電力需求增長日趨放緩，智慧電廠建設(shè)成為新突破點(diǎn)

在電力需求增長日趨放緩，新能源裝機(jī)比重不斷提高的產(chǎn)業(yè)背景下，搶灘智慧電廠建設(shè)成為企業(yè)新的“突破點(diǎn)”。當(dāng)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能紛紛來襲，他們將如何玩轉(zhuǎn)？

頭頂“國內(nèi)首家智慧電廠”光環(huán)，地處江南一隅的大唐泰州熱電公司（以下簡稱“泰州熱電”），最近有點(diǎn)火。

作為國內(nèi)第一家把互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、數(shù)字化決策、數(shù)字化管理引進(jìn)建設(shè)的智慧電廠，泰州熱電讓人耳目一新。短短一年間，前來參觀的中外企業(yè)絡(luò)繹不絕，一時(shí)高達(dá)300余人次。

掃描相應(yīng)二維碼，瞬間調(diào)取該設(shè)備的檔案信息；生成智能“兩票”及虛擬電子圍欄后，從根本上杜絕檢修誤操作；通過三維建模工藝流程仿真培訓(xùn)，在虛擬中實(shí)現(xiàn)真實(shí)檢修培訓(xùn)效果；通過精準(zhǔn)的人員定位，對整個(gè)廠區(qū)人員活動軌跡施行監(jiān)控……

4月26日，置身剛剛落成一年的泰州熱電廠區(qū)，《能源》記者實(shí)際體驗(yàn)了一把“國內(nèi)首家智慧電廠”的應(yīng)用場景。

“作為國內(nèi)第一家智慧電廠，這一模式在電力行業(yè)很有推廣價(jià)值。”大唐泰州熱電有限責(zé)任公司總經(jīng)理王丙化向《能源》記者介紹。

事實(shí)上，隨著國家信息化和工業(yè)化“兩化深度融合”方針的貫徹，在電力需求增長日趨放緩，新能源裝機(jī)比重不斷提高的產(chǎn)業(yè)背景下，搶灘智慧電廠建設(shè)成為企業(yè)新的“突破點(diǎn)”。

據(jù)《能源》記者梳理統(tǒng)計(jì)，繼大唐泰州熱電、國華京燃熱電之后，華能集團(tuán)、華電集團(tuán)、中廣核、華潤電力等電力巨頭也不甘落后，紛紛涉足智慧電廠這一新業(yè)態(tài)。

一時(shí)間，不論是作為傳統(tǒng)能源發(fā)電的煤電、氣電、水電，還是飛速發(fā)展的風(fēng)電、光伏、核電等新能源發(fā)電，新舊電廠似乎都正經(jīng)歷著新一輪“智慧”的洗禮。

值得關(guān)注的是，對于智慧電廠的踐行，專家、學(xué)者、企業(yè)等多方仍然眾說紛紜。與此同時(shí)，國內(nèi)涌出來的多種智慧電廠模板，具體實(shí)踐不一，各家見解也不盡相同。

5月，《能源》記者深入北京、江蘇、廣東、廣西、青海等多地，試圖圍繞智慧電廠理論和實(shí)踐兩條主線，對智慧電廠的發(fā)展現(xiàn)狀、模式、方向進(jìn)行詳實(shí)梳理，力求厘清智慧電廠這一新概念的相關(guān)迷霧。

眾說紛紜智慧概念

任何新事物的誕生總是讓人振奮，但伴隨而來的往往是激烈的討論與爭議，智慧電廠亦是如此。

“從2012年開始，我一直是電廠智能化建設(shè)的項(xiàng)目經(jīng)理，接觸了很多行業(yè)內(nèi)外的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，但至今還未發(fā)現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。我認(rèn)為當(dāng)務(wù)之急是要行業(yè)內(nèi)形成一個(gè)基本共識，當(dāng)然不是絕對的統(tǒng)一。”5月10日，在國家能源投資集團(tuán)國華（北京）燃?xì)鉄犭娪邢薰镜霓k公廠區(qū)，黨建行政部主任閆計(jì)棟向《能源》記者坦言。

在其看來，什么是智能？什么是智慧？業(yè)內(nèi)并無一個(gè)統(tǒng)一的說法。

智慧電廠的概念從何處而來？記者嘗試檢索文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)這一概念竟最早源于一家名為科遠(yuǎn)股份的公司2015年加碼智慧電廠等新業(yè)務(wù)的公告。

