李长健

（华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司，浙江省安吉县 313302）

0 引言

自2005年成立以来，经过十余年的快速发展，新源公司已发展成为国内最大的抽水蓄能专业化公司。在工业化转型升级与智能电网建设大背景下，新源公司于2017年适时提出了“两型两化”（数字化智能型电站、信息化智慧型企业）建设方向，由此，“两型两化”便成为国内抽水蓄能电站建设与发展的重要导向。

1 数字化电站概述

数字化电站是现代计算机技术、通信技术、信息存储和处理技术与大工业生产相结合的产物。20世纪70年代，在德国诞生了KKS编码，因该编码体系科学合理，很快便在欧洲电力工业得以普及应用，该编码体系涵盖了电站的工程规划、设计、施工、验收、运行以及维护并延伸至预算和成本控制领域。在KKS编码普遍应用的基础上，德国于20世纪80年代提出了同时建设“两座电站”的概念（即在建设一座物理电站的同时，建设一座数字电站）。“两座电站”概念应可视为数字化电站的雏形，也可以说，数字化电站源起于电站物理对象的数字化标识。

随着信息技术的快速发展和西方现代管理理念的引入及应用，在提高电站数字化与自动化运行水平的同时，以信息化建设为主要表征的国内数字化电站建设也经历了三个不同阶段。

第一代数字化电站出现在90年代初期。随着电站员工工作岗位数据处理量的激增，开始出现一些为提高工作岗位或业务过程效能而建设的单业务系统，如单机环境下的仓储管理、人事管理、财务管理等系统。此阶段，数字化电站的主要特征是基于非网络环境下的孤岛信息系统应用，信息系统无并发用户能力、无机房与数据中心，系统数据尚未进行应用规划。

第二代数字化电站即电站MIS 时代。90年代中后期，随着互联网及企业局域网的快速发展，电力企业开始对信息化做出规划，着手进行统一建设。此阶段数字化电站的主要特征是：信息系统建设以实际工作需求为驱动，具有整体性策划与构建。但仍存在信息系统缺乏先进的管理理念的植入、数据的集成性与科学的数据中心规划设计仍不足、缺乏基于UML（统一建模语言）的流程设计（包括业务流程与逻辑流程）、缺乏业务模型设计等不足。

第三代数字化电站即电站ERP时代。2000年前后，国外成熟套装软件（以Maximo、IFS、SAP、Indus等为代表）进入国内并在诸多电站、电力集团实施应用。以这种引进为转变，国内数字化电站建设已基本达到了西方发达国家水平。这一阶段数字化电站的主要特征是采用了具有先进管理思想的成熟套装软件；有了完整的数据中心，软件底层数据结构完善、严谨；软件流程设计完善，有较好的用户体验。这一时期，各电站把设备、设施编码体系的应用都作为实施这些软件产品的基础性工作来抓，数字化电站的基础同步得以巩固。这一时期，德国的KKS、法国的EDF、英国的CCC等编码体系在国内都得以应用，其中又以KKS编码体系应用的最为广泛，一些发电集团（华能集团、华电集团、大唐集团、新源公司等）还先后出台了KKS编码导则、编码标准化管理办法等。

在此基础上，一些电站近年来进一步拓展应用，通过仿真和图形化对象，把电力设备、设施对象转化成VR模型（Virtual Reality），直观面向模型对象进行数字化操控与处理。

第三代数字化电站具有较成熟、稳定的信息化表征与成果，其为智慧企业建设奠定了基础。

2 数字化电站现状分析及其模型

厘清基层电站的数字化现状和水平，是推进新源公司“两型两化”建设的基础和前提。

新源公司的大规模信息化建设始于2007年SG186工程，在SG186的八大业务应用方面，除了协同办公、财务、人力资源等常规应用外，根据发电集团业务特性，新源公司还着重实施了以Maximo为平台的电站生产管理系统，该系统涵盖了SG186工程中的“安全生产管理”“物资管理”（部分）与“项目管理”（部分）等业务应用。

