“新基建”的本質是數字化建設,即借助5G、工業互聯網、大數據等新技術,實現基礎設施的數字化、智能化。“新基建”的加速發展,無疑也將為水、電、燃氣等公共基礎設施領域注入新動能。
經濟發展,電力先行。作為推動經濟社會發展的關鍵因素,改革開放四十多年來,電力行業得到長足發展。然而,從發電環保性、電力備用率、供電可靠性等方面來看,我國電力行業還有很長的路要走。而智能電廠建設,是實現企業卓越運營和可持續性發展的必由之路。目前,典型的電力行業已經具備較高的自動化水平,但尚未實現生產過程的智能化。隨著更加激烈的市場競爭環境和國家更為嚴格的安全生產與環保要求,實現企業轉型升級,提高“安、穩、長、滿、優”的生產,是電力行業可持續發展的主題。
電力發展 智能先行
生產設備的智能化和網絡化,是電力行業智能電廠建設的基礎。首先,智能化的生產設備能夠主動地感知環境的變化,并采取相應的控制策略實現自身的調整,以確保生產過程的穩定運行;其次,智能化的生產設備還可以將相關的信息通過工業數據總線或物聯網,及時、準確、完整地傳遞到其他設備和系統,不但實現單個設備的智能化,而且有助于整套生產工藝設備的智能聯動,確保整個生產工藝過程處于優化運行狀態。在保證生產負荷的情況下,響應速度更快、控制的更加平穩以及能源損耗最低;再次,智能化的生產設備具有強大的自診斷能力,除了可實現有效的設備資產管理,而且可以借助大數據分析,實現生產設備的預測性維護,降低非計劃停機的可能性。
生產層面上采用新技術,使企業運行更加安全、穩定和高效成為可能。工業互聯網技術可以通過捕捉過程信息,進行數據分析,一方面可以辨別過程中可能出現的問題,預先采取措施,將故障消滅在苗頭之中,以實現生產更加安全和穩定,另一方面可以找到更優的運行方式,實現最好的經濟效益。
經營層面上通過實現智能化,企業能夠根據市場波動不斷對生產計劃進行調整,能夠準確地掌握生產中各個環節所產生的經濟效益,跨領域進行團隊的高效協作,有效地控制產品質量,使企業實現可持續、安全、環保以及低碳的發展。
智能化發展 新技術先行
目前,電力行業正在大力推廣智能電廠建設,已廣泛采用現代信息處理和通信技術、智能測量以及先進控制等技術,最大限度地實現電廠的安全、經濟、高效、環保、智慧運行。深度應用“新基建”領域中的工業互聯網、大數據分析和人工智能等技術,可實現數據和信息的深度融合,消除信息孤島,實現智慧決策。
和利時結合近30年的電廠控制成熟經驗,可通過生產智慧管控中心和生產智能控制中心的建設,形成一種具備自學習、自適應、自趨優、自恢復、自組織的智能電廠,實現智能發電運營控制管理新模式,使得企業達到更加安全、高效、清潔、低碳、靈活的經營生產目標。
圖1 智能電廠系統功能結構圖
智能電廠建設不僅面向大型燃煤火電機組,還可面向中小型發電企業。以管控一體化平臺為基礎,建立電廠數據倉庫,實現三維實時信息監視;
結合大數據分析,建立生產、經營和運行優化系統;
通過先進的一次風粉測控技術實現均衡燃燒、各噴口煤量煤質的精準測控,通過先進的二次風軟測量技術實現各噴口風量的精準測控,利用鍋爐燃燒數值模型、大數據分析實現變負荷變煤質下鍋爐安全、高效、經濟、環保的智能燃燒;
通過智能感知技術,實現互聯網+的安全管理系統;
通過將生產過程與管理過程深度融合,提高電廠管控一體化水平;
通過在線指標統計和分析,為企業管理者提供輔助決策,全面提升經營管理水平和生產技術能力;提升機組負荷及燃料適應性,減少污染物排放;減少非停,提升機組可靠性;依靠科學運行和精細管理實現節能減排、減員增效的目標。
管控中心部署在廠級信息化平臺,提供智能電廠各管理系統的入口和管理。管控中心功能運行的基礎是全廠數據中心的建設,數據中心通過抽取生產、經營、燃料、設備、信息和集團等系統中關鍵數據,建立全廠的數據中心平臺,實現信息高度融合。管控中心部署的主要模塊包括三維虛擬電廠、綜合信息管理、基于互聯網+的智能安全管理、智慧決策系統、移動應用等,為電廠的精細化運營提供決策支持,形成全廠統一的決策指揮體系,實現以大數據分析為基礎的一體化創新管理模式。
圖2 控制層智能生產模式
智能電廠生產控制中心通過與原DCS一體化的高性能主控單元和高性能服務器組成的建設,在DCS控制層形成具有運算復雜算法能力的智能DCS。在操作員站與原畫面無縫融合實現智能燃燒調整、智能運行監控。由于智能化的DCS與原控制系統無縫連接,未來可以依托該平臺實現原SIS系統中與生產密切相關的功能在控制層實現,整合行業先進的智能運行APP,實現生產過程的能效大閉環控制,逐步實現“無人干預、少人值守”的智能化生產模式。
智能電廠的最終建設,將會面向電廠全生存周期,利用新一代信息技術、人工智能技術、檢測/控制/工程/運行/維護/管理技術,以發電系統為載體,在其關鍵環節或過程,形成具有一定自主性的感知、學習、分析、決策、通信與協調控制能力,能動態地適應發電環境的變化,并與智能電網高度協調,從而實現全局(包括發電產出、可利用率、效率、可靠性、可維修性、靈活性、損耗等)或局部優化目標,實現安全、可靠、綠色、經濟、靈活的電力可持續供給的電廠。