這份公告稱，科遠(yuǎn)股份眼中的“智慧電廠”是在數(shù)字化電廠的基礎(chǔ)之上，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等信息化、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，對電廠系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，最終達(dá)到更安全、更高效、用人更少、更綠色、更盈利的智能化生產(chǎn)運(yùn)營。

而在5月8-9日由中國能源研究會節(jié)能減排中心與華北電力大學(xué)國家大學(xué)科技園聯(lián)合舉辦“2018年智慧電廠論壇(第一期)”上，中國能源研究會常務(wù)副理事長史玉波也表示：“智慧電廠的本質(zhì)就是信息化與智能化技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域的高度發(fā)展與深度融合，主要體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、可視化、先進(jìn)測量與智能控制等技術(shù)的系統(tǒng)化應(yīng)用，其技術(shù)核心是信息融合與智能發(fā)電技術(shù)。”

與此同時(shí)，在中國工程院院士、華北電力大學(xué)原校長劉吉臻看來，智能發(fā)電前景廣闊，其定義為：以發(fā)電過程中的自動化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)為平臺，智能傳感與執(zhí)行，智能管理與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳的生產(chǎn)目標(biāo)。

“從企業(yè)的角度來看，我認(rèn)為用智能化形容電廠更好一些。”華潤電力控股有限公司運(yùn)營管理部運(yùn)營總監(jiān)陳斌坦言，“如果用智慧的話，應(yīng)當(dāng)關(guān)注整個(gè)全價(jià)值鏈、經(jīng)營決策、售電市場以及煤炭宏觀市場，使生產(chǎn)、市場經(jīng)營有機(jī)結(jié)合。”

此外，中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院數(shù)字化設(shè)計(jì)總工程師張晉賓則認(rèn)為：智能電廠是面向電廠全生命周期，利用新一代的信息通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、檢測技術(shù)以及控制技術(shù)等等，不是一定要全環(huán)節(jié)；也可以看成是信息和通信技術(shù)（ICT）、運(yùn)維技術(shù)（OT）、工程技術(shù)（ET）、管理技術(shù)以及人工智能（AI）的結(jié)合。

對于智慧電廠眾口不一的情況，珠海市同?？萍脊煞萦邢薰究偨?jīng)理陳捷接受《能源》記者采訪時(shí)也表達(dá)了自己的觀點(diǎn)。

“此前，中電聯(lián)發(fā)布過一個(gè)智能電廠導(dǎo)則，基本上是在熱工的角度；在電器的角度可能有電氣的看法；在管理系統(tǒng)或許會有管理信息系統(tǒng)的看法；在學(xué)校側(cè)重更多的則是算法和建模。”陳捷說，“我認(rèn)為智慧電廠在早期階段，應(yīng)與互聯(lián)網(wǎng)的管理一樣，很難說要制定出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的東西，因?yàn)楹芏嗟膽?yīng)用尚未爆發(fā)出來。智慧電廠從不同專業(yè)的角度看都有不同的理解，很難說誰是誰非。”

電力巨頭初試布局

盡管智慧電廠尚在探索初期，但電力巨頭們的步伐顯然更加迅速。

據(jù)了解，大唐泰州熱電公司主要有五大基本的模塊組成，分別為基于三維可視化的運(yùn)營及培訓(xùn)系統(tǒng)、基于互聯(lián)網(wǎng)+的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、基于專家的故障診斷系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)的分析優(yōu)化系統(tǒng)、基于數(shù)字化的決策系統(tǒng)。

“第一個(gè)模塊是基于三維可視化的運(yùn)行及培訓(xùn)系統(tǒng)，以虛擬電廠為例。我們的虛擬電廠以江蘇省電力設(shè)計(jì)院提供的二維圖紙以及部分管道的三維模型為基礎(chǔ)，通過對主、輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行三維掃描，形成高精度、等比例的三維建模，與實(shí)際廠區(qū)布置和設(shè)備高度吻合，真正實(shí)現(xiàn)了一個(gè)全方位的智慧電廠。”大唐泰州熱電公司黨委書記魏治俊向《能源》記者介紹。

在其看來，在三維虛擬電廠中實(shí)施全場工作人員的精準(zhǔn)定位，可實(shí)現(xiàn)對整個(gè)廠區(qū)人員活動軌跡的監(jiān)控，并以此功能深入拓展，實(shí)現(xiàn)智能點(diǎn)巡檢、智能兩票管理系統(tǒng)等，一方面能降低由人為原因造成的安全事故，另一方面也可大大提高生產(chǎn)管理安全，實(shí)現(xiàn)有效管控。