2012年，新源公司进一步建设了SG-ERP，并自主推进实施了资产全寿命周期管理，编制了新源公司KKS编码标准化管理等信息化基础制度，至此，匹配于发电企业集团业务形态，以数字化电站为依托的企业集团级信息系统已成型完备。

当前，新源公司范围内电站存在规划、在建和在运并存状况，其中，在运电站的数字化水平代表了新源公司数字化基础水平。

2.1 已投运电站数字化现状

在经历了自主建设，加入新源系统后的SG186工程及SG-ERP工程两轮建设之后，已投运电站的数字化水平已基本齐平。

其数字化体现在四个层面。

（1）工业过程数字化。

过程控制层：

以现场总线控制技术为基础的生产过程数据收集与直接控制（SCADA-DCS），包括单元机组、单元主变、单元线路和油、气、水等辅助控制系统LCU组成的DCS。

管控一体化层：

为扩大对工业过程控制数据的处置，2004年前后，抽水蓄能电站大多建立起厂级实时监控系统（SIS系统）。通过镜像功能，SIS系统成功将工业过程数据与管理过程数据进行了联系，将生产控制大区与管理信息大区进行了联系[2]。SIS对生产过程进行监控、对设备的启停、实验、操作纪录进行管理，对工业过程控制系统进行整体优化和分析，为过程控制层提供操作指导。某电站网络拓扑图见图1～图3。

图1 某电站网络拓扑图（一）Fig.1 Network topology of a power station（1）

（2）物理对象数字化。

2010年，新源公司出台了KKS编码标准化管理办法，结合以Maximo为平台的生产管理系统的推广，各基层电站完成了设备、设施的KKS编码的编制与替换。2013年，在统一开展的安全设施标准化建设中，电站设备、设施的数字化标示进一步得以完整和完善。

此外，在SG186工程以及SG-ERP工程中，电站物资数字化编码工作同步完成，在国家电网公司物资编码体系内独立形成了《水电物资编码规则体系》。

（3）管理对象数字化。

信息化建设期间，形成了包括人员、财务科目、项目代码、实体设备及其技术参数、标准作业体系、风险及预防措施、标准隔离指令、故障代码体系等管理对象数据。

（4）系统应用积累数字化。

SG186及SG-ERP相继完工后，以Maximo为主平台的生产管理系统及以SAP为主平台的经营管理系统将电站生产运营的各主要业务流程固化承载了下来，在日常运行中，积累了大量的结构化数据（存储在数据库里，可用二维表结构来逻辑表达与实现的数据）。企业门户、协同办公系统、科档系统等则主要积累了应用过程中的半结构化与非结构化数据。

图2 某电站网络拓扑图（二）Fig.2 Network topology of a power station（2）

图3 某电站网络拓扑图（三）Fig.3 Network topology of a power station（3）

这四个层面的数字化通过实时数据库、关系数据库和文档服务器得以承载与汇集。

按照国家电网公司“一个系统、二级中心、三层应用”的原则，当前基层电站物理对象数据和管理对象数据通过关系型数据库存储于新源公司数据中心，半结构化与非结构化文档数据在新源公司和基层电站各有存储，工业过程数据仍存储于基层电站。

当前，在运电站都基本具备了上述四个层面的数字化基础水平。

2.2 数字化电站的模型特征与期待

从电站全生命周期角度看，数字化电站可分为三个重要阶段，一是数字化设计，二是数字化施工，三是数字化生产运行。

数字化设计，就是在电站设计中采用三维数字化设计技术，通过数字化设计为电站建设提供全比例三维实体模型，生成所见即所得的高品质设计作品。

目前，电站三维设计的主流软件产品为英国AVEVA公司的VANTAGE PDMS软件产品。经国内设计单位近年来的实践应用，PDMS软件已在电站的各个专业设计中得到了应用。通过PDMS三维建模，可使设计对象在三维实体环境下进行设计布置，可直观判断物体间距，查找碰撞及安装合理性[1]。

