第六節　火電廠熱工智能電廠前景

隨著移動互聯網、云計算、大數據和物聯網等技術的蓬勃發展,各個領域興起了智能化建設的高潮,在發電領域對智能化電廠的呼聲也越來越高。

高效、智能是我國“十三五”規劃明確的能源發展主要任務,進而可以推動能源供給革命。根據能源發展“十三五”規劃“積極推動‘互聯網+’智慧能源發展,加快推進能源全領域、全環節智慧化發展,實施能源生產和利用設施智能化改造,推進能源監測、能量計量、調度運行和管理智能化體系建設,提高能源發展可持續自適應能力”及“堅持集中開發與分散利用并舉,高度重視分布式能源發展,大力推廣智能化供能和用能方式,培育新的增長動能”的精神,智能電廠必將成為今后電廠發展的新方向、新未來。

1.智能電廠的定義

中國自動化學會發電自動化專業委員會、電力行業熱工自動化技術委員會于2016年9月發布《智能電廠技術發展綱要》,將智能電廠定義為在廣泛采用現代數字信息處理技術和通信技術基礎上,集成智能的傳感與執行、控制和管理等技術,達到更安全、高效、環保運行,與智能電網及需求側相互協調,與社會資源和環境相互融合的發電廠。

智能電廠應能在各個層級實現針對全廠設備的全生命周期管理;實現管理系統和控制系統的融合,真正做到管控一體化;在智能電廠的各個層級完成信息的高度融合,為電廠的生產經營決策提供數據支撐,更快適應電力體制改革形勢下的電力市場建設需求。

電廠數字化是智能電廠的基礎,電廠智能化是電廠數字化技術的延伸與發展。智能電廠建設,需要進行頂層設計、全面規劃、統一技術、梳理概念、明確途徑、建立標準。智能電廠建設是電廠智能化的一個過程,應因地制宜、循序漸進。

2.智能電廠的特征

(1)泛在感知。基于信息物理系統技術,通過先進的傳感測量及網絡通信技術,實現對電廠生產和經營管理的全方位監測和感知。智能電廠利用各類感知設備和智能化系統,識別、立體感知環境、狀態、位置等信息的變化,對感知數據進行融合、分析和處理,并能與業務流程深度集成,為智能控制和決策提供依據。

(2)自適應。采用先進控制和智能控制技術,根據環境條件、環保指標、燃料狀況的變化,自動調整控制策略和管理方式,以適應機組各種運行工況,使電廠生產過程長期處于安全、經濟和環保運行狀態。

(3)智能融合?；谌娓兄?、互聯網、大數據、可視化等技術,深度融合多源數據,實現對海量數據的計算、分析和深度挖掘,提升電廠與發電集團的決策能力。

(4)互動化。網絡(包括無線網絡)技術的發展,為電廠中各設備與設備、人與設備、人與人、電廠與用戶、電廠與環境之間的實時互動提供了基礎,增強智能電廠作為自適應系統信息獲取、實時反饋和智能控制的能力。通過與智能電網、能源互聯網、電力大用戶等系統信息交互和共享,實時分析和預測電力市場供需狀況,合理規劃生產和管理過程,使電能產品能更好滿足用戶提出的安全性和快速性要求。

3.智能電廠的理念

(1)全生命周期管理。智能電廠的基本要求,即實現全廠設備全生命周期(設計、制造、建設、運營、退役)的智能管理。把設計過程中的三維模型、圖紙和文檔,建設過程中產生的制造、安裝和調試文檔以及運營過程中產生的檢修臺賬資產管理及實時數據在同一平臺上集成應用,利用可視化技術和三維定位技術,實現設備安裝、運行、關門開啟或關閉。

(2)電子巡更系統。電子巡更系統通過在預定的巡更路線上設置網絡微波感應器,感知配帶身份卡的巡更人員信息,一旦感應到巡更人員到達預定巡更點的范圍,立即將巡更人員在物聯網絡上的坐標位置發送到監控中心管理服務器,在監控中心服務器的電子地圖上顯示巡更人員當前在電廠具體位置,顯示其巡更行進路徑,使巡更人員在偏離指定工作路線或誤入危險工區時系統及時地向巡更人員發出報警信息;同時巡更人員在到達既定的巡更點后,通過物聯網向監控中心發送確認到達巡視點位置的信息。

