电力需求增长日趋放缓，智慧电厂建设成为新突破点

在电力需求增长日趋放缓，新能源装机比重不断提高的产业背景下，抢滩智慧电厂建设成为企业新的“突破点”。当云计算、物联网、大数据、人工智能纷纷来袭，他们将如何玩转？

头顶“国内首家智慧电厂”光环，地处江南一隅的大唐泰州热电公司（以下简称“泰州热电”），最近有点火。

作为国内第一家把互联网+、大数据、数字化决策、数字化管理引进建设的智慧电厂，泰州热电让人耳目一新。短短一年间，前来参观的中外企业络绎不绝，一时高达300余人次。

扫描相应二维码，瞬间调取该设备的档案信息；生成智能“两票”及虚拟电子围栏后，从根本上杜绝检修误操作；通过三维建模工艺流程仿真培训，在虚拟中实现真实检修培训效果；通过精准的人员定位，对整个厂区人员活动轨迹施行监控……

4月26日，置身刚刚落成一年的泰州热电厂区，《能源》记者实际体验了一把“国内首家智慧电厂”的应用场景。

“作为国内第一家智慧电厂，这一模式在电力行业很有推广价值。”大唐泰州热电有限责任公司总经理王丙化向《能源》记者介绍。

事实上，随着国家信息化和工业化“两化深度融合”方针的贯彻，在电力需求增长日趋放缓，新能源装机比重不断提高的产业背景下，抢滩智慧电厂建设成为企业新的“突破点”。

据《能源》记者梳理统计，继大唐泰州热电、国华京燃热电之后，华能集团、华电集团、中广核、华润电力等电力巨头也不甘落后，纷纷涉足智慧电厂这一新业态。

一时间，不论是作为传统能源发电的煤电、气电、水电，还是飞速发展的风电、光伏、核电等新能源发电，新旧电厂似乎都正经历着新一轮“智慧”的洗礼。

值得关注的是，对于智慧电厂的践行，专家、学者、企业等多方仍然众说纷纭。与此同时，国内涌出来的多种智慧电厂模板，具体实践不一，各家见解也不尽相同。

5月，《能源》记者深入北京、江苏、广东、广西、青海等多地，试图围绕智慧电厂理论和实践两条主线，对智慧电厂的发展现状、模式、方向进行详实梳理，力求厘清智慧电厂这一新概念的相关迷雾。

众说纷纭智慧概念

任何新事物的诞生总是让人振奋，但伴随而来的往往是激烈的讨论与争议，智慧电厂亦是如此。

“从2012年开始，我一直是电厂智能化建设的项目经理，接触了很多行业内外的建设经验，但至今还未发现一个统一的标准。我认为当务之急是要行业内形成一个基本共识，当然不是绝对的统一。”5月10日，在国家能源投资集团国华（北京）燃气热电有限公司的办公厂区，党建行政部主任闫计栋向《能源》记者坦言。

在其看来，什么是智能？什么是智慧？业内并无一个统一的说法。

智慧电厂的概念从何处而来？记者尝试检索文献，发现这一概念竟最早源于一家名为科远股份的公司2015年加码智慧电厂等新业务的公告。

这份公告称，科远股份眼中的“智慧电厂”是在数字化电厂的基础之上，利用互联网、物联网、人工智能、大数据分析、云计算等信息化、虚拟现实等技术，对电厂系统和数据进行深入挖掘，最终达到更安全、更高效、用人更少、更绿色、更盈利的智能化生产运营。

而在5月8-9日由中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学国家大学科技园联合举办“2018年智慧电厂论坛(第一期)”上，中国能源研究会常务副理事长史玉波也表示：“智慧电厂的本质就是信息化与智能化技术在发电领域的高度发展与深度融合，主要体现在大数据、物联网、可视化、先进测量与智能控制等技术的系统化应用，其技术核心是信息融合与智能发电技术。”

与此同时，在中国工程院院士、华北电力大学原校长刘吉臻看来，智能发电前景广阔，其定义为：以发电过程中的自动化、信息化、标准化为基础，以管控一体化、大数据、云平台、物联网为平台，智能传感与执行，智能管理与学习，实现更加安全、高效、清洁、低碳的生产目标。

