智慧电厂关键技术解析

智慧电厂关键技术解析

唐永成

华能新疆吉木萨尔发电有限公司 新疆昌吉回族自治州 831110

摘要：我国电力行业的快速发展使我国经济建设发展迅速。随着互联网、大数据、区块链、云计算等先进信息化技术的飞速发展和应用，人类社会正处于全面进入智能化的发展阶段。智慧电厂的发展是融合了先进的信息技术、智能化技术、计算机技术、传感器技术、通信技术、数据库技术等，这也标志着电厂的发展逐渐走向智能化、信息化的道路。以下主要就智慧电厂关键技术展开讨论。

关键词：智慧电厂；三维空间；智能互动

1智慧型电厂概念

智慧型电厂的本质是先进信息化和智能化技术与电站系统的高度发展和深度融合，包括信息网络、大数据及数据挖掘、智能互联与控制、智能终端等先进信息及智能技术。智慧型电厂一般具有感知化、互联化及智能化的特征，智慧型电厂的感知化：电厂监控终端实现智能化，通过视频、图像、标签、数据等信息方式直接、自动识别电厂现场运行实际状态，具备自动感知并传输电厂正常运行状态及异常状态的能力，为智慧管理提供第一手数据。智慧型电厂的互联化：通过以太网、无线通信、现场总线等网络通信技术将企业生产运维等各个环节进行连接，数据高效集成，便于单个业务形态与其前延、后续业务进行联动。智慧型电厂的智能化：通过云计算、大数据等数据高效分析技术，实时收集并分析电厂及其前沿、后续业务整个生态链上每个环节的综合信息，以便管理者及时做出决策并采取适当措施。

2智慧电厂的关键技术研究

随着电力转型发展与市场化改革的需要，清洁、高效、安全、电网友好型的智能发电技术是近阶段的重点研究方向，伴随先进检测与控制、人工智能、以及数据利用与信息可视化技术的快速发展，在以下的一些技术领域将首先获得应用性成果，推进火电厂的智能化进程。

2.1三维空间定位与可视化智能巡检

随着计算机运算能力与软件应用水平提高，大范围的三维空间设计建模成为可能。通过三维空间定位，实现设备、管道、仪表取样点及隐蔽工程信息可视化。可体验逻辑操作场景与实际物理场景信息互动的感受，将传统运行人员的操作界面在物理维度上延展，共享智能巡检系统的现场信息。

基于 WIFI 或 RFID 无线自组网技术的三维定位结合巡检人员智能终端，借助图像识别与无线通信技术，实时关联缺陷管理数据库，可实现现场设备的智能巡检与自动缺陷管理。

2.2炉内智能检测与燃烧优化控制

基于光学图像、光谱、激光、放射、电磁、以及声学、化学的各种先进检测机理的炉内测量技术实用化研究进展较快，在炉内温度测量、煤粉分配、煤种辨识、参数分布、排放分析等方面为多目标全局闭环优化控制创造了条件。同时随着计算机技术的快速发展，先进智能控制技术也逐步进入实用化阶段，伴随各类灵活可靠的优化控制平台载体的推广应用，电站控制参数的智能优化技术得到了快速的发展，并推动了 DCS（分散控制系统）的功能改进与能力提升。

2.3数字化煤场与燃料信息智能互动

煤是燃煤电站的主要成本输入，煤场物理空间广，采制与管理工作量大，同时用煤种类繁多，变化频繁，配煤掺烧与适应性调整操作繁琐。利用图像识别与信息可视化技术可实现数字化煤场三维空间与时间动态的 4D 信息管理，智能优化煤场空间布局与运行计划。采用数据利用技术实现锅炉和煤场的智能信息互动与自动燃料配置，与燃烧优化控制系统实时关联，实现煤种的智能混烧。

2.4信息挖掘与远程专家诊断预警

发电厂机组故障分析与操作记录文档是宝贵的信息资源，利用结构化存储与检索调用技术可以形成可用资源，结合语义识别等数据利用技术，关联机组运行的实时、历史数据，实现故障诊断与实时预警。同时利用远程专家 AR（增强现实）互动平台系统，引入云平台数据挖掘资源，可便捷实现跨地域的专家共享与数据共享。在厂内知识信息管理、技术监督远程数据平台、专家网络移动式互动共享平台等技术载体支撑下，利用数据挖掘与风险预测、实时风险预警设置、全局风险预警设置等技术手段，实现区域或集团层面的设备状态智能管控系统。

