6.21
T.O.D.A.Y
「導語」
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，搶灘智慧電廠建設成為企業新的“突破點”。當雲計算、物聯網、大數據、人工智能紛紛來襲，他們將如何玩轉？
頭頂“國內首家智慧電廠”光環，地處江南一隅的大唐泰州熱電公司（以下簡稱“泰州熱電”），最近有點火。
作為國內第一家把互聯網+、大數據、數字化決策、數字化管理引進建設的智慧電廠，泰州熱電讓人耳目一新。短短一年間，前來參觀的中外企業絡繹不絕，一時高達300餘人次。
掃描相應二維碼，瞬間調取該設備的檔案信息；生成智能“兩票”及虛擬電子圍欄後，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，在虛擬中實現真實檢修培訓效果；通過精準的人員定位，對整個廠區人員活動軌跡施行監控……
4月26日，置身剛剛落成一年的泰州熱電廠區，《能源》記者實際體驗了一把“國內首家智慧電廠”的應用場景。
“作為國內第一家智慧電廠，這一模式在電力行業很有推廣價值。”大唐泰州熱電有限責任公司總經理王丙化向《能源》記者介紹。
事實上，隨著國家信息化和工業化“兩化深度融合”方針的貫徹，在電力需求增長日趨放緩，新能源裝機比重不斷提高的產業背景下，搶灘智慧電廠建設成為企業新的“突破點”。
據《能源》記者梳理統計，繼大唐泰州熱電、國華京燃熱電之後，華能集團、華電集團、中廣核、華潤電力等電力巨頭也不甘落後，紛紛涉足智慧電廠這一新業態。
一時間，不論是作為傳統能源發電的煤電、氣電、水電，還是飛速發展的風電、光伏、核電等新能源發電，新舊電廠似乎都正經歷著新一輪“智慧”的洗禮。
值得關注的是，對於智慧電廠的踐行，專家、學者、企業等多方仍然眾說紛紜。與此同時，國內湧出來的多種智慧電廠模板，具體實踐不一，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踐兩條主線，對智慧電廠的發展現狀、模式、方向進行詳實梳理，力求釐清智慧電廠這一新概念的相關迷霧。
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的項目經理，接觸了很多行業內外的建設經驗，但至今還未發現一個統一的標準。我認為當務之急是要行業內形成一個基本共識，當然不是絕對的統一。”5月10日，在國家能源投資集團國華（北京）燃氣熱電有限公司的辦公廠區，黨建行政部主任閆計棟向《能源》記者坦言。
在其看來，什麼是智能？什麼是智慧？業內並無一個統一的說法。
智慧電廠的概念從何處而來？記者嘗試檢索文獻，發現這一概念竟最早源於一家名為科遠股份的公司2015年加碼智慧電廠等新業務的公告。
這份公告稱，科遠股份眼中的“智慧電廠”是在數字化電廠的基礎之上，利用互聯網、物聯網、人工智能、大數據分析、雲計算等信息化、虛擬現實等技術，對電廠系統和數據進行深入挖掘，最終達到更安全、更高效、用人更少、更綠色、更盈利的智能化生產運營。
而在5月8-9日由中國能源研究會節能減排中心與華北電力大學國家大學科技園聯合舉辦“2018年智慧電廠論壇(第一期)”上，中國能源研究會常務副理事長史玉波也表示：“智慧電廠的本質就是信息化與智能化技術在發電領域的高度發展與深度融合，主要體現在大數據、物聯網、可視化、先進測量與智能控制等技術的系統化應用，其技術核心是信息融合與智能發電技術。”
與此同時，在中國工程院院士、華北電力大學原校長劉吉臻看來，智能發電前景廣闊，其定義為：以發電過程中的自動化、信息化、標準化為基礎，以管控一體化、大數據、雲平臺、物聯網為平臺，智能傳感與執行，智能管理與學習，實現更加安全、高效、清潔、低碳的生產目標。
“從企業的角度來看，我認為用智能化形容電廠更好一些。”華潤電力控股有限公司運營管理部運營總監陳斌坦言，“如果用智慧的話，應當關注整個全價值鏈、經營決策、售電市場以及煤炭宏觀市場，使生產、市場經營有機結合。”