“从企业的角度来看，我认为用智能化形容电厂更好一些。”华润电力控股有限公司运营管理部运营总监陈斌坦言，“如果用智慧的话，应当关注整个全价值链、经营决策、售电市场以及煤炭宏观市场，使生产、市场经营有机结合。”

此外，中国电力工程顾问集团西南电力设计院数字化设计总工程师张晋宾则认为：智能电厂是面向电厂全生命周期，利用新一代的信息通信技术、人工智能技术、检测技术以及控制技术等等，不是一定要全环节；也可以看成是信息和通信技术（ICT）、运维技术（OT）、工程技术（ET）、管理技术以及人工智能（AI）的结合。

对于智慧电厂众口不一的情况，珠海市同海科技股份有限公司总经理陈捷接受《能源》记者采访时也表达了自己的观点。

“此前，中电联发布过一个智能电厂导则，基本上是在热工的角度；在电器的角度可能有电气的看法；在管理系统或许会有管理信息系统的看法；在学校侧重更多的则是算法和建模。”陈捷说，“我认为智慧电厂在早期阶段，应与互联网的管理一样，很难说要制定出一个标准化的东西，因为很多的应用尚未爆发出来。智慧电厂从不同专业的角度看都有不同的理解，很难说谁是谁非。”

电力巨头初试布局

尽管智慧电厂尚在探索初期，但电力巨头们的步伐显然更加迅速。

据了解，大唐泰州热电公司主要有五大基本的模块组成，分别为基于三维可视化的运营及培训系统、基于互联网+的生产管理系统、基于专家的故障诊断系统、基于大数据的分析优化系统、基于数字化的决策系统。

“第一个模块是基于三维可视化的运行及培训系统，以虚拟电厂为例。我们的虚拟电厂以江苏省电力设计院提供的二维图纸以及部分管道的三维模型为基础，通过对主、辅机设备进行三维扫描，形成高精度、等比例的三维建模，与实际厂区布置和设备高度吻合，真正实现了一个全方位的智慧电厂。”大唐泰州热电公司党委书记魏治俊向《能源》记者介绍。

在其看来，在三维虚拟电厂中实施全场工作人员的精准定位，可实现对整个厂区人员活动轨迹的监控，并以此功能深入拓展，实现智能点巡检、智能两票管理系统等，一方面能降低由人为原因造成的安全事故，另一方面也可大大提高生产管理安全，实现有效管控。

“泰州热电实现了从‘人防’到‘技防’的变革。以智能点巡检为例，该系统实现了点巡检人员的实时监控以及过程可视化。值班人员可以在三维画面中看到预先设定的巡检路线，当班值长、管理人员在三维虚拟电厂中可实时查看该人员的行走轨迹及巡检过程；也可以事后对历史巡检过程进行追溯，自动实现对巡检质量的考核。”魏治俊说，“点巡检过程中，巡检人员借助手机APP对设备进行二维码的扫码，逐条进行设备点巡检项目的检查，并进行数据的记录。发现设备异常时，可直接通过手机APP进行缺陷登记，同时可上传声音、视频、图片等，目前智能点巡检功能已全面投入使用。”

事实上，作为第一家吃螃蟹的企业，大唐集团在建成“国内第一家智慧电厂”之后，还在大唐南京发电厂着力打造了新一代燃煤智慧电厂。

“智慧电厂各个模块功能还属于智慧电厂的初级阶段，还有很多地方需要改善。”大唐南京发电厂技术部副主任钱玉君坦言。

显然，在此轮较量中，五大发电集团的大唐抢得了先发优势。值得关注的是，《能源》记者在采访过程中了解到，华润电力的发展思路也得到了业内人士的不同程度的认同。

据悉，华润电力方面提出，单厂的模式很难做到智能，一个厂的数据量不足以支撑一个电厂的智能化，电厂的历史数据、案例不是最优的，如果没有同一类型的机组或者电厂做对比，就无法确定现在的运行参数是否最优，所以起点也不可能高。

“我认为华润电力的CSASS监控运营平台可能要给予充分重视，这个是我们和西门子一起做的。核心在于变单厂的竞争为集团的竞争，在单厂的数据汇总之后，集团专家组可以解决分析共性的问题。”陈捷谈到，“包括华润集团的物资集中采购，现在是一个大趋势。信息化最终的目的是为了提高效率，提升管理和服务，只是把信息连起来，数据堆起来，是没有意义的。把数据集中起来，要集中为管理产生效益，这才是信息化、智能化和智慧化最终的目的。所以要大力研究集中监控和运维系统，这在管理上是明显的进步。”