数字化施工主要包含施工阶段的数字采集与施工过程中的数字化交互两个方面。

施工阶段来自施工现场的数据主要是非结构化的文档数据，其数字化处理可配置一个在线的档案管理平台，以集成各类项目数据（包括各种标准、法规、专业间条件交换、厂家数据、来往传真等），这些数据将成为数字化移交的重要内容。

数字化交互是设计方、业主方、施工方三方互动的数字交互平台，该平台为数字化施工提供过程支持。搭建该平台宜采用B/S模式部署，通过互联网为工地现场提供可视化的异地设计交流服务进而优化施工方案，其数据采集和发布可与基建管理系统共享或同步。

在前期良好的数字化设计与施工基础之上，电站竣工移交的数字化面貌就会趋于完备。

可移交给电站运行的数字化成果主要有：

设备、设施三维模型、与三维模型相关联的KKS编码及设备技术参数、过程文档资料、图纸等。

电站的数字化生产运行阶段也是电站作为法人主体参与市场运营的阶段。在继承前期数字化设计与数字化施工成果基础上，快速移植并实施SG186、SGERP建设成果，则建设的电站在生产运行初期即可获得较高的数字化水平。

随着计算机网络技术，自动控制技术的日益发展以及数字化电站三维设计技术、现场总线技术、现场设备智能化技术和信息集成技术的日益成熟，数字化电站也具有了越来越好的实现基础和越来越高的标准。

当前，投运电站的数字化模型特性及期待可归纳为六个方面：

（1）电站对象数字化——数字化标示、三维模型。

（2）设备运行数字化——设备状态及二次元件数字化。

（3）过程控制数字化——DCS/PLC等生产过程控制。

（4）业务过程数字化——生产及管理流程过程数字化。

（5）管理数字化——对基础数据进行综合加工，生成各种管理所需的信息。

（6）决策数字化——对管理信息进行挖掘分析生成经营决策信息。

就新源公司而言，经过多年的数字化与信息化建设推进，特别是经历了SG186、SG-ERP建设后，已处在较高的软硬件支撑平台上，具备了数字化电站的主流技术特性，如综合的企业信息门户 （E1P）技术、企业设备资产管理（EAM）技术、工作流（WorkFlow）、技术企业应用整合（EAI）技术、数据挖掘（DataMining）技术，决策分析模型构架等[3]。对照比较数字化电站模型，基层电站在电站的对象数字化与决策数字化方面还有较大可提升空间。

3 从数字化到信息化

从数字化到信息化是一个有序改造的价值提升过程，数字化需要信息化给予表达整理，信息化需要数字化奠基筑本。在社会存在中，数据、信息、知识、智慧以递减的形态构建与变动着（见图4）。

图4 “数据—信息—知识—智慧”层次[4]Fig.4 The level map of “Data-information-knowledgewisdom”

3.1 夯实数字化、提升生产智能、推进信息化

从图4数据与信息的关系辨析可见，在一个组织体系内为获得与组织体系运营、发展相关联的知识甚至智慧，就必须夯实其数字化基础，建设好信息化，从而抽取出所需的知识以至智慧。

对于发电企业而言，数字化建设成果将直接表现为生产的智能化水平。

近几年来，应用数字化技术已显著提升了抽水蓄能电站服务电网的智能。

几家华东主力，抽水蓄能电站配合电网调度已于2014年2月成功试验了远程紧急支援功能，该功能使电网实现了对抽水蓄能电站机组的数字化实时调控；2017年5月成功试验了网源协控切泵功能，通过数字化指令，实现了抽水蓄能电站机组在抽水工况满负荷状态下对电网调频服务的实时响应。此外，投产初期即已具备的抽水蓄能机组一次调频功能也是利用数字技术实现的智能应用。

在设备技术改造中，加大智能元器件的应用，提升智能控制及自动化水平，提高抽水蓄能电站人机互动化水平与互动友好性以提升生产智能。

在信息化方面，对存储于数据库中的数字化成果进行条分缕析的组织与利用，以实现电站作为一个运营企业的管理过程控制和管理成果输出。

在当前社会信息化大环境及国网SG186、SGERP两轮重大工程的带动下，已投运的基层电站，其数字化基础基本完备。作为企业管理表达形式的管理信息化则随着国网“三集五大”管理变革优化提升、“三级一体化”标准制度体系全面覆盖、依法治企从严要求的新形势下正向深入推进。