此外，中國電力工程顧問集團西南電力設計院數字化設計總工程師張晉賓則認為：智能電廠是面向電廠全生命週期，利用新一代的信息通信技術、人工智能技術、檢測技術以及控制技術等等，不是一定要全環節；也可以看成是信息和通信技術（ICT）、運維技術（OT）、工程技術（ET）、管理技術以及人工智能（AI）的結合。
對於智慧電廠眾口不一的情況，珠海市同海科技股份有限公司總經理陳捷接受《能源》記者採訪時也表達了自己的觀點。
“此前，中電聯發佈過一個智能電廠導則，基本上是在熱工的角度；在電器的角度可能有電氣的看法；在管理系統或許會有管理信息系統的看法；在學校側重更多的則是算法和建模。”陳捷說，“我認為智慧電廠在早期階段，應與互聯網的管理一樣，很難說要制定出一個標準化的東西，因為很多的應用尚未爆發出來。智慧電廠從不同專業的角度看都有不同的理解，很難說誰是誰非。”
電力巨頭初試佈局
儘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。
據瞭解，大唐泰州熱電公司主要有五大基本的模塊組成，分別為基於三維可視化的運營及培訓系統、基於互聯網+的生產管理系統、基於專家的故障診斷系統、基於大數據的分析優化系統、基於數字化的決策系統。
“第一個模塊是基於三維可視化的運行及培訓系統，以虛擬電廠為例。我們的虛擬電廠以江蘇省電力設計院提供的二維圖紙以及部分管道的三維模型為基礎，通過對主、輔機設備進行三維掃描，形成高精度、等比例的三維建模，與實際廠區佈置和設備高度吻合，真正實現了一個全方位的智慧電廠。”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施全場工作人員的精準定位，可實現對整個廠區人員活動軌跡的監控，並以此功能深入拓展，實現智能點巡檢、智能兩票管理系統等，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管理安全，實現有效管控。
“泰州熱電實現了從‘人防’到‘技防’的變革。以智能點巡檢為例，該系統實現了點巡檢人員的實時監控以及過程可視化。值班人員可以在三維畫面中看到預先設定的巡檢路線，當班值長、管理人員在三維虛擬電廠中可實時查看該人員的行走軌跡及巡檢過程；也可以事後對歷史巡檢過程進行追溯，自動實現對巡檢質量的考核。”魏治俊說，“點巡檢過程中，巡檢人員藉助手機APP對設備進行二維碼的掃碼，逐條進行設備點巡檢項目的檢查，並進行數據的記錄。發現設備異常時，可直接通過手機APP進行缺陷登記，同時可上傳聲音、視頻、圖片等，目前智能點巡檢功能已全面投入使用。”
事實上，作為第一家吃螃蟹的企業，大唐集團在建成“國內第一家智慧電廠”之後，還在大唐南京發電廠著力打造了新一代燃煤智慧電廠。
“智慧電廠各個模塊功能還屬於智慧電廠的初級階段，還有很多地方需要改善。”大唐南京發電廠技術部副主任錢玉君坦言。
顯然，在此輪較量中，五大發電集團的大唐搶得了先發優勢。值得關注的是，《能源》記者在採訪過程中瞭解到，華潤電力的發展思路也得到了業內人士的不同程度的認同。
據悉，華潤電力方面提出，單廠的模式很難做到智能，一個廠的數據量不足以支撐一個電廠的智能化，電廠的歷史數據、案例不是最優的，如果沒有同一類型的機組或者電廠做對比，就無法確定現在的運行參數是否最優，所以起點也不可能高。
“我認為華潤電力的CSASS監控運營平臺可能要給予充分重視，這個是我們和西門子一起做的。核心在於變單廠的競爭為集團的競爭，在單廠的數據彙總之後，集團專家組可以解決分析共性的問題。”陳捷談到，“包括華潤集團的物資集中採購，現在是一個大趨勢。信息化最終的目的是為了提高效率，提升管理和服務，只是把信息連起來，數據堆起來，是沒有意義的。把數據集中起來，要集中為管理產生效益，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控和運維繫統，這在管理上是明顯的進步。”
