智能化改造是建設(shè)重點(diǎn)，電廠智能化的積極嘗試

當(dāng)前，日漸興起的第四次工業(yè)革命將信息技術(shù)與工業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式。基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領(lǐng)制造方式的變革。國(guó)務(wù)院2015年印發(fā)的《中國(guó)制造2025》指出，要把結(jié)構(gòu)調(diào)整作為建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，大力發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。2016年，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》和《中國(guó)制造2025-能源裝備實(shí)施方案》，2018年，工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局等六部門印發(fā)《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2018~2020年)》，推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)向智能化、智慧化新形態(tài)發(fā)展。

智能化是基礎(chǔ)

具體來(lái)看，《推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，以改革創(chuàng)新為核心，以“互聯(lián)網(wǎng)+”為手段，以智能化為基礎(chǔ)，促進(jìn)能源和信息深度融合。其中，在能源生產(chǎn)消費(fèi)的智能化方面，鼓勵(lì)建設(shè)智能風(fēng)電場(chǎng)、智能光伏電站等，鼓勵(lì)煤、油、氣開(kāi)采、加工及利用全鏈條智能化改造;在能源消費(fèi)的智能化方面，涉及到智能工廠、智能家居、智能小區(qū)、智慧城市;在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)，與熱力管網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、交通網(wǎng)絡(luò)等多種類型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通協(xié)同控制。而《中國(guó)制造2025-能源裝備實(shí)施方案》中，智能制造和智能運(yùn)維貫穿至煤、電、油、氣、核電、新能源、燃料電池、儲(chǔ)能裝備、電網(wǎng)等15個(gè)領(lǐng)域?！吨悄芄夥a(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2018—2020年)》以構(gòu)建智能光伏產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系為目標(biāo)，提升光伏產(chǎn)業(yè)智能制造水平，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等與光伏產(chǎn)業(yè)深入融合，推動(dòng)光伏系統(tǒng)從踏勘、設(shè)計(jì)、集成到運(yùn)維的全流程智能管控。此外，與近幾年火熱開(kāi)展的智慧城市相互關(guān)聯(lián)的內(nèi)容則集中在智能化電力、燃?xì)?、交通等民生改善方面?/p>

從政策文件來(lái)看，實(shí)現(xiàn)智慧能源的前提是完成智能化改造。而這也正是能源行業(yè)現(xiàn)在正在建設(shè)的重點(diǎn)。

智慧電廠概念仍在探討和熱議中

當(dāng)前，社會(huì)上有關(guān)數(shù)字化電廠、智能電廠、智慧電廠的討論不絕于耳，但其定義與內(nèi)涵卻沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)聯(lián)合組織廣東電科院、國(guó)網(wǎng)浙江電科院、國(guó)網(wǎng)河南省電科院、浙江能源技術(shù)研究院、上海明華電力技術(shù)工程公司等電力行業(yè)的知名單位于2016年編寫的《智能電廠技術(shù)發(fā)展綱要》定義稱，智能電廠指在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能傳感與執(zhí)行、智能控制和管理決策等技術(shù)，達(dá)到安全、高效、環(huán)保運(yùn)行并與智能電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)的發(fā)電廠。中國(guó)能源研究會(huì)節(jié)能減排中心與華北電力大學(xué)5月舉辦的2018年智慧電廠(第一期)論壇上，中國(guó)能源研究會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)史玉波認(rèn)為智慧電廠的本質(zhì)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(cè)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)。中國(guó)工程院院士、華北電力大學(xué)原校長(zhǎng)劉吉臻認(rèn)為，智能發(fā)電的概念與特征是以發(fā)電過(guò)程的數(shù)字化、自動(dòng)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，集成智能傳感與執(zhí)行、智能管控與優(yōu)化、智能管理與決策等技術(shù)，形成智能發(fā)電運(yùn)行控制管理模式。智能發(fā)電的發(fā)展需經(jīng)歷由初級(jí)形態(tài)向高級(jí)形態(tài)、由局部應(yīng)用到系統(tǒng)應(yīng)用的歷程;需要在基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用方面取得突破;需要實(shí)現(xiàn)理論、技術(shù)與體制、機(jī)制的創(chuàng)新。中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)有限公司科技信息部主任王聰生坦言，目前許多智慧電廠的建設(shè)都較多著眼于信息化、可視化、數(shù)字化、大數(shù)據(jù)等，但具備了這些條件，并非就代表著這個(gè)電廠具有了“智慧”，稱為“智能電廠”則更為合適。上海外高橋第三發(fā)電廠副董事長(zhǎng)、上海申能電力科技有限公司總經(jīng)理馮偉忠稱，著眼于信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、大數(shù)據(jù)、智能化而建設(shè)的“智慧電廠”只能稱之為“智能電廠”，而智慧電廠的建設(shè)離不開(kāi)人，應(yīng)充分利用人的智慧進(jìn)行創(chuàng)新。