2.5网源协调结合与电力市场辅助决策

智能发电衔接智能电网体系，实现网源协调互动与策略最优。电力市场实施后，机组调峰调频功能都与发电厂效益相关，通过功能优化与效益寻优，使机组在竞价上网的决策中实现利益最大化。

系统整合调频调峰能力预测、调频调峰策略配置、节能调度、竞价上网效益寻优与APS 快速启停等灵活发电技术，实现机组 AGC（自动发电控制）深度调峰全程智能控制、深度低频负荷快速提升、兼顾机组经济性的混合调频技术、AGC 指令节能分配、辅助服务与电量效益寻优等技术目标[1]。

3智能发电技术的典型应用

3.1基于高效节能目标的智能燃烧优化控制技术

利用高效节能控制策略与智能优化技术实现机组的经济运行是智慧电厂建设的首要目标。随着风电、光伏等新能源发电容量的实质性增长，大量的调峰需求均需由煤电机组来承担，燃煤机组年平均利用小时数大幅下滑，大量机组处于非额定设计工况低负荷运行，难以保持最优的经济运行状态。而基于高效节能目标的智能燃烧优化控制技术正可发挥其优势，利用先进的检测技术与智能算法，在投资增加不多的前提下达到提升运行经济性的目标。

3.2基于深度调频与深度调峰的网源协调灵活性发电技术

网源的协同特性决定了电网的安全可靠必须以电源的稳定可控为基础，智慧电厂在利用智能化技术提升机组运行经济性的同时，也为在发电供给侧加强电网友好型发电技术研究提供平台，通过网源协调与灵活性发电技术的研究应用，提高发电供给侧响应电网调度的能力和灵活性。在电网负荷与频率控制环节，发电机组的AGC 与一次调频控制是电源为电网提供的主要辅助服务功能。研究与改善 AGC 调节性能与一次调频动作能力，是智慧电厂顺应市场化服务的重要需求，通过面向锅炉、汽轮机以及辅助系统的各种蓄能利用与平衡技术，提高机组负荷响应能力，实现快速可控的负荷与频率控制策略[2]。

3.3数据信息挖掘与远程专家诊断技术

目前发电设备常规的监测手段均采用绝对值报警，当运行参数超过设定值时产生报警提示，因此发电设备状态检修仍基本上停留于事后处理，这种单一的监测手段难以及时发现设备的早期征兆并对其发展趋势进行跟踪，大大增加了设备故障最终导致被迫停机的概率。通过智能诊断技术为机组运行提供预警信息，变被动检修为主动检修，变非计划停机为计划停机，避免设备问题或故障影响扩大，则能在节约生产成本，提高发电企业的市场竞争力上发挥很大的潜能。

3.4智慧电厂的工控系统信息安全技术

工业控制系统的信息安全是保证设备和系统中信息的保密性、完整性、可用性，以及真实性、可核查性、不可否认性和可靠性等。工控信息安全技术的主要目的是为了保障智慧电厂控制与管理系统的运行安全，防范黑客及恶意代码等对发电厂控制与管理系统的恶意破坏和攻击，以及实现非授权人员和系统无法访问或修改发电厂控制与管理系统功能和数据，防止发电厂控制与管理系统的瘫痪和失控，和由此导致的发电厂系统事故或电力安全事故。

4结语

总的来说，随着信息技术的飞速发展，智能技术和信息技术的不断发展与创新使电厂也在不断的智能化发展。智能发电厂和智能发电可以提供高效，清洁，环保和安全的发电。通过不断优化和发展智能控制技术，智能检测技术，智能预警和诊断技术，我们可以最大化智能电厂的价值，改变现有电厂的运行方式，成为智能电网的重要组成部分，促进国家电网产业持续发展。

参考文献：

[1]周文新.智慧电厂与智能发电研究方向及关键技术[J].新型工业化，2020，10（08）：107-108+113.

[2]李学亮.智慧电厂与智能发电研究方向及关键技术[J].中国新技术新产品，2019（23）：48-49.