不同於智慧化在煤電或氣電的應用，智慧化與核電產業的結合似乎更加超前。2017年1月13日，國家能源局發佈《能源技術創新“十三五”規劃》。其中，國家能源應用技術研究及示範項目“智慧核電運營系統研究及示範項目”建設內容被納入其中。
《規劃》要求：在核電領域應開展涉及模塊化小型堆示範工程、核電廠延壽關鍵技術示範應用、新一代先進核燃料技術研究、核電站運行維護技術研究等多個領域。
核電站作為最為複雜的工業系統之一，其運營管理技術水平對於提高核電站安全水平和發電能力有著至關重要的影響。而智慧核電運營也逐漸成為核電先進運營技術的發展趨勢。
據瞭解，三大核電集團之一的中廣核早在2013年便啟動了智慧電廠建設，2015年項目提升之後改為智能核電，位列集團五大戰略專項之一。至今，已經初步建立了從工程設計源頭到運維決策全鏈條、全生命週期的智能化工程。
“在核電設備環節，大數據與人工智能的應用已經初現成效，但如何將新技術合理、高效地應用起來還需探索。下一步，我們將重點探索包括設備故障特徵提取、監測預警、故障診斷、故障發展預測，健康評估，運維策略等內容。”蘇州熱工研究院設備管理部經驗反饋RCA研究所所長黃立軍坦言。
此外，智慧化技術也在水電領域嘗試應用。國家能源集團正以國電大渡河流域水電開發有限公司為試點，開展“智慧企業”的探索與實踐，試圖將雲計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能等新型技術，與傳統電力企業深度融合。
“智慧化應用上，水電先行。2017年10月，國家能源集團又確定了火電、水電、風電等8家企業作為試點單位。”國家能源投資集團有限責任公司安全生產部副主任康龍透露。
應避免“一步到位”
項目爭先佈局的當下，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升級改造，而是能力的提升。所以其核心要義是體現在智，把人的腦力發揮的一些作用，通過大數據雲計算等技術補充、強化甚至是超越。我覺得這是下一步很大的一個方向。”閆計棟說。
在其看來，從已有的智慧電廠實踐來看，大家更多的是在單個電廠開展工作，但智能化乃至於智慧作用的發揮應該是幾何級的變化。如果一個發電集團能夠把各個電廠的數據都集中起來，那麼數據的可挖掘和可利用程度與單個電廠相比完全不是一個數量級。
作為國家能源投資集團國華電力首個“智能電站”示範項目——神華國華（北京）燃氣熱電廠，把智能電站分為智能設備、智能控制、智能管理與一體化雲平臺四層，而在設備與控制層共同構建了生產過程的數字化表達，在此基礎上，智能化在設備預警、運行優化、安全防護等方面有很大的發揮空間。
“如果智能化在狀態檢修方面能夠給予設備準確、合理的裂化預測，提供精準可靠的指導意見，無疑將會帶來不可估量的經濟效益。”閆計棟說。
同樣在算法方面，目前的痛點是樣本空間太少，比如說燃機，主機廠掌握著海量的數據，因此給出的算法比較準確。國內算法雖然並不是不先進，只是樣本空間少，算法的完善就相對弱一些，可能需要一個很長的時間去完善這個算法。所以這又從側面印證了集團規模去做這個工作的價值，因為從集團層面的數據量來進行算法的研究，無疑能夠走得更遠。
傳統能源之外，光伏和風電行業，使用設備單一，模型集中，且分佈比較廣泛，自動化程度高。再者就是具備後發優勢，新興的產業可以大量的採用信息技術，而傳統電廠，往往投產了很長的時間，做智能化的改造，從前端到後端一系列的工作相對比較複雜。因此，光伏風電的智能化智慧化相對容易一些。
“我國發電企業自動化信息化系統具有非常好的技術基礎，也必將成為我國智慧電廠建設的重要依託和載體。”東南大學能源與環境學院副院長司風琪建議，“隨著技術的發展，智慧電廠本身也在豐富，絕對不是一步到位。應依賴現有大數據以及設備特性模型的優勢基礎，先撿好‘西瓜’。”
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