国家电力投资集团有限公司 华志刚

目前，国内专家学者和研究人员已对智慧电厂的概念、架构、体系以及一些关键技术做了一定的研究，包括对于火电智慧电厂的关键技术与技术路线的研究。本文在前期研究的基础上，以应用架构为切入点，结合火电企业生产经营的顶层设计与各关键技术发展的实际情况，探讨目前整个行业重点关注和研究的关键技术和发展方向，提出火电智慧电厂建设总体技术路线。

火电智慧电厂的应用架构

智慧电厂的系统架构通常可由智能传感器与智能硬件、数据接入、数据融合、应用基础服务、功能应用和交互等多个层次构成，不同火电厂根据自身需求可建立相应的应用架构。

考虑火电厂的典型应用场景划分以及目前典型火电厂的组织机构设置，推荐将智慧电厂应用架构划分为智慧数据、智慧安全、智慧生产、智慧经营、智慧综合五大技术领域。

火电智慧电厂的技术路线

智慧数据

标准化、统一化、一体化的全厂数据融合平台是智慧电厂建设的基础。在设计建设和生产运营阶段，可以分别重点关注数字化设计和数据平台一体化两个方向。

1.数字化设计。

智慧电厂的数字化设计可以伴随着电厂的全寿命周期，它能够提供清晰、准确的三维数字化系统/设备/零部件的位置、参数、状态展示，可实现三维模型与全厂设备数字化档案联动，实现生产运营数据的统一化。

考虑数字化技术和三维技术在火电厂的应用场景，可以将数字化设计划分为数字化档案、三维数字化交互、三维建模设计、全厂四码合一、数字化移交、三维模型实时数据展示等功能。

2.一体化数据平台。

建立一体化数据平台的目的是打通生产经营多个环节的数据孤岛，是智慧电厂数据治理的重要工作内容。关键技术主要包括高效分布式数据库系统、结构化与非结构化数据管理、实时数据与关系数据管理、统一的数据标准等。通过建立开放统一的数据标准来构建集数据采集、存储、处理、分析为一体的数据平台，深入挖掘数据价值，实现火电厂运行、设备、燃料、经营等数据的融合互通。

智慧安全

火电智慧安全的目的在于确保火电厂基建、生产过程中的人员和设备安全，以及网络及数据交互过程的安全。根据时间阶段和应用的空间范围不同，智慧安全划分为基建安全、生产安全和网络信息安全三个方向。

1.基建安全管理。

在火电厂基建期，规章制度的建立、人员的磨合培训、设备的安装使用都处于初始阶段。在基建阶段建立一套成熟的工程安全支持系统，全面应用智慧化、移动化的基建安全管理技术，将会带来基建工程安全管理水平的全面提升。

工程建设的安全、质量、进度、造价等因素综合考虑，将四大控制、智能门禁、电子围栏、施工机械设备管理、人员三维定位、外包工管理、车辆自动识别、违章行为识别管理等功能进行合理的部署与实施，将显著提高基建过程的安全管理水平。

2.生产安全管理。

生产过程的智慧安全管理包括人脸识别、智能两票、智能门禁、外包工管理、防止走错间隔、自动安全警示提醒等，与工程建设不同的地方在于，生产安全对技术监督、智能两票作业和现场违章行为鉴别的执行要求更高。

3.网络信息安全。

目前国内各发电集团都在争相部署集中式的大型数据中心，融合了规划、工程建设、计划经营和生产管理的所有数据，这项工作可以有效地推动火电企业的大数据应用，但同时也向发电企业的网络信息安全提出了新的挑战。火电企业需要不断更新网络信息安全技术，综合提升网络信息安全能力。

智慧生产

通过对火电生产的不同阶段综合考虑，可将火电智慧生产划分为智能测量及控制、智能检修、智能运行、智能供热等四个方向，通过相关先进技术的实施，优化机组运行的安全性、经济性、可靠性和环保性，最终实现生产效益最优。

1.智能测量及控制。

智能测量及控制的目的是将先进技术运用于火电厂测量和控制全过程，实时获得难以直接测量的重要参数；利用智能机器人解决人工难以解决的问题，从而提高一次参数测量和设备故障检测的实时性；通过运用先进算法与控制策略，实现被控参数的调节品质远优于电网和环保的考核要求。

从生产流程和技术应用角度考虑，可以将智能测量及控制划分为智能测量、智能设备、智能控制、智能机器人等功能。

2.智能检修。

智能检修通过将智能设备、先进测量、智能预警、智能诊断、远程诊断等技术，应用于状态检修策略的制定、检修过程的实施与管理，从而改变传统检修模式，实现检修管理水平提升和检修成本优化。从检修流程和检修方式出发，可以将智能检修划分为智能预警、专家诊断、远程诊断、状态检修等功能。

