（山西赵庄鑫光发电有限公司 山西省长治市 046600）
摘要:发电厂是电力生产的重要环节，随着智能化话的深入发展，智慧电厂的建设势在必行。以火电厂的建设为例，介绍了目前智慧电厂的建设与发展的特点以及研究现状。提出了建设智慧电厂的优势和下一步的发展趋势，指出了目前需要解决的瓶颈问题。为智慧电厂尤其是火电厂的建设提供了理论支持和技术指导。
关键词：智慧电厂；建设与发展；火电厂
引言
我国火力发电机组的信息化建设经历了分散控制阶段和网络化阶段，随着大量的现场设备、元器件等局部系统的信息无法自动启动，实现实时准确的上传，这些方面的因素严重制约可企业信息的发展，对于企业的过程监控，现代化管理、高效执行等十分不利，使得在电力市场竞争中处于不利地位。为了实现与智慧电网的同步发展没实现精细管理和高效管理，作为供电企业的发电厂，必须向着智能化、集约化、系统化的方向发展。
1 智慧电厂概述
1.1 智慧电厂的定义
智慧电厂是以物理电厂为基础，在现有的技术、管理水平的基础上，通过对局部或者是分系统的科技含量和管理内涵等资源进行深入挖掘和全面梳理后，采用系统性的理论和内部资源配置最优化的理念，重新对所有内部资源的应用价值的再认识、再整合，同时融入了现代先进管理和先进技术形成的新型电厂。智慧电厂的网络模型如图1所示，它使得准备更加可靠，技术更加先进，系统更加合理，管理更加柔性，发展更加持续，经济效益和社会效益更加提高.
1.2 智慧电厂结构内容
智慧电厂与数字化电厂具有相同的体系结构，都包含基础设备层、实时控制层、系统优化层、生产管理层和电厂决策层等， 智能化电厂在数字化电厂结构内容的基础上进行了不同程度的丰富和发展。在实时控制层，数字化电厂与智能化电厂都包括锅炉、汽机、电气、辅机等的DCS一体化控制系统，保证火电厂的安全平稳运行。智能化电厂在此基础上，通过使用预测控制、模糊控制、神经网络控制、 模糊神经网络控制和遗传算法等各种智能控制和算法，实现机组的优化控制，从而提高机组效率和安全性，达到节能降耗的目的。在系统优化层，数字化电厂与智能化电厂都包括厂级监控信息系统 （ SIS），对厂级生产过程进行监控，分析和优化控制系统和机组性能，并对下层的实时控制层进行指导。智能化电厂在此基础上，还加入智能化煤场、数字化视频监控等。在生产管理层，数字化电厂与智能化电厂都以电厂资产管理为主线对电厂的机组性能指标进行优化，实现电厂的经济、高效和安全地运行。此层根据从上层的电厂决策层取得的经营指标制定生产计划，并为下层的系统优化层提供指导。智能化电厂在此基础上， 可结合移动互联网技术搭建移动信息管理平台， 使火电厂的经营管理者可以随时随地获取电厂的相关信息，提高全厂的现代化管理水平。
1.3 智慧电厂的特征
智慧电厂具有以下几个方面的特征，首先是自适应性，也就是说智慧电厂体系能够根据内部子系统的结构或者是状态的变化、环境的具体要求等进行自身的一些调整以达到期望的特征。其次是自完善性，也就是说智慧电厂系统能够在运行中根据所获得的信息不断自行完善其性能和可靠性。第三是自愈性，当系统由于故障停止运行后，智慧电厂能够不依赖其它方面的帮助，在很少或者是不直接由人或者软件干预控制的情况下，使得系统以最快的速度回复正常运行状态。第四是安全性，智慧电厂可以通过预知维护系统、状态监测、遥视等措施，有效的预防风险，降低事故发生的概率，并且能够抵御物理和网络攻击，提高受攻击之后快速恢复的能力，从而加强系统的安全系数。
1.4 智慧电厂的优势
通过智慧火电厂的建立，在设计阶段，电厂的设计数据通过三维模型宏观展 示，作为施工依据，运行期间的参数可以显示在三维模型中，通过全面的智能化软件平台，进行生产期间的运行优化，故障预测 ，准确的分析全厂的运行状态，自动决策，以生产现场的设备为中心，不需要人为干预，提高发电企业 的经济效益。智能电站主要具有智能化系统快速仿真与模拟、智能预警、状态检修、优化运行决策支持 ，预防控制技术（事故处理和事故恢复技术，如故障智能化辨识及其恢复；智能电站具有实时监视和分析系统目前状态的能力，既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对己经发生的扰动做出响应的能力；智能数据挖掘，在机组容量不断增加，数据量庞大，满足现场对关键数据的分析整理的要求，进而指导生产。
