能源智能化的未來——智慧電廠如何建設

近年來,隨著雲計算、物聯網、移動應用、人工智能等信息化前沿科技方興未艾,社會上有關數字化電廠、智能發電、智慧電廠的討論不絕於耳。早在2016年,國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化部聯合印發《推進"互聯網+"智慧能源發展的指導意見》和《中國製造2025-能源裝備實施方案》,指出:以改革創新為核心,以"互聯網+"為手段,以智能化為基礎,促進能源和信息深度融合。

能源智能化的未來——智慧電廠如何建設

一.智能發電與智慧電廠

智能發電是對發電全過程的智能化監控、操作和管理,是智慧電廠的基礎。華北電力大學原校長、中國工程院院士劉吉臻對智能發電的概念作出過比較權威的定義。劉吉臻說,智能發電的概念與特徵就是,以發電過程的數字化、自動化、信息化、標準化為基礎,以管控一體化、大數據、雲計算、物聯網為平臺,集成智能傳感與執行、智能控制與優化、智能管理與決策等技術,形成一種具備自學習、自適應、自趨優、自恢復、自組織的智能發電運行控制管理模式,實現更加安全、高效、清潔、低碳、靈活的生產目標。

智慧電廠是通過信息化、網絡化技術實現全廠範圍各控制系統、控制設備等互聯互通;通過虛擬化技術實現電廠的三維虛擬可視化;綜合運用大數據、智能優化控制、智能決策支持等智能化技術手段,最終實現電廠全生命週期內的企業資產最優分配、生產質量最優控制、經濟效益與社會效益的最優實現。

國家能源集團大渡河公司認為,智慧電廠即通過技術創新和管理創新兩個手段,建設智能電站和智慧管理,構建安全可靠、集成開放、友好互動、自主決策的雲端電廠。其中,智能電站建設是從技術創新的方向入手,核心實現物理電站的數字化和智能化,建立虛擬電站以實現電站設備互聯互通,多系統聯動,全電站數字化,並不斷增加智能技術設備在智慧電廠的應用。

智慧管理建設是從管理創新方向入手,核心是實現未來流域電廠的新型管理模式以及與智能電站相適應的管理架構,並設置新型的算法中心和數據中心,全面融合流程、制度、體系、機器、人員、系統等電廠管理要素,建立新型的雲端電廠管理模式。

智能電站和智慧管理的建設並不是簡單的疊加,而是基於數據的融合和模式的疊加。

能源智能化的未來——智慧電廠如何建設

二.智慧電廠的實際運用

大渡河枕頭壩發電公司2019年首個智慧電廠建設項目已經投入試運行,在大渡河枕頭壩電站廠房內,智能巡檢機器人開始按照預設的時間和頻次,緩緩移動,認真檢查著設備狀態,代替運行人員開展部分巡檢作業。

該公司按照智慧企業建設總體佈署和要求,紮實開展智慧電廠建設項目,積極推進智能巡檢機器人系統的建設和系統調試。經過不斷的努力和攻關,克服了項目建設中的各種難題,通過對系統的不斷優化升級,解決了不同平臺間的信息通訊問題,可將智能機器人的實時位置、巡檢報告、巡檢路線、巡檢信息直接呈現給運維人員,同時打通了智能機器人系統與ON-CALL系統的通訊聯動,實現了異常報警信息的即時推送,大大提高了系統的智能化水平。

能源智能化的未來——智慧電廠如何建設

三.智慧電廠如何建立

大渡河公司根據多年的建設經驗,對建設智慧電廠所掌握和所追求的技術進行了歸納總結:智慧電廠建設的主要核心技術在於'五大',即大感知、大傳輸、大儲存、大計算和大分析。

(一)、大感知

1、設備智能感知

在設備感知層,充分運用WiFi、Zigbee、移動4G、NB-IoT、UWB超寬帶、RFID射頻、紅外、藍牙、激光燈物聯技術。

2、圖像識別(深度卷積神經網絡)

3、大壩、邊坡風險感知

4、水文氣象感知

(二)、大傳輸

1、局域網(萬兆骨幹、千兆接入技術)

2、廣域網(2.5G SDH光纖傳輸技術)

3、衛星網(Ku波段、Ka波段以太網和語音融合傳輸技術)

4、移動網(5G、WIFI、藍牙、UWB超寬帶融合組網技術)

(三)、大儲存

1、物理儲存:

集中式儲存

區域數據中心

2、大數據儲存:

(1)分佈式消息隊列

(2)分佈式文件系統

(3)分佈式數據庫

(4)對象儲存分佈式文件

(四)、大計算

1、基礎架構與虛擬化方面:

基於Open Stack架構的雲計算技術

2、數據處理方面:

(1)Map Reduce數據批處理計算框架

(2)Spark內存計算框架

(3)Spark Streaming流式數據處理框架

(五)、大分析

1、機電設備狀態監測和故障診斷大分析技術

2、安全管控作業行為及安全量化數據分析

3、語義引擎技術

4、潛在情緒只能視頻分析技術

5、大數據挖掘算法(決策樹、神經網絡算法)等

在電力需求增長日趨放緩,新能源裝機比重不斷提高的產業背景下,建設智慧電廠不僅可以成為電廠將來參與市場競爭的資本,也是建設生態環境和社會經濟發展對企業的要求,能源企業任重而道遠。


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