3.智能运行。

智能运行的目的是通过将一体化信息平台、全厂数据融合、运行优化、人工智能等技术，应用于机组运行灵活性、环保设施优化，从而改变传统运行和巡检模式，用机器固化人的智慧，实现精细化运行。智能运行可划分为主辅机运行优化、机组经济性耗差分析、机组灵活性与深度调峰、环保排放优化、智能巡检等功能。

4.智能供热。

由于智慧园区与多能联供技术的发展，火电厂实现热电联供功能是单一发电企业转型的重要发展方向。将热源、热网、热力站、用户、收费和客服等各类系统进行数据和业务整合，建设智能热网大数据中心，强化业务数据的协同共享，通过源网荷协同调度，实现智能供热，是现代化热电联供电厂的发展方向。

智慧经营

智慧经营的目的是实现燃料管理、市场营销、全厂经营决策的智慧化，使得燃料采购、电力营销以及经营决策更准确、迅速、高效。

根据专业领域的不同，可以将其划分为智能燃料和智能营销两个方向。

1.智能燃料。

从燃料的管理流程考虑，可将智能燃料管理划分为无人化采制样、数字化煤场、精准配煤掺烧、煤价分析及预测等功能。在燃料管理领域，智能燃料应重点关注的关键技术包括数字化煤场和无人化采制样等。

2.智能营销。

通过将大数据分析与人工智能预测技术结合，应用于电力市场的负荷预测、市场电价预测、竞价辅助及智能经营决策，实现市场营销的智慧化。

考虑电力市场改革的趋势与火电厂经营情况的特点，可以将智能营销划分为负荷预测、度电成本分析、电价预测、竞价辅助、经营决策等功能。

现阶段，火电厂在营销领域重点关注关键技术包括负荷预测技术和度电成本分析等。

智慧综合管理

智慧综合管理的目的是实现电厂日常综合管理过程的智慧化。从综合管理的涵盖范围考虑，可以将其划分为数字化培训、智能仓储、智能信息和智能互联四个方向。

1.数字化培训。

数字化培训通过全三维场景的设备拆解、设备工艺过程仿真模型、基于虚拟现实（VR）/增强现实（AR）/混合现实（MR）等交互技术的应用，为检修人员提供设备安装、检修培训，为运行人员提供数字化工况仿真培训和运行指导。

从火电厂培训需求出发，可将数字化培训划分为可视化智能培训、数字化仿真培训、VR/AR/MR应用等功能。

2.智能仓储。

智能仓储是火电厂物资和物料智能管理的重要基础。通过先进管理策略和网络信息技术，构建仓储管理控制网络系统，对仓储信息进行收集、加工、分析和交换，实现从运输到储存的互动式智能管理全过程。

根据火电厂仓储管理的特点，可以将智能仓储划分为备品备件智能管理、废旧物资置换与处置、电厂间物资联储联备等功能。将移动应用、无线射频识别、物联网及大数据分析等技术应用于备品备件智能管理、电厂间联储联备以及废旧物资管理等各个环节中，实现降低物料仓储成本，减少人员工作量，达到最终降低仓储管理成本的效果。

3.智能信息。

智能信息融合“数据接入、文本解析、移动发送”与“调度策略、精准推送、跨平台移动客户端”等技术，能够实现消息自动推送，有针对性和目的性地将关键信息主动精准送达所需用户。

根据火电厂信息类型的不同，可以将智能信息划分为生产信息推送、作业信息推送、安全信息推送、经营信息推送等功能。

4.智能互联。

通过电力联网、能源高效输送、冷热电解耦与优化等技术，促进电力能源供应系统扁平化、快捷化，推动能源生产与消费的模式变革，提高可再生能源消纳比例，进一步推动节能减排，实现火电厂从单一发电向多能源品种协同转变，形成多种能源智能互联供应及服务的生态圈。

智能互联可划分为多能联供、多能互补、网源荷互动等功能。

结束语

结合上述智慧电厂技术路线，本文建议智慧电厂建设应遵循三个原则：一是应根据电厂自身数字化水平、人员状况和生产经营需求，同时考虑技术成熟度与实施的经济性，并有所侧重；二是应符合当地的电力市场政策，包括竞价上网、电力辅助服务、电网两个细则、环保排放标准等不同要求，分阶段有序推进，要充分调研、不要冒进；三是在试点电厂实施的基础上，总结建设经验，不断完善智慧电厂体系架构，持续提升智慧电厂的建设水平和管理水平。