火電廠、水電站智能化的積極嘗試

作為國(guó)內(nèi)首家智慧電廠，大唐泰州2&TImes;200兆瓦燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，在投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)不到一年的時(shí)間里，成功打造出具有“狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升”5大功能，為當(dāng)前國(guó)內(nèi)電廠的建設(shè)探索出了一條新路徑。大唐泰州熱電智慧電廠是綜合考慮電廠實(shí)際和“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用相結(jié)合的創(chuàng)新，其打造的智慧電廠以三維建模、“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人員定位作為基礎(chǔ)，集DCS、SIS、MIS、在線仿真、智慧管控于一體，通過(guò)一體化云平臺(tái)覆蓋全部業(yè)務(wù)管理，利用信息化手段聯(lián)通各項(xiàng)職能，共集成多達(dá)30個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，涵蓋電廠生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)全部業(yè)務(wù)的一站式、一體化信息支撐。

華電集團(tuán)山東公司萊州發(fā)電從基建期的全國(guó)首家三維數(shù)字化電廠，到生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)再到二期智慧電廠建設(shè)，從智能供電、智能供熱到將“互聯(lián)網(wǎng)+”思維延伸配售電產(chǎn)業(yè)鏈……積極利用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等新興技術(shù)，與傳統(tǒng)火電企業(yè)深度融合，將“互聯(lián)網(wǎng)+”延伸到企業(yè)的每一處，打造華電集團(tuán)數(shù)字化電廠的樣板工程。

國(guó)家能源集團(tuán)大渡河公司從2014年以來(lái)，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，抓實(shí)基礎(chǔ)建設(shè)，推進(jìn)項(xiàng)目落地，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)基本要素的數(shù)字化感知、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、大數(shù)據(jù)處理和智能化應(yīng)用，改造傳統(tǒng)水電生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)管理。一是推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，打造數(shù)據(jù)“大感知”網(wǎng)絡(luò)。二是推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化構(gòu)建，提高數(shù)據(jù)“大傳輸”效率，構(gòu)建了由局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)組成的四大數(shù)據(jù)傳輸通道。三是推進(jìn)互通化建設(shè)，構(gòu)建數(shù)據(jù)“大存儲(chǔ)”平臺(tái)。四是推進(jìn)集中化整合，提升數(shù)據(jù)“大計(jì)算”能力。五是推進(jìn)智能化運(yùn)用，提升數(shù)據(jù)“大分析”水平。六是不斷完善決策指揮中心(決策腦)、本部專業(yè)數(shù)據(jù)中心(專業(yè)腦)、基層四大業(yè)務(wù)單元(單元腦)這“一中樞、多中心、四單元”的智慧管理體系，加強(qiáng)智慧工程、智慧電廠、智慧調(diào)度、智慧檢修業(yè)務(wù)單元建設(shè)。

