第六节　火电厂热工智能电厂前景

随着移动互联网、云计算、大数据和物联网等技术的蓬勃发展,各个领域兴起了智能化建设的高潮,在发电领域对智能化电厂的呼声也越来越高。

高效、智能是我国“十三五”规划明确的能源发展主要任务,进而可以推动能源供给革命。根据能源发展“十三五”规划“积极推动‘互联网+’智慧能源发展,加快推进能源全领域、全环节智慧化发展,实施能源生产和利用设施智能化改造,推进能源监测、能量计量、调度运行和管理智能化体系建设,提高能源发展可持续自适应能力”及“坚持集中开发与分散利用并举,高度重视分布式能源发展,大力推广智能化供能和用能方式,培育新的增长动能”的精神,智能电厂必将成为今后电厂发展的新方向、新未来。

1.智能电厂的定义

中国自动化学会发电自动化专业委员会、电力行业热工自动化技术委员会于2016年9月发布《智能电厂技术发展纲要》,将智能电厂定义为在广泛采用现代数字信息处理技术和通信技术基础上,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,与智能电网及需求侧相互协调,与社会资源和环境相互融合的发电厂。

智能电厂应能在各个层级实现针对全厂设备的全生命周期管理;实现管理系统和控制系统的融合,真正做到管控一体化;在智能电厂的各个层级完成信息的高度融合,为电厂的生产经营决策提供数据支撑,更快适应电力体制改革形势下的电力市场建设需求。

电厂数字化是智能电厂的基础,电厂智能化是电厂数字化技术的延伸与发展。智能电厂建设,需要进行顶层设计、全面规划、统一技术、梳理概念、明确途径、建立标准。智能电厂建设是电厂智能化的一个过程,应因地制宜、循序渐进。

2.智能电厂的特征

(1)泛在感知。基于信息物理系统技术,通过先进的传感测量及网络通信技术,实现对电厂生产和经营管理的全方位监测和感知。智能电厂利用各类感知设备和智能化系统,识别、立体感知环境、状态、位置等信息的变化,对感知数据进行融合、分析和处理,并能与业务流程深度集成,为智能控制和决策提供依据。

(2)自适应。采用先进控制和智能控制技术,根据环境条件、环保指标、燃料状况的变化,自动调整控制策略和管理方式,以适应机组各种运行工况,使电厂生产过程长期处于安全、经济和环保运行状态。

(3)智能融合。基于全面感知、互联网、大数据、可视化等技术,深度融合多源数据,实现对海量数据的计算、分析和深度挖掘,提升电厂与发电集团的决策能力。

(4)互动化。网络(包括无线网络)技术的发展,为电厂中各设备与设备、人与设备、人与人、电厂与用户、电厂与环境之间的实时互动提供了基础,增强智能电厂作为自适应系统信息获取、实时反馈和智能控制的能力。通过与智能电网、能源互联网、电力大用户等系统信息交互和共享,实时分析和预测电力市场供需状况,合理规划生产和管理过程,使电能产品能更好满足用户提出的安全性和快速性要求。

3.智能电厂的理念

(1)全生命周期管理。智能电厂的基本要求,即实现全厂设备全生命周期(设计、制造、建设、运营、退役)的智能管理。把设计过程中的三维模型、图纸和文档,建设过程中产生的制造、安装和调试文档以及运营过程中产生的检修台账资产管理及实时数据在同一平台上集成应用,利用可视化技术和三维定位技术,实现设备安装、运行、关门开启或关闭。

(2)电子巡更系统。电子巡更系统通过在预定的巡更路线上设置网络微波感应器,感知配带身份卡的巡更人员信息,一旦感应到巡更人员到达预定巡更点的范围,立即将巡更人员在物联网络上的坐标位置发送到监控中心管理服务器,在监控中心服务器的电子地图上显示巡更人员当前在电厂具体位置,显示其巡更行进路径,使巡更人员在偏离指定工作路线或误入危险工区时系统及时地向巡更人员发出报警信息;同时巡更人员在到达既定的巡更点后,通过物联网向监控中心发送确认到达巡视点位置的信息。