3.2 当前信息化应用中存在的一些问题

信息化是与企业发展变革相伴随的一个动态系统。在国家电网公司系统中，新源公司业务新、发展速度快，从现实应用反馈及对标标准模型两个角度考量，当前信息化应用还存在以下问题。

3.2.1 基础数据的准确性、完备性问题

物资重码问题。按照“三集五大”中物力集约化原则，当前物资编码管辖权集中到国家电网公司层级。新源公司主营业务为发电生产，其生产牵涉物资品类较为繁多，特别是后期增购新品类物资时存在因时间紧迫且申报新码耗时长，而采用近似物品替代新品类物资进行申购的实际情况。该应用现状最终将造成编码与实物不一致，进而大大降低了数据价值。

KKS编码应用拓展。KKS编码具有较强的科学性与普适性，目前其应用范围还局限在生产设施、设备上，办公、后勤非生产设施、设备尚未覆盖应用。在管理实践中，办公、后勤非生产设施、设备历来是个管理难点，常常出现前清后乱的现实情况，实施编码全覆盖，建立起功能位置与实体设备的映射关系，利用信息平台可较好地解决这一管理难题。

从新源基建单位应用实践来看，KKS的分类管理等还需继续应用深化。

3.2.2 业务流程的柔性改造

业务流程中承载着企业的管理规则与管理模式，当前固化于信息系统中的各业务流程是国家电网公司实施“三集五大”管理变革以来管理成果的集中体现。

固化业务流程是信息化应用的一大优势。随着内外部环境的变化（2017年国家电网公司提出了优化提升“三集五大”要求），业务流程在实际应用中也需做一定的柔性改造。在国家电网公司“一个系统、二级中心、三层应用”的信息化建设原则下，基层单位信息化应用反馈的线条较长，流程柔性改造往往滞后。

3.2.3 系统集成融合问题

重复录入问题。因存在早前建设的历史原因或作为一体化应用的补充，目前还存在若干单业务应用系统形成的信息孤岛，数据重复录入问题由此而产生，如合同文本目前尚需在经法系统和ERP系统中各自挂接上传、项目储备库需运检部门与财务部门分别填报等。

3.2.4 界面及操作友好性

良好的界面展示及操作友好性是提升用户体验，促进用户深化应用的关键因素。从当前应用实际来看，财务管控、SAP界面友好型略显不足，因不同用户业务差异巨大，相应软件系统宜采用个性化定制界面以减少操作差错率，提升操作体验。

协同办公系统中包含多个不同文种的流传流程，宜采用统一收件箱功能将当前节点各文种任务统一汇聚，并从收件箱任务条跳转链接至任务处理面，实现按收发文分类的，以文件标题关键字进行检索的各文种文件综合查询。

生产管理系统、ERP系统等推进实现全屏幕任意字段查询功能。

软件系统功能—用户体验关系见图5。

图5 功能与用户体验相关性Fig.5 The correlation of function and user experience

4 从信息化到智慧输出

智慧企业以信息化为基础，是企业信息化发展的高级阶段，是信息化与工业化深度融合的成果表现。数字化奠定并实现了生产与管理过程的智能控制，信息化则为企业的经营管理提供智慧成果与智慧支撑。

4.1 建设信息化企业

智慧型企业建立在坚实的企业信息化基础之上，实现新源公司党组提出的“两型两化”建设需从建设高水平的企业信息化着手。

4.1.1 进一步夯实应用基础

在基础数据的覆盖面与准确性上进一步下功夫，确保基础数据的基础价值。

定义具有层级关系的系统设备个体从而建立起以功能位置为指向的实体设备实物信息与备件信息，现实功能位置、设备、固定资产之间的联动管理。

4.1.2 落实资产全生命周期过程管理

以数字化设计、KKS标示为起点，打通电站资产全生命周期流程。通过严谨的编码赋予，以实体资产终生关键字段指向来追踪资产生命周期全过程的运行数据、技术履历与价值流变。