智能光伏先聲奪人

智能光伏電站較早實(shí)現(xiàn)跨界的融合，并獲得了廣泛應(yīng)用。2014年3月20日，業(yè)界第一個(gè)智能光伏電站現(xiàn)場(chǎng)會(huì)在格爾木召開(kāi)，會(huì)上首次提出智能光伏電站概念，并指出智能光伏電站是行業(yè)的趨勢(shì)和潮流。原國(guó)務(wù)院參事石定寰會(huì)上表示：“智能光伏是行業(yè)的趨勢(shì)和潮流，已經(jīng)獲得很好應(yīng)用，并取得重大成效。華為公司智能光伏解決方案融入了其在全世界領(lǐng)先的數(shù)字信息技術(shù)、4G無(wú)線技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及核心芯片、軟件等技術(shù)，使“互聯(lián)網(wǎng)+光伏”落到了實(shí)處、得到了規(guī)模應(yīng)用，使中國(guó)的光伏電站和通信行業(yè)一樣走到了世界前列。”據(jù)悉，華為公司“智能光伏”理念，包括讓電站數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)光伏電站所有設(shè)備全面高精度數(shù)字化，設(shè)備可感知、可連接、可控制。通過(guò)數(shù)字化發(fā)電、數(shù)字化傳輸、數(shù)字化管理重新改造光伏電站，走向真正的智能化。這些技術(shù)包括通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘、分析實(shí)現(xiàn)故障預(yù)判、主動(dòng)預(yù)防性運(yùn)維提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ);使用智能無(wú)人機(jī)巡檢，開(kāi)發(fā)出智能光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)具有智能清洗預(yù)測(cè)、告警專家、就近匹配結(jié)合機(jī)器派單服務(wù)等功能。智能算法、智能診斷、智能融合，不僅使發(fā)電量提升了0.5~2%，更可提供故障預(yù)警與自診斷、運(yùn)維團(tuán)隊(duì)績(jī)效評(píng)估、資產(chǎn)與方案后評(píng)估、漁農(nóng)業(yè)系統(tǒng)分析與控制。而時(shí)下最尖端的智能IV 診斷2.0，僅需一鍵啟動(dòng)25分鐘就可完成百兆瓦電站所有組串掃描。

黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“黃河水電”)攜手華為公司2014年底在全球率先建成的格爾木220兆瓦智能光伏電站和拉西瓦12兆瓦智能光伏電站，是最先讓逆變器產(chǎn)品從“啞設(shè)備”變成了具有了感知功能并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化表達(dá)的“電站子陣大腦”。通過(guò)采用4G無(wú)線系統(tǒng)、智能手持終端、手機(jī)APP軟件等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、實(shí)時(shí)維護(hù)”，改變了傳統(tǒng)光伏電站傳統(tǒng)運(yùn)維模式。格爾木智能光伏電站建成以來(lái)已有全世界超過(guò)300家公司慕名到電站考察學(xué)習(xí)。

目前，黃河水電建成了近200兆瓦智能光伏電站，并取得重大成效。中廣核、三峽新能源、中民新能、協(xié)鑫、招商新能源、中利騰暉、京運(yùn)通等企業(yè)光伏電站完成智能化轉(zhuǎn)型。而此次發(fā)布的《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2018—2020年)》更加明確了光伏產(chǎn)業(yè)今后自動(dòng)化、信息化、智能化的發(fā)展方向。

此外，大數(shù)據(jù)也是至關(guān)重要的一項(xiàng)內(nèi)容。據(jù)相關(guān)資料顯示，2012年，美國(guó)電科院?jiǎn)?dòng)了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研究項(xiàng)目，研究在輸配電上的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。美國(guó)太平洋燃?xì)怆娏?、加拿大的BCHydro等電力公司基于用戶用電數(shù)據(jù)開(kāi)展了大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用研究。C3-Energy與IBM合作開(kāi)發(fā)，在2014年發(fā)布了針對(duì)智能電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。同年4月，Oracle提出了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)公共數(shù)據(jù)模型，包含配電管理模型、斷供管理模型、網(wǎng)絡(luò)管理模型。在法國(guó)，基于大數(shù)據(jù)的用電采集應(yīng)用，法國(guó)電力公司實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)自動(dòng)愈合、電網(wǎng)調(diào)度局部?jī)?yōu)化，可提供實(shí)時(shí)電價(jià)，實(shí)現(xiàn)可再生能源接入。在德國(guó)，德國(guó)E.ON電力公司基于大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)用電查詢，除了電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、用戶用電測(cè)量，還可將歷史24個(gè)月電表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并加密保護(hù)，提供實(shí)時(shí)用電消費(fèi)計(jì)算及實(shí)時(shí)查詢。在英國(guó)，英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司完成了基于大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)用電，可以呈現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)信息、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、天氣信息、腐蝕速率等用戶用電測(cè)量等相關(guān)信息，并實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)戰(zhàn)略管理。在加拿大，加拿大BCHydro基于大數(shù)據(jù)的用戶行為分析，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)用電消費(fèi)計(jì)算及呈現(xiàn)，客戶用電模式分析及呈現(xiàn)，用電斷供通知以及快速恢復(fù)，竊電檢測(cè)及節(jié)能管理。