不同于智慧化在煤电或气电的应用，智慧化与核电产业的结合似乎更加超前。2017年1月13日，国家能源局发布《能源技术创新“十三五”规划》。其中，国家能源应用技术研究及示范项目“智慧核电运营系统研究及示范项目”建设内容被纳入其中。

《规划》要求：在核电领域应开展涉及模块化小型堆示范工程、核电厂延寿关键技术示范应用、新一代先进核燃料技术研究、核电站运行维护技术研究等多个领域。

核电站作为最为复杂的工业系统之一，其运营管理技术水平对于提高核电站安全水平和发电能力有着至关重要的影响。而智慧核电运营也逐渐成为核电先进运营技术的发展趋势。

据了解，三大核电集团之一的中广核早在2013年便启动了智慧电厂建设，2015年项目提升之后改为智能核电，位列集团五大战略专项之一。至今，已经初步建立了从工程设计源头到运维决策全链条、全生命周期的智能化工程。

“在核电设备环节，大数据与人工智能的应用已经初现成效，但如何将新技术合理、高效地应用起来还需探索。下一步，我们将重点探索包括设备故障特征提取、监测预警、故障诊断、故障发展预测，健康评估，运维策略等内容。”苏州热工研究院设备管理部经验反馈RCA研究所所长黄立军坦言。

此外，智慧化技术也在水电领域尝试应用。国家能源集团正以国电大渡河流域水电开发有限公司为试点，开展“智慧企业”的探索与实践，试图将云计算、大数据、物联网、移动互联、人工智能等新型技术，与传统电力企业深度融合。

“智慧化应用上，水电先行。2017年10月，国家能源集团又确定了火电、水电、风电等8家企业作为试点单位。”国家能源投资集团有限责任公司安全生产部副主任康龙透露。

应避免“一步到位”

项目争先布局的当下，智慧电厂的落地却不能“一步到位”。

“智能电站绝不是自动化的一个升级改造，而是能力的提升。所以其核心要义是体现在智，把人的脑力发挥的一些作用，通过大数据云计算等技术补充、强化甚至是超越。我觉得这是下一步很大的一个方向。”闫计栋说。

在其看来，从已有的智慧电厂实践来看，大家更多的是在单个电厂开展工作，但智能化乃至于智慧作用的发挥应该是几何级的变化。如果一个发电集团能够把各个电厂的数据都集中起来，那么数据的可挖掘和可利用程度与单个电厂相比完全不是一个数量级。

作为国家能源投资集团国华电力首个“智能电站”示范项目——神华国华（北京）燃气热电厂，把智能电站分为智能设备、智能控制、智能管理与一体化云平台四层，而在设备与控制层共同构建了生产过程的数字化表达，在此基础上，智能化在设备预警、运行优化、安全防护等方面有很大的发挥空间。

“如果智能化在状态检修方面能够给予设备准确、合理的裂化预测，提供精准可靠的指导意见，无疑将会带来不可估量的经济效益。”闫计栋说。

同样在算法方面，目前的痛点是样本空间太少，比如说燃机，主机厂掌握着海量的数据，因此给出的算法比较准确。国内算法虽然并不是不先进，只是样本空间少，算法的完善就相对弱一些，可能需要一个很长的时间去完善这个算法。所以这又从侧面印证了集团规模去做这个工作的价值，因为从集团层面的数据量来进行算法的研究，无疑能够走得更远。

传统能源之外，光伏和风电行业，使用设备单一，模型集中，且分布比较广泛，自动化程度高。再者就是具备后发优势，新兴的产业可以大量的采用信息技术，而传统电厂，往往投产了很长的时间，做智能化的改造，从前端到后端一系列的工作相对比较复杂。因此，光伏风电的智能化智慧化相对容易一些。

“我国发电企业自动化信息化系统具有非常好的技术基础，也必将成为我国智慧电厂建设的重要依托和载体。”东南大学能源与环境学院副院长司风琪建议，“随着技术的发展，智慧电厂本身也在丰富，绝对不是一步到位。应依赖现有大数据以及设备特性模型的优势基础，先捡好‘西瓜’。”