(3)智能巡檢與缺陷管理系統。智能巡檢系統可以實現巡檢人員的實時監控以及過程可視化,可在三維虛擬電廠中預先設定巡檢路線,巡檢過程中巡檢人員借助手機APP和平板電腦對設備進行二維碼的掃碼完成巡檢數據的記錄。當班值長在三維虛擬電廠中可實時查看該人員的行走軌跡及巡檢過程,也可以事后對歷史巡檢過程進行追溯,同時也可以調出視頻錄像;當人員接近危險源區域時會有明顯的報警,提醒該人員遠離危險源,同時三維虛擬電廠也會發出報警。另須配置帶藍牙通信功能的測溫、測振設備進行實時巡檢數據的自動采集。同時還可以完成現場錄像、照相、語音等數據傳輸功能。巡檢、點檢獲取的數據能夠導入生產MIS系統中。操作人員通過運用智能點檢儀與管理系統接口,實現設備劣化分析、狀態預測、狀態趨勢分析、異常數據報警、工單自動生成等功能,最終實現設備的狀態檢修。

通過PAD、點檢儀、手機APP等掃描設備二維碼(通過設備的KKS編碼,制作出設備二維碼標識牌),可以獲取設備相關的動靜態信息;同時依據設備二維碼標識牌所安裝設備位置信息,可實現掃碼定位功能。系統同樣也支持拍照、錄制音頻作為巡檢結果的附件。

(4)智能定位系統。配備智能定位系統,通過對人員佩戴標簽的定位,對廠內人員進行有效的管控,并實現人員定位、人臉識別、智能門禁、視頻監控系統的聯動;人員定位系統將工作人員實時位置、運動軌跡在三維虛擬電廠中顯示出來,實現實時監控。在三維虛擬電廠中對員工的工作區域進行授權,當非授權人員進入后,三維虛擬電廠進行紅色顯示越權人員,系統同時對越權人員進行振動、聲音、手環等提示,提醒該人員離開。

智能定位系統架構如圖1?10所示。

4.智能管理層實施方案

智能管理層實現全局生產過程與管理信息和數據的高度融合,利用互聯網與大數據技術,實時監控生產全過程、智能決策,提高整體運營的經濟性。

(1)智能管控系統平臺。可以根據實際情況建設全廠一體化數據平臺,完成全廠所有信息系統數據的互通和融合,含SIS系統、MIS系統、安防一體化系統(門禁系統、周界防范及電子巡更系統、安保視頻監視系統)、火災報警系統、在線仿真系統、數字化移交系統、生產視頻監視系統、定位系統、巡檢系統、多媒體會議、視頻會議、ERP、智能決策、無線網絡、智能終端等全廠所有數據源,并完成智能生產管理、安全管理等智能管控功能。

智能管控系統平臺架構充分考慮智慧電廠未來業務發展趨勢,通過信息技術手段,充分體現發電企業各個環節的互動性和信息化、經營管理的集中化;以面向服務的設計理念,借助信息服務總線的業務應用柔性接入機制支撐未來業務的調整和發展需要,并以先進的技術手段實現靈活的展現形式;通過技術手段保障業務、應用和數據領域涉及的信息安全。

(2)智能倉儲系統。智能倉儲管理系統將二維碼打印技術、無線智能終端識別技術、移動應用技術、物聯網及大數據分析應用到電廠倉儲作業各環節中,快速完成物資的貨位存放指引、到貨入庫上架、庫存盤點記錄、領料出庫登記等業務操作。系統將倉庫、貨架、庫位、批次等信息進行統一編碼并建立二維碼檔案,通過無線智能終端實現對物品的精準定位與識別。通過掃描二維碼,支持庫存快速盤點、物品移庫跟蹤、物品領用登記等業務的高效辦理。集成需求計劃、詢比價、到貨驗收等采購模塊,支持對物品的追根溯源,實現對備品供應商、質保期等信息的全生命周期管理和追溯。

能根據生成的工單,自動與備品備件關聯,分配相關人員,實現智能倉儲;同時對倉儲系統進行管理,對本企業所需物資的使用、儲備等行為進行計劃、組織和控制。主要包含:物資基礎信息管理、入庫管理、領料管理、退料管理、出庫管理等功能。

(3)智能決策輔助系統。建立全局成本利潤分析和決策中心,整合電廠經營、人力、財務信息,加強分析預判,實現經營指標的實時統計、預測;加強數據挖掘和預警,推動管理預控化。

生產經營智能決策平臺功能,以集團對各電廠生產管理為核心,在此基礎之上構建生產運營智能、其他信息系統集成及自動化報表功能;更為重要的是,為了滿足實時一體化工作協同之需,功能領域涵蓋駕駛艙、基于各種職能角色進行個性化定義的生產業務內容等,初步功能領域可涵蓋自動化報表功能、績效管理模塊、KPI智能管理模塊、環保智能管理、維修智能管理、歷史曲線分析、操作智能管理、其他所需功能模塊。

隨著電力體制改革的不斷深化,勢必對發電企業的智能化程度要求越來越高。新的要求和新的挑戰促使電力企業推進信息化建設的廣度和深度,進而提高運行的安全可靠性,使其適應現代化企業管理的要求,降低工程造價,減少運行維護成本。因此,建設智能電廠勢在必行。