(3)智能巡检与缺陷管理系统。智能巡检系统可以实现巡检人员的实时监控以及过程可视化,可在三维虚拟电厂中预先设定巡检路线,巡检过程中巡检人员借助手机APP和平板电脑对设备进行二维码的扫码完成巡检数据的记录。当班值长在三维虚拟电厂中可实时查看该人员的行走轨迹及巡检过程,也可以事后对历史巡检过程进行追溯,同时也可以调出视频录像;当人员接近危险源区域时会有明显的报警,提醒该人员远离危险源,同时三维虚拟电厂也会发出报警。另须配置带蓝牙通信功能的测温、测振设备进行实时巡检数据的自动采集。同时还可以完成现场录像、照相、语音等数据传输功能。巡检、点检获取的数据能够导入生产MIS系统中。操作人员通过运用智能点检仪与管理系统接口,实现设备劣化分析、状态预测、状态趋势分析、异常数据报警、工单自动生成等功能,最终实现设备的状态检修。

通过PAD、点检仪、手机APP等扫描设备二维码(通过设备的KKS编码,制作出设备二维码标识牌),可以获取设备相关的动静态信息;同时依据设备二维码标识牌所安装设备位置信息,可实现扫码定位功能。系统同样也支持拍照、录制音频作为巡检结果的附件。

(4)智能定位系统。配备智能定位系统,通过对人员佩戴标签的定位,对厂内人员进行有效的管控,并实现人员定位、人脸识别、智能门禁、视频监控系统的联动;人员定位系统将工作人员实时位置、运动轨迹在三维虚拟电厂中显示出来,实现实时监控。在三维虚拟电厂中对员工的工作区域进行授权,当非授权人员进入后,三维虚拟电厂进行红色显示越权人员,系统同时对越权人员进行振动、声音、手环等提示,提醒该人员离开。

智能定位系统架构如图1⁃10所示。

4.智能管理层实施方案

智能管理层实现全局生产过程与管理信息和数据的高度融合,利用互联网与大数据技术,实时监控生产全过程、智能决策,提高整体运营的经济性。

(1)智能管控系统平台。可以根据实际情况建设全厂一体化数据平台,完成全厂所有信息系统数据的互通和融合,含SIS系统、MIS系统、安防一体化系统(门禁系统、周界防范及电子巡更系统、安保视频监视系统)、火灾报警系统、在线仿真系统、数字化移交系统、生产视频监视系统、定位系统、巡检系统、多媒体会议、视频会议、ERP、智能决策、无线网络、智能终端等全厂所有数据源,并完成智能生产管理、安全管理等智能管控功能。

智能管控系统平台架构充分考虑智慧电厂未来业务发展趋势,通过信息技术手段,充分体现发电企业各个环节的互动性和信息化、经营管理的集中化;以面向服务的设计理念,借助信息服务总线的业务应用柔性接入机制支撑未来业务的调整和发展需要,并以先进的技术手段实现灵活的展现形式;通过技术手段保障业务、应用和数据领域涉及的信息安全。

(2)智能仓储系统。智能仓储管理系统将二维码打印技术、无线智能终端识别技术、移动应用技术、物联网及大数据分析应用到电厂仓储作业各环节中,快速完成物资的货位存放指引、到货入库上架、库存盘点记录、领料出库登记等业务操作。系统将仓库、货架、库位、批次等信息进行统一编码并建立二维码档案,通过无线智能终端实现对物品的精准定位与识别。通过扫描二维码,支持库存快速盘点、物品移库跟踪、物品领用登记等业务的高效办理。集成需求计划、询比价、到货验收等采购模块,支持对物品的追根溯源,实现对备品供应商、质保期等信息的全生命周期管理和追溯。

能根据生成的工单,自动与备品备件关联,分配相关人员,实现智能仓储;同时对仓储系统进行管理,对本企业所需物资的使用、储备等行为进行计划、组织和控制。主要包含:物资基础信息管理、入库管理、领料管理、退料管理、出库管理等功能。

(3)智能决策辅助系统。建立全局成本利润分析和决策中心,整合电厂经营、人力、财务信息,加强分析预判,实现经营指标的实时统计、预测;加强数据挖掘和预警,推动管理预控化。

生产经营智能决策平台功能,以集团对各电厂生产管理为核心,在此基础之上构建生产运营智能、其他信息系统集成及自动化报表功能;更为重要的是,为了满足实时一体化工作协同之需,功能领域涵盖驾驶舱、基于各种职能角色进行个性化定义的生产业务内容等,初步功能领域可涵盖自动化报表功能、绩效管理模块、KPI智能管理模块、环保智能管理、维修智能管理、历史曲线分析、操作智能管理、其他所需功能模块。

随着电力体制改革的不断深化,势必对发电企业的智能化程度要求越来越高。新的要求和新的挑战促使电力企业推进信息化建设的广度和深度,进而提高运行的安全可靠性,使其适应现代化企业管理的要求,降低工程造价,减少运行维护成本。因此,建设智能电厂势在必行。