2 智慧火电厂建设与发展
智慧火电厂的运行结构如图2所示，智慧火电厂是集信息化、自动化、互动化于一体的新型火力发电系统，它对内、外部环境都具有很强的适应性，在信息不完整，不确定的情况下，依然能够自行对收集的信息进行判断推理，作出决策。在优化自身电站运行的同时，实现了电网的安全、可靠高效运行。
图1 智慧电厂网络模型图 图2 智慧火电厂运行结构图
2.1 智慧火电厂建设及存在问题
我国大型火力发电机组的规模随不同时期、不同条件有较大差异 ， 在电厂中形成了若干相对独立、 封闭的自动化孤 岛，它们之间普遍存在着互连和操作的问题受限于早期建设未作全面规划以及期间 技术的改进发展，是对智能电站建设的一个亟待解决的问题。这些对电厂的改造也会带来一些问题， 比如“一键启停”等。首先在电厂建设阶段，设计院和施工单位提供电厂内使用的设备、材料的厂家多而杂，各类不同的标准并存，这样并不统一的局面导致设计院，施工单位在进行全厂的三维设计时，其初始投入成本高居不下。另外，三维设计完成后，没有进一步应用 于电厂的生产。其次随着火电厂全面智能化建设的逐步推进，生产过程中产生的数据不仅从数量上变得更加庞大，而且更复杂，这种复杂性表现在 ： 数据的不定性、随机性、 模糊性，信息的不完全性以及语义表达 的歧义性。如何整理各个系统间的数据，做深度的数据挖掘，实现更高级的调控，例 如，智能故障预测诊断。另外，各个环节之间联系紧密，牵一发而动全身，安全，环保，经济性等多目标优化求解也需要深入研究 。
2.2 智慧电厂的发展趋势与展望
智慧火电厂全面信息化的大体格局已形成，将来的任何系统都不是孤立的。 在目前的现有局部数字化电厂的基础上，智能化电站的发展趋势有首先管理信息系统（MIS）与机组运行监控相 结合形成综合性微机管理系统。另外，需开发真正 的优化管理与控制软件对重要设备进行早 期预警 、故障诊断和分析等实质性的可靠性管理。其次随着相关领域技术的发展成熟，目前FCS基本都是基于DCS发展，融合在一起，最后现场总线技术逐渐会代替，目前国内大型火力发电厂逐渐将应用在主工艺系统。第三随着计算机网络技术、无线技术源，以及智能传感器技 术 的相互渗透、结合而产生的一种新型工业网络传输技术，是现代工业数据通信系统发展的一个重要发展方向。
图3 未来智慧电厂结构图
在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足，进一步完善了工业控制 网络的通信性能，同时也是对现有无线技术在工业应用方向上的 功能扩展和技术创新。在电厂信息化建设方面提出电厂ERP的概念，它是一个高度集成 的 企业资产管理应用系统，以资产全面管理为基础，并将维修计划、备品备件、成本控制、决策分析系统等 有机地结合在一起。通过给电厂管理者们在日常管理工作中 提供智能化决策帮助，并且是智能电网高效利用 的重要一部分。
结论
随着经济和科学技术的发展，智慧电厂已经越来越受到人们的重视，其发展也是一种必然的结果，它的预期效果也是显著的。作为电力主要来源的火电厂，智慧电厂的建设必将进一步深入，今后发电企业的发展必将向着智慧电厂的方向发展。
参考文献
[1]揭骏仁. 智慧电厂的物联网环境监测平台[D].北京交通大学,2013.
[2]科远股份:加码智慧电厂等新业务[J]. 股市动态分析,2015,34:48.
[3]李彦斌,陈文姣,杨静. 智慧型电厂[J]. 中国电力企业管理,2012,05:47-49.
论文作者:王晋杰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/3
标签：电厂论文; 智慧论文; 火电厂论文; 系统论文; 机组论文; 高效论文; 智能论文; 《电力设备》2016年第15期论文;