“泰州熱電實(shí)現(xiàn)了從‘人防’到‘技防’的變革。以智能點(diǎn)巡檢為例，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)巡檢人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及過程可視化。值班人員可以在三維畫面中看到預(yù)先設(shè)定的巡檢路線，當(dāng)班值長、管理人員在三維虛擬電廠中可實(shí)時(shí)查看該人員的行走軌跡及巡檢過程；也可以事后對歷史巡檢過程進(jìn)行追溯，自動實(shí)現(xiàn)對巡檢質(zhì)量的考核。”魏治俊說，“點(diǎn)巡檢過程中，巡檢人員借助手機(jī)APP對設(shè)備進(jìn)行二維碼的掃碼，逐條進(jìn)行設(shè)備點(diǎn)巡檢項(xiàng)目的檢查，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄。發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常時(shí)，可直接通過手機(jī)APP進(jìn)行缺陷登記，同時(shí)可上傳聲音、視頻、圖片等，目前智能點(diǎn)巡檢功能已全面投入使用。”

事實(shí)上，作為第一家吃螃蟹的企業(yè)，大唐集團(tuán)在建成“國內(nèi)第一家智慧電廠”之后，還在大唐南京發(fā)電廠著力打造了新一代燃煤智慧電廠。

“智慧電廠各個(gè)模塊功能還屬于智慧電廠的初級階段，還有很多地方需要改善。”大唐南京發(fā)電廠技術(shù)部副主任錢玉君坦言。

顯然，在此輪較量中，五大發(fā)電集團(tuán)的大唐搶得了先發(fā)優(yōu)勢。值得關(guān)注的是，《能源》記者在采訪過程中了解到，華潤電力的發(fā)展思路也得到了業(yè)內(nèi)人士的不同程度的認(rèn)同。

據(jù)悉，華潤電力方面提出，單廠的模式很難做到智能，一個(gè)廠的數(shù)據(jù)量不足以支撐一個(gè)電廠的智能化，電廠的歷史數(shù)據(jù)、案例不是最優(yōu)的，如果沒有同一類型的機(jī)組或者電廠做對比，就無法確定現(xiàn)在的運(yùn)行參數(shù)是否最優(yōu)，所以起點(diǎn)也不可能高。

“我認(rèn)為華潤電力的CSASS監(jiān)控運(yùn)營平臺可能要給予充分重視，這個(gè)是我們和西門子一起做的。核心在于變單廠的競爭為集團(tuán)的競爭，在單廠的數(shù)據(jù)匯總之后，集團(tuán)專家組可以解決分析共性的問題。”陳捷談到，“包括華潤集團(tuán)的物資集中采購，現(xiàn)在是一個(gè)大趨勢。信息化最終的目的是為了提高效率，提升管理和服務(wù)，只是把信息連起來，數(shù)據(jù)堆起來，是沒有意義的。把數(shù)據(jù)集中起來，要集中為管理產(chǎn)生效益，這才是信息化、智能化和智慧化最終的目的。所以要大力研究集中監(jiān)控和運(yùn)維系統(tǒng)，這在管理上是明顯的進(jìn)步。”

不同于智慧化在煤電或氣電的應(yīng)用，智慧化與核電產(chǎn)業(yè)的結(jié)合似乎更加超前。2017年1月13日，國家能源局發(fā)布《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》。其中，國家能源應(yīng)用技術(shù)研究及示范項(xiàng)目“智慧核電運(yùn)營系統(tǒng)研究及示范項(xiàng)目”建設(shè)內(nèi)容被納入其中。

《規(guī)劃》要求：在核電領(lǐng)域應(yīng)開展涉及模塊化小型堆示范工程、核電廠延壽關(guān)鍵技術(shù)示范應(yīng)用、新一代先進(jìn)核燃料技術(shù)研究、核電站運(yùn)行維護(hù)技術(shù)研究等多個(gè)領(lǐng)域。

核電站作為最為復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)之一，其運(yùn)營管理技術(shù)水平對于提高核電站安全水平和發(fā)電能力有著至關(guān)重要的影響。而智慧核電運(yùn)營也逐漸成為核電先進(jìn)運(yùn)營技術(shù)的發(fā)展趨勢。

據(jù)了解，三大核電集團(tuán)之一的中廣核早在2013年便啟動了智慧電廠建設(shè)，2015年項(xiàng)目提升之后改為智能核電，位列集團(tuán)五大戰(zhàn)略專項(xiàng)之一。至今，已經(jīng)初步建立了從工程設(shè)計(jì)源頭到運(yùn)維決策全鏈條、全生命周期的智能化工程。