4.1.3 固化管理变革成果

当前，“三级一体化”标准制度体系已形成最终成果，应利用信息系统固化更多的管理业务过程，将线下业务更多地向线上迁移。

4.1.4 进一步优化系统

搭建生产管理系统、ERP系统、财务管控系统测试环境，加大开发侧用户体验测试，提优软件开发技术路线提升软件系统的人机操作友好性。

随着数据的增加，优化关系型数据库SQL查询语言，提升数据查询响应速度。

4.1.5 参与国家电网公司信息化企业验评

2016年底，国网上海公司已率先通过了国家电网公司信息化企业验评。在“两型两化”建设规划中可考虑参与国家电网公司信息化企业验评，以此为契机，推动公司信息化应用水平进一步提升，建成高水平信息化企业。

4.2 实现智慧输出

智慧是对数据、信息、知识进行加工提炼而形成的终极成果。

现实经营环境下，建设智慧企业是企业转型升级的必然，是建成一个能充分、敏捷、高效整合和运用内外部资源，实现创新和可持续发展企业的选择方向[5]。

作为独立运营的企业法人，抽水蓄能电站（新源公司）建设能充分、敏捷、高效整合和运用内外部资源，实现创新和可持续发展智慧企业的未来目标可具体化为对外部（电网）智慧服务及内部智慧管理与管理智慧的具体行动。

对电网的智慧服务，就是要着力提升抽水蓄能机组服务电网的响应速度与柔性。

在安全稳定基础上，加大技改、科技创新与精益管理，着力提升生产效率与服务效能。以天荒坪抽水蓄能电站为例，当前常年平均效率达79.2%，超出设计效率5个百分点。该电站还通过监控系统和调速器改造将机组并网时间提前20%。

通过一次调频、远程紧急支援等自动化功能建设，特别是2017年5月底刚刚试验成功的网源协控切泵功能建设，部分抽水蓄能电站对电网服务的应急响应时效与柔性已大大提升，对外智慧服务已处于较高水平。

提升内控精益化，实现智慧管理，输出管理智慧。

（1）开展大数据分析。利用先进的数据仓库和数据挖掘技术剖析任意层面数据的内在联系，发掘利用信息系统所积累的数据价值。在大数据平台之上建立决策支持类、实时采集类、在线监测类、计算分析类大数据业务应用。也可利用电网大数据分析形成更精益的抽水蓄能电站生产检修计划与投资发展计划，从而提升抽水蓄能电站的盈利能力与发展水平。

面向管理层、决策层，可建立多维决策分析模型。可开展设备劣化趋势分析，扩大状态检修；可建立预防性维修最佳实践模型；可建立经济仓储辅助决策系统；可建设抽水蓄能电站上下库联动水头优化辅助决策系统；可建设廉政风险防控业务在线预警。借助一体化平台优势，实现区域抽水蓄能电站重要备件联储联供协作机制。

面向操作层，可实施误操作警示，误操作定位等在线辅助功能；利用标准制度成果实施在线智慧辅助与专家诊断，促进依法治企与制度标准在前端业务的正确运用与贯彻落实。

（2）加大互联互通，提高协同效能。在不同的主体节点之间建立起有效连接，使得业务信息畅通无阻，分工合作协调高效。

实现人—人、人—物、物—物之间的相互连接，使得各生产要素之间信息互通、指令互传，协同高效完成特定任务。

在现局域网、互联网基础上加大无线局域网、移动互联网、物联网建设，扩大企业经营管理的协同时空与协同对象，最大限度地发挥生产要素之间的协同效能。

加入国家电网公司一体化“国网云”平台创新应用，利用其公共服务云和企业管理云建设成果，推动业务应用迁移上云，以支撑新型管理模式的构建和“互联网+”创新业务的发展。