智慧电厂在火电厂当中的应用

智慧电厂在火电厂当中的应用

王玉华

石家庄良村热电有限公司 河北石家庄 050000

摘要：智能技术的应用在我国各行各业已经成为了大势所趋，城市化进程的加快也促使着城市的用电需求越来越大[1]。因此，建设智慧电厂实现电厂安全、经济、高效的运营，对于推动电厂可持续发展具有重要意义。文章从基本概念作为切入点，分析智慧电厂和火电厂的基本练习与区别，简单阐述了智慧电厂对于火电厂智能技术的提升管理作用，对于智慧电厂的建立和相关技术加以论述分析，以供相关同业人员作为参考。

关键词：智慧电厂；常规火电厂；技术应用

　　1.对数字化电厂的描述分为三个层次： 
　　（1）电厂数字化

互联网时代，利用计算机数字化信息处理技术可以把火电厂生产过程中的影响和数据进行分析加工，把相关的图文信息和符号等图像从模拟信息转化为数字信息转化的过程。 
　　（2）数字化电厂

指的是电厂的数字化信息达到一定的运行规模和概念之后，电厂的控制系统和管理系统可以在后台进行数字化控制，所以称为数字化电厂。 
　　（3）电厂智能化

利用互联网计算机处理技术和数字技术结合智能通讯、智能传感技术，构建控制方法和管理系统，以最大化智能系统的运行对电厂实施高效快捷的运行，这种状态称之为电厂智能化。 
数字化电厂的概念是一个复杂的系统结构，不单单是一个项目，同时也是一种管理方法和理论。是数字化电厂管理发展在具体行业当中的一种智能应用，也是贴合中国制造2025发展理念相结合的发展结果[2]。智慧电厂的发展是在物理基础学和数字化电厂的发展基础上通过高效的互联网计算机控制技术，综合网络数据平台以及相关制造、设计、维护的基础上发展起来的，运用先进的管理理念可以设计出最合理的发电报价，最合理的维护指令，最合理的资金调配，从而使电厂的建设管理更加合理化、科技化，为实现环境美化和科学发展目标提供更合理的资源分配。为人民生产生活满足更多发展需求。
　　2.智慧电厂与常规电厂的联系和区别 
传统的发电厂一般来说都建立了自动化控制系统和信息管理系统，进行日常管理运行以及维护，这种传统的管理方式并没有提高运行效率，只是基于自动化设备装置运行，缺乏更好的灵活控制能力，传统发电厂的运行不但是要耗费更大的人力物力和财力，还要把握好各个单元的输电能力，缺少一定的智能优化设备升级，导致其各个运行环节相对来说比较孤立，对于电能的输送从管理方式来说较为单一，对于现代城市化发展进程来说，缺少太多管理方式和必要的智能系统配备[3]。简单来说，智慧电厂就是常规火电厂的升级版本，相对而言会更加具有实用性和管理优势。

2.1 DCS升级 
　　智能仪表、现场总线及虚拟仿真等综合技术对常规DCS进行全面升级换代。 
　　2.1.1 运行全面数字化 
　　数字化全面管理的实现需要提前建立更先进的自动化控制系统，一般来说，智慧电厂数字化控制系统分为三个部分：第一部分是厂级信息管理系统，第二部分是控制系统，第三部分是现场监控和智能设备。

现场智能设备和监控一般来说都是数字化控制系统的基本组成部分，包括现场需要的测量仪器，动力阀门等以及马达控制器材都是智能化设备，这些设备以总线通讯的方式和控制系统连载一起，设备中有大量的维护通信信息，这些信息通过数字化的总线进入网络控制系统，从而让系统的运行更加稳定，也方便管理人员更加快捷对设备进行维护，对于设备系统和设备工况进行优化管理，提高了管理效率，降低了电能的消耗[4]。从而保证了设备的使用寿命可以延长。
带有总线功能的DCS系统真正的目的在于对现场设备数字化状态信号的传输到数字化控制系统内，对于设备的智能化管理改变维护策略，可以将平台的智能管理水平得到有效提高。将传统的被动型的维护模式变为主动维护模式，对于现场实时的信息传递和精益化管理提供相关依据，对于总线技术而言，最根本的是让电厂的设备实现数字化功能，特别是一些基层控制界别的设备可以实现信息准确交换，在真正意义上实现智能智慧电厂的功用[5]。
　　2.1.2 虚拟仿真与生产DCS结合 
　　仿真技术的使用可以解决长期困扰电厂生产运行当中存在的一些干扰难题，可以很好的消除事故隐患，减少事故的发生，还可以让电厂的运行成本更低，实现最优化运行，提高电厂整体的经济效益。在电厂的实际运行中，为了达到设计调试和人员培新以及检测真多的基本目标，需要将DCS在计算机系统中反复测试