“在核電設(shè)備環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)與人工智能的應(yīng)用已經(jīng)初現(xiàn)成效，但如何將新技術(shù)合理、高效地應(yīng)用起來還需探索。下一步，我們將重點(diǎn)探索包括設(shè)備故障特征提取、監(jiān)測預(yù)警、故障診斷、故障發(fā)展預(yù)測，健康評估，運(yùn)維策略等內(nèi)容。”蘇州熱工研究院設(shè)備管理部經(jīng)驗(yàn)反饋RCA研究所所長黃立軍坦言。

此外，智慧化技術(shù)也在水電領(lǐng)域嘗試應(yīng)用。國家能源集團(tuán)正以國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司為試點(diǎn)，開展“智慧企業(yè)”的探索與實(shí)踐，試圖將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等新型技術(shù)，與傳統(tǒng)電力企業(yè)深度融合。

“智慧化應(yīng)用上，水電先行。2017年10月，國家能源集團(tuán)又確定了火電、水電、風(fēng)電等8家企業(yè)作為試點(diǎn)單位。”國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司安全生產(chǎn)部副主任康龍透露。

應(yīng)避免“一步到位”

項(xiàng)目爭先布局的當(dāng)下，智慧電廠的落地卻不能“一步到位”。

“智能電站絕不是自動化的一個(gè)升級改造，而是能力的提升。所以其核心要義是體現(xiàn)在智，把人的腦力發(fā)揮的一些作用，通過大數(shù)據(jù)云計(jì)算等技術(shù)補(bǔ)充、強(qiáng)化甚至是超越。我覺得這是下一步很大的一個(gè)方向。”閆計(jì)棟說。

在其看來，從已有的智慧電廠實(shí)踐來看，大家更多的是在單個(gè)電廠開展工作，但智能化乃至于智慧作用的發(fā)揮應(yīng)該是幾何級的變化。如果一個(gè)發(fā)電集團(tuán)能夠把各個(gè)電廠的數(shù)據(jù)都集中起來，那么數(shù)據(jù)的可挖掘和可利用程度與單個(gè)電廠相比完全不是一個(gè)數(shù)量級。

作為國家能源投資集團(tuán)國華電力首個(gè)“智能電站”示范項(xiàng)目——神華國華（北京）燃?xì)鉄犭姀S，把智能電站分為智能設(shè)備、智能控制、智能管理與一體化云平臺四層，而在設(shè)備與控制層共同構(gòu)建了生產(chǎn)過程的數(shù)字化表達(dá)，在此基礎(chǔ)上，智能化在設(shè)備預(yù)警、運(yùn)行優(yōu)化、安全防護(hù)等方面有很大的發(fā)揮空間。

“如果智能化在狀態(tài)檢修方面能夠給予設(shè)備準(zhǔn)確、合理的裂化預(yù)測，提供精準(zhǔn)可靠的指導(dǎo)意見，無疑將會帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。”閆計(jì)棟說。

同樣在算法方面，目前的痛點(diǎn)是樣本空間太少，比如說燃機(jī)，主機(jī)廠掌握著海量的數(shù)據(jù)，因此給出的算法比較準(zhǔn)確。國內(nèi)算法雖然并不是不先進(jìn)，只是樣本空間少，算法的完善就相對弱一些，可能需要一個(gè)很長的時(shí)間去完善這個(gè)算法。所以這又從側(cè)面印證了集團(tuán)規(guī)模去做這個(gè)工作的價(jià)值，因?yàn)閺募瘓F(tuán)層面的數(shù)據(jù)量來進(jìn)行算法的研究，無疑能夠走得更遠(yuǎn)。

傳統(tǒng)能源之外，光伏和風(fēng)電行業(yè)，使用設(shè)備單一，模型集中，且分布比較廣泛，自動化程度高。再者就是具備后發(fā)優(yōu)勢，新興的產(chǎn)業(yè)可以大量的采用信息技術(shù)，而傳統(tǒng)電廠，往往投產(chǎn)了很長的時(shí)間，做智能化的改造，從前端到后端一系列的工作相對比較復(fù)雜。因此，光伏風(fēng)電的智能化智慧化相對容易一些。

“我國發(fā)電企業(yè)自動化信息化系統(tǒng)具有非常好的技術(shù)基礎(chǔ)，也必將成為我國智慧電廠建設(shè)的重要依托和載體。”東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院副院長司風(fēng)琪建議，“隨著技術(shù)的發(fā)展，智慧電廠本身也在豐富，絕對不是一步到位。應(yīng)依賴現(xiàn)有大數(shù)據(jù)以及設(shè)備特性模型的優(yōu)勢基礎(chǔ)，先撿好‘西瓜’。”