摘要：随着通信技术、计算技术和传感器技术的飞速发展，数字化电厂早已正式进入实施阶段，但数字化电厂的概念及发展至今无章可循，在数字化电厂发展方兴未艾之际，智能化电厂依附工业4.0等概念悄然进入公众视野。
关键词：火电项目智能化电厂；信息系统；建设规划
引言
近20年来，随着计算机技术、信息技术和网络技术的广泛应用，电厂已经初步完成了信息系统数字化建设。具体而言，全厂主辅DCS一体化使得每台机组约有万点工艺参数进入DCS;以AGC、APS为代表的控制技术使得机组自动化水平取得长足进步，集控人员数量减少了约一半;形成了以DCS、SIS、MIS、ERP为核心的多层次、全方位的管控系统构架，并与上级区域公司、集团公司形成了广域网信息交互系统。
1智能电厂的概念和定位
电厂发展智能化，首先应该明确智能电厂的定位。现代智能电厂的建设，应该纳入到整个能源互联网体系之中，对于智能电厂的定位，应是立足于智能电网的整体架构。图1为国际电工委员会IEC发布的智能电网与工业设施的系统接口图，从图中可以直观的看出，在智能电网体系中，从发电厂一直到终端用户整个输配电过程中的所有节点之间，都是电力流和信息流双向流通的，而在双向信息流之中，承载了电力交易信息的业务流。因此，智能化电厂的建设，重点应是基于智能电网信息流、业务流的发展需要，让智能电厂与智能电网更好地匹配适应、更贴切地交互融合，并且在未来电力市场交易中利用科学的智能化方法为自身争取到更大的效益。
所谓智能电厂(Smart Power Plant，SPP)是指在广泛采用现代数字信息处理和通信技术基础上，集成智能的传感与执行、控制和管理等技术，达到更安全、高效、环保运行，与智能电网相互协调的发电厂，是在常规数字化电厂的基础上，进一步实现物理信息的交互融合，即通过信息化、网络化技术实现全厂范围各控制系统、控制设备、检测仪表传感器、生产与安防监控系统之间的互联互通，通过虚拟化技术实现电厂的三维虚拟可视化，并在上述两方面底层技术基础上，综合运用大数据、智能优化控制、智能决策支持等智能化技术手段，最终实现电厂全生命周期内的企业资产最优分配、生产质量最优控制、经济效益与社会效益。概括起来，标准的智能电厂具有5大特点:始于感知、精于计算、巧于决策、勤于执行、善于学习。
图1智能电网与工业设施的系统接口
2智能化电厂的建设基础
1997年，原电力规划设计总院在“2000年火电厂自动化”报告中，首次提出进入21世纪火电厂信息化(自动化)目标。近20年来，随着DCS、计算机、网络技术的应用，电厂信息化水平有了长足发展，为现阶段智能化电厂的建设奠定了坚实基础:
1)电厂“全厂主辅DCS一体化”方案实施使得每台机组有约万点信息进入DCS，信息的数字化采集已经全面覆盖到设备和工艺过程的方方面面。
2)以AGC、APS为代表的机组自动化控制水平有了长足进步，集控人员数量减少了约一半。
3)电厂已经形成以DCS+SIS+MIS/ERP为核心的多层次网络架构。电厂通过广域网与分公司、集团级的监管系统实现信息互联互通，网络化管控系统已经成为各电力集团内各级、各部门人员必不可少的工作工具。同时，互联网、物联网、机器人、人工智能、虚拟现实以及大数据处理等信息技术爆炸式发展，为智能化电厂的建设提供了澎湃的动力。
3智能化电厂建设的关键系统
3.1设备三维综合管理系统
设备三维综合管理系统应做到与主体工程同步设计、同步建设同步投运。系统能够以设备KKS为主键，以设备三维模型为核心，将设备设计、建设、运行期间的各项资料、数据与设备三维模型、二维动态图纸强关联查询展示，以实现对设备全生命周期透明化管理的目标。该系统主要有以下作用:
①以该系统建设为依托，开展基建期三维设计，以达到在建设期图纸信息交叉校验、碰撞检查、优化设计与施工、对大宗材料和电缆精细化管
理的目标。
②以该系统建设为依托，建立全厂全专业设备的KKS编码体系，并结合设备二维码和RFID要求，为建立全厂统一设备标示系统奠定基础。
③对设备静态资料管理(设备设计、制造、建设、试验相关的图纸、资料)实现电子化到数据化的升级，并以设备为核心实现强关联;
④集成ERP系统中的设备缺陷、维修记录;
⑤集成SIS系统中锅炉受热面相关测点，形成锅炉受热面三维防磨防爆管理。
该系统的三维可视化模型还可以用于智能安防及智能巡点检业务中的设备、人员的立体定位的展示，用于厂区隐蔽工程(入地下管网、电缆沟渠、电缆桥架)的透明管理，用于设备虚拟检修演练等许多业务。
3.2智能燃料管理
在燃煤计量、采制样、化验、煤场管理等环节提升自动化、智能化程度。实现燃料管理全过程精细化的目标，确保入厂煤、入炉煤和库存煤的量、质、价数据的真实、准确、可靠。
智能燃料管理系统构架，应与上级单位公司在该方面的总体要求或系统保持一致，应充分考虑并预留联通和扩展接口，以满足区域公司或集团公司集约化管控需要。智能燃料管理系统应选用成熟合理的方案和设备，保证燃料采制化工作整体达到数字化、智能化水平。煤场自动盘煤系统方案要充分调研和论证，系统可靠性与测量精度应能够达到要求并有成功业绩。输煤皮带秤重计量设备选择技术先进、指标一流的厂家。对于河南等区域，因煤源复杂，混煤掺烧以“分仓上煤、炉内混烧”为主，根据锅炉运行情况做好细化技术管理工作。
3.3一体化工作平台
一体化工作平台利用“数据交换平台”，对ERP、SIS、安全生产管理平台等各种系统中的非实时、关系型数据库通讯，提取和存储所需数据，从而建立生产指标管理驾驶舱，建设基于多源数据库的自动报表系统。
①平台集成了生产过程管理、设备管理、运行管理、检修管理、缺陷管管理、两票管理、工单管理、燃料管理、技术监督管理、二十五项反措管理、安健环和远程诊断优化等业务应用，包括不限于对ERP、SIS、OA、设备全生命周期3D系统、点巡检数据库、视频监控系统、门禁系统、消防系统、智能燃料系统、远程诊断系统等的集成。实现对各数据库或系统的通讯协议兼容，实现单向通讯/双向控制。
②平台实现表单电脑化。平台集成所有业务表单，实现快速浏览和简易处理，例如巡检、点检记录，生产画面，生成报表等功能。
③平台单点登录，并实现跨平台信息自动推送，将生产、经营相关的提醒信息以统一接口发送到待办人处。
④平台实现业务移动化。平台兼容平板电脑或手机，能够在移动终端上实现桌面电脑的所有工作。
⑤平台具备“灵活报表”功能，提高报表数据自动采集率和数据复用率。生产管理人员可以通过类似excel简单操作定制所需报表;通过从“多源数据库”中或一体化平台画面中勾选测点，经过简单公式编辑建立表格内数据。
结语
智能化电厂建设贯穿电厂设计、建设、运营直至退役的“全寿命周期”过程，是一项综合性、全局性、长期性的系统工程，不是一个单一的项目。通过新的智能化技术和产品的有序应用和探索，将不断提升电厂智能化水平。
参考文献
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[2]杨新民,陈丰等.智能电站的概念及结构[J].热力发电,2015,44(11): 10-13.
[3]候子良.中国电厂信息化第二次飞跃——智能化电厂建设[J].自动化博览,2016,(1):34-36.
论文作者:孙雪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/3
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