，实现仿真技术的混合应用，而正是因为这一测试要求，在实际客观需要的背景下，DCS虚拟仿真技术得到更好的开发。仿真机的分散控制系统设备和功能的肤质方式可以将仿真分成：模拟、虚拟和全激励三种方式。 
　　2.2 MIS升级 
　　电力的特殊性质决定了有些现场管理才做会影响工作管理的最佳时间，有些电力管理需要远程协助解决，比如MIS的信息传递，传统的方式是通过二维码或者流程工作来解决，而解决方式是虚拟出一定的空间环境，场景感觉体验是最好的工作方式和工作模式，这里的场景值得是三维模型。包括一些可视化和信息化门户的建立，从MIS更加生动的展现出来。

　　2.2.1 基建MIS可视化管理 
　　对于传统的MIS来说只是被动的记录工作信息，处理相关信息数据，而智能MIS的建立构建了新一代的模块基础，具有知识化和智能化的众多优点无可取代。首先是对于管理的支持，精益的施工设计，并不是简单的4D动漫，在可视化维度下可以很直观的模拟。不但要考虑本身业务的组织设计工作，还要结合大数据的运用，对于自然环境的思考[6]。二是精益材料的管理，小到一个螺丝，大到设备器械，都可以快速的浏览，在材料和具体作业面上可以实现有效的管理，对于材料也能做到整体有序的维护与节约。
　　2.2.2 生产MIS可视化管理 
　　设备管理模块或者图档管理以及两票操作均可进行可视化场景管理。将业务流程移植在三维虚拟门户基础上，利用可视化技术实现电厂业务+IT的全局可视化信息掌控，真正从业务源头进行管理，变被动为主动，涵盖电厂全寿命周期，数据中心、安全管理、培训操作、节能环保、设备管理、燃料管理、生产运营、决策管理等方面均可进行可视化管理。
　　3 智慧电厂对提升管理水平的促进作用 
　　3.1 电厂的运行情况 
智慧电厂全面介入互联网计算机设备，可以实现智能分析，这样可以准确、快速、全面的获得相关信息数据，便于提升电厂的管理水平，对于先进的控制系统可以适当减少维护人员，从而降低了人力成本[7]。对于传统的运行维护人员来说人力成本的支出较大，需要多人巡检才能发现问题，且维修时间较长，不利于电厂管理。而智能电厂的数据采集会有效管理电厂的运行情况，在保证安全的前提下，让电厂的管理水平自然不断的得到提高。
　　3.2 安防管理 
安全管理是电厂运行的前提，也是必须摆在首位的位置，对于电厂中危险源以及人员的管理至关重要，危险区域可以增派机器人巡检，这样有效避免一旦出现危险造成人员伤亡，机器人配备了先进的摄像监控装备，可以在现场拍摄大量图片，便于电厂科学进行安防管理。
　　3.3 电厂检维修 
　　由于机械人巡检的区域相对来说较为复杂，对于危险程度来说也更大，所以要全面提高电厂的机械和设备管理，延长设备的使用寿命，包括对于设备的预警机制要提高，从而保证机器人可以节省实践提高诊断难度，减轻电厂的维护成本，对于检修流程更加简易化，实用化。 
　　3.4 人员培训 
　　对于电厂的日常工作当中，在不影响电厂的运行情况下要经常对全体人员进行系统化培训，对于日常操作和仿真技术的培训要有针对性，对于三维虚拟电厂和维修方面要有足够的培训知识和最新技术手段，让电厂和各级人员的培训得到切实的进步，同时保证正常生产运行。 
　　4 智慧电厂建设方案探讨

