仿真、信息管理一体的辅助电厂运行的全面设计和分析管理的一体化工具。目前系统可利用自身的平台来进行数字化信息的分享和传递，使全部信息都能够得到高效利用，避免无法获取信息情况的发生，从而为各个环节操作的开展提供有效的信息依据和信息参考，提升管理者对整个厂区的把控能力。

　　2.现场总线技术及设备的应用

　　利用现场总线技术来建立起厂区的通信连接是十分有必要的，它将位于生产现场的发电设备与终端智能化系统相连接，解决二者之间存在的信息交互不及时的问题，使生产现场大型发电设备的运行状态变化能够被终端智能系统所获取，并利用系统的诊断技术找出设备问题的根源，形成有效的预警方便管理人员和相关维护人员来进行操作。现场总线技术是打造智慧电厂的关键性技术，它将为之后一系列系统的建立创造良好的条件，提升电厂的智能化水平，保证智慧电厂的稳定运行。

　　3.机组自启停控制系统

　　在电力发电领域，APS系统是必不可少的存在。APS作为一种复杂的自动控制技术，其一旦得到应用将会极大的提高电力生产和管理环节的自动化水平，即在不需要大量人员参与的情况下实现系统的自动控制和管理，减少人员成本的支出，降低生产成本。

　　(二)打造智能化的诊断层

　　1.智能设备管理

　　现场总线智能设备的存在能够使管理人员更加轻松地对生产进行管理。在该设备应用之后，智能化系统能够及时的查询和变更设备的参数信息，改变以往被动的管理模式，更加主动地对现场设备进行管理和维护，使管理和维护成本得到不断的缩减。

　　2.大型转机智能故障在线监测与诊断

　　智能化系统能够实时、动态的对设备的有关信息进行跟踪收集和反映，比如系统会根据电力设备振动情况的变化，主动地进行诊断以此来判断设备是否处于良好的工作状态，在得出结果之后系统会发出报警进行提示，保证有关管理和维护人员能够察觉，同时还会向维护人员提供维护建议，方便设备问题的迅速解决。

　　(三)打造智慧化的管理层

　　智能化系统能够自动收集和汇总全厂区的数据和信息，并通过直观化的终端平台呈现在管理者面前，管理者只需要根据系统所呈现出的数据信息，就可以轻松了解厂区的生产运营状况和设备的运行状态，这极大的简化了管理流程，使电厂的管理效率得到提高。同时智能化系统还可以划分为多种多样的子系统，比如智能考核系统、远程技术操作和管理、设备定期维护、可视化现场操作、生产技术培训、设备故障检修、档案管理系统等，这些系统共同服务于电厂的管理工作，推动智慧电厂能够尽快实现。

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　　结语

　　随着时代的发展和进步，传统火电厂的发展理念已经逐步落后于社会主流的发展态势，为了重新焕发传统火电厂新的活力，改变电力企业发展的困境，有必要对传统电厂进行智慧化改造。智慧电厂在促进电力企业生产环保，减少能源消耗和人员成本，提升电厂管理水平等方面有着巨大的帮助，因此各电力企业应加快构建智慧电厂。相信在新兴技术的推动以及国家有关方针政策的支持之下，智慧电厂必将取得又快又好的发展。

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　　作者：葛莉瑶1罗浩2李飞3