  智慧电厂的建设主要分为新建厂房和老工厂改造两种方案，对于这两种方案都要有必要的硬件设备投入。智慧电厂的基础是更多海量的数据分析，那么对于这些数据的保存和管理就需要更加精细化的分工，对于云技术丰富的资源可以加以利用，电力企业近些年都在不断改造或者扩建自己的数据中心，需要满足更多客观需求，包括搭建基础的服务架构和平台以及软件等等，可以利用大数据综合分析的优势，在降低运行成本的同时来辅助企业的高效运行和收益保证。
　　4.1 新建工程 
　　对于新建工程来说最重要的就是要有统一的规划和执行力，在建筑质量和材料使用上需要严格的把关和验收。数字化智慧电厂的建设中要有重要的基础功能，比如：虚拟数字三维工厂的设计，包括机械设备制造单位的资质以及施工标准流程的重视，可视化数据随着智能设备的更新，越来越多的企业逐步向设计单位提供精细化的设备设计效果图，这些设备被设计出来以后可以大幅节省运行时间，而非机构化的数据也会被集成到虚拟工厂当中，这些都可以看做是数字化资产的一部分，对于以后的员工培训和技术人员维护来说都有重要意义[8]。除此之外，对于常规控制系统的信息收集功能外，还要重视门户系统的集成功能，把多个分散的端口或者终端当中的数据一起集中起来，在一个窗户当中应用，便于操作人员进行管理。
　　4.2 老厂改造 
　　对于老厂而言，可以使用无人机等激光臊面设备进行三维虚拟工厂的设计研发，可以改变现有的门户信息，可以将MIS、SIS、DCS等系统数据集成到三维虚拟工厂门户，信息高度集中。这样对于诊断设备功能和预警都会起到很好的作用，对于性能分析和利用大数据进行分析信息都起到为电厂更经济运行的保护。尤其是一些中小电力企业对于其成本来说有更好的节省作用。 
　　4.3 智慧电厂建设模块 
　　智慧电厂的建设涉及到很多方面，要结合自身电厂的发展情况来决定投入资金和相关设备的比例。在智能巡检系统方面以及无限工业的以太网方面，智慧电厂有着传统电厂不可比拟的优势，工业以太网通过无线连接可以到达巡检数据中心，并且可以和多个巡检终端项链，巡检数据中心与电站系统相连接，可以查询和读取电站的信息以及历史数据库，采用无线通讯与电厂的DCS系统进行时钟同步,采用多功能巡检终端,方便采集各种诊断信号,并与原有DCS系统数据进行整合,对相似工况下的巡检数据进行趋势分析和评估,提示巡检人员掌握设备和部件的运行状况,及时进行维护和保养,提高设备维护水平和系统的运行安全稳定性。

4.4智慧电厂的巡检系统应用还应该包括：

（1）对于火电厂智慧检查系统，与工业以太网相连接

（2）通过无线连接的方式巡检数据中心，并连接各个端口

（3）对于多功能的巡检系统可以和电站DCS和SIS系统相连

（4）对于数据库信息同步更新，可以查询和读取写入电站DCS和SIS系统

（5）对于巡检目标可以进行数据采样，与多功能巡检接口进行数据交换

结束语 
　　本文通过对智慧电厂及其结构模型的分析和概述，了解了其与常规电厂的联系和区别，随后根据智慧电厂的建设理念，探讨了如何通过新建工程和老厂改造进行智慧电厂的建设，希望能够为实现智慧电厂的可持续发展提供参考。  

参考文献 
　　[1]屠学伟，郑亚锋.智慧电厂建设探讨[J].自动化博览，2019（01）：29-31. 
　　[2]钱澄浩，张静.智慧电厂建设研究[J].四川电力技术，2017，40（05）：87-90+94. 
　　[3]彭卫东.智慧电厂建设构想[J].中国工程咨询，2017（01）：34-35

[4]汪亚坤.火电厂脱硫脱硝环保设备改造后的控制优化措施研究[J].装备维修技术，2020（01）：203. 
　　[5]吴峰.火电厂脱硫脱硝环保设备改造后的控制优化探讨[J].现代工业经济和信息化，2017，7（20）：34-36. 

　 [6]赵俊杰，冯树臣，孙同敏.智能机器人技术在燃煤智慧电厂的功能设计与应用[J].能源科技，2020，18（04）：35-42. 
　　[7]徐文进.以“两化融合”引领智慧电厂发展[J].唯实，2020（04）：34-36. 
　　[8]赵俊杰，冯树臣，杨如意，刘志宏，张越，刘琳鸽，侯宗余，向勇.新基建时代的燃煤智慧电厂建设与技术升级分析[J].神华科技，2019，17（12）：5-10.