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东南大学冷杉:电厂数据系统国内外趋势分析和思考

北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网    2019/8/21 14:49:42  我要投稿  

北极星火力发电网讯:如果不把电厂的数据系统做好,好多事情没法做了,更不要谈我们的智慧电厂了。要做好电厂数据系统,首先打破孤岛形成集团公司的共享,防火墙、服务器、软件也要进行升级……

2019年8月21日,由中国能源研究会节能减排中心联合华北电力大学国家大学科技园共同举办的“2019年智慧电厂论坛(第二期)”在北京召开。主旨报告环节,东南大学能源与环境学院教授 冷杉作了题为“电厂数据系统国内外趋势分析和思考”的报告。北极星电力网对本次会议进行全程直播。直播会议合作,请联系手机/微信:13693626116。

冷杉.jpg

东南大学能源与环境学院教授 冷杉

很高兴今天下午第一个发言,但是要拿出一点大家比较感兴趣的内容吸引大家的注意力。

刚才王主任已经提到了,上午最后一个环节就是华为公司和我们的专业,就是中心,签了这个约,意义非凡。因为我们现在智慧电厂也不要买什么路由器了、也不要买手机,华为来干什么?我认为可能是提供好的平台,非常有名的有国际竞争力的云平台,但是我们在座的各位电力专家有更多的事情要做。今天下午给大家带来的这个分享正好跟这个契合,我的题目是《电厂数据系统国内外趋势分析和思考》。

我们讲的题目比较大一些,工业革命和智慧电厂,讲工业革命就是第四次工业革命,但是我们可以看到,在这么多工业领域里面,电厂是唯一的在历次工业革命里面都留下了相关的内容,一直坚持到第四次工业革命:第一次,蒸汽机的主要是我们的锅炉。第二次,是汽轮发电机组。第三次,计算机控制系统,我们现在DCS还在用。第四次,人工智能,所谓的云大物移。我认为1+2+3+4,整个加在一起就是智慧电厂。所以研究我们智慧电厂的重要性就在这儿,但是这个里面我们有一个数据系统,就是SIS系统。

电厂数据系统,是以实时/历史数据库为核心的这么一个系统。这个系统的来源大家都知道,就是我们电力规划院侯子良总师当时积极推动的,我们国家现在有500个电厂可能就有500个SIS或者400个SIS。经过十年多的发展,已经成为众多电厂的标准配置和数字系统。这十多年发展都见过,而且我认为是领先了其他行业10年—15年进入第四次工业革命阶段,那时候钢铁厂也没有、化工厂也没有,还没有提智能的化,我们智能的基础已经做上去了。有了这个东西,我们现在和未来智慧电厂、智能电厂等等一切,包括所有的应用,满屏写的这个应用、那个应用,但是我们都来源于数字基础设施,SIS占了很大的作用,就像空气和自来水一样,我们需要数据就到里面去找了,不感觉它存在,好像它不是很重要,但是已经建好了。如果说我们这个停了,好多事情没法做了,更不要谈我们的智慧电厂了。这个系统的来源有很多争论,有的说没必要建这个,有的说用处大,有的说有未来前景发展,但是它的基本定义就是说,它有一个美国的信息技术背景和核心工业软件,这两个就很关键了。因为我们的基础设施是建立在美国信息基础架构上,或者建立在美国的核心数字软件上,所以我们要进根求源找一找来源。

这是美国为标准的,这个标准是ANSI(美国标准研究院)、ISA(美国仪表学会)、IEC(国际电工委员会),为企业控制系统建立了模型、建立了规范、建立了标准,大概一共有7个还是8个围绕这个有系列标准,一直进展到2017年,前后将近有10年的时间,不断完善、不断增加,就是控制和企业这两者什么关系、怎么建立起来。这是个标准,大家可以去查的。

这个标准是有理论根据的,是有Purdue大学的企业标准建立的,企业标准建立就是这个三角形,最下面相当于Purdue模型的DCS,中间这层是Purdue大学的数据流模型,就是我们的SIS,在电厂里面体现为SIS。上一层就是Purdue的CIM活性,就是我们的MIS系统。美国Purdue大学是专门搞工业系统的顶级学校,他提出的标准完全符合我们现在的应用,所以也不是我们中国的专家自己想出来的,由美国背景的。

美国的应用单位提供了相应的内容,这个是EPRI,就是美国电力研究院在电厂数据、信息和知识系统方面的研究入口,这里面有一些研究报告,大家可以去看,对我们的理解,数据集成结构反过来再去比较,以前公司来推了,我们看蛮好的,我们装上就拿到数据了,现在变成我们理解它,有一个相关的模型。

PDI&K,它的概念是在正确的时间和正确的地点、向正确的人烟提供正确的信息,我们现在做的我觉得都可以满足相关的点。

这个上面EPRI做了描述,红颜色标出来的就是电厂数据系统做的,这是美国电力研究院提供的。美国电厂都建立了这些系统、都搞了这些数据,但是还不满意,相应的信息和知识方面的增长还缺乏,为什么缺乏?我们下面可以看到,这是EPRI的观点。

SIS方面就有大家很熟悉的几家公司,可以拿出来评一评,看看这几年他们有没有发展。上午报告里面有几个也提到,他的组合里面也有PI,自然的组合到我们智慧电厂里面去了,因为没有它不行,有这样几个公司,PI、eDNA、InSQL、Historian,还有国产品牌,还有更多,这是所谓SIS电厂数据系统核心的各个产品,当然这个产品规模还蛮大的。我们所有应用要基于这个。

现在有什么发展的趋势?从国外的软件公司来说已经被大型控制系统公司并购,这是一个比较明确的趋势。为什么并购呢?肯定就是日子不好过,或者是大公司看到发展前景把它收过去,大公司有钱,怎么打出去,这也是一个我们数字发展的趋势,。比如eDNA是InStep公司收购,又被AVEVA收购,又被Schenider公司收购。AVEVA公司就是做三维设计建造最顶尖的公司,因为他给法国的所有核电站、中国的中广核全部提供设计。我们准备做的数据化移交、三维设计全部是AVEVA公司的产品,这个公司在英国剑桥,最后为工业企业提供三维系统软件。他三维系统也不行啊,所以历史数据系统,三维系统结合在一起,作为成套方案,作为大公司直接拿过去总承包。Historian,原来是一个小公司,后来被GE收购了,GE公司拿出来的软件只要实时的就是Historian的。在中国大量安装了eDNA等等,国内也有相应的国产自主软件,国产的自主软件替代它。商业来说哪个好找哪个。

我们的历史数据要进入大数据或者云平台计算的时代,这个时代和华为加入进来很契合的。如果这个时代现在或者前两年已经开始,我上次参加过一次会,就是大渡河那个是基于这个,其他我没看到,如果只是开始的话,我们新的平台整个的变化肯定会更改我们下面的思考。这下面AVAVA是Big Data战略,GE提出的Cloud Service云服务方案,这些东西我认为正在召唤我们智慧电厂平台的革新。

我们主要分析评估一下国际上的变化,来反映我们下面能做的。评估这些国家总要把东西拿出来,一拿出来就涉及到产权问题,所以引用资料是各家国外公司的就是各家国外公司的LOGO在上面,不能说我们用别人的知识产权来宣传。

像AVEVA,Big Data,就有采集数据、存储数据、分析数据基于大数据,这个大数据和我们原来的广域网,因为现在中国的很多,我认为我们智慧电厂概念里面,所谓云计算就是远程访问,实际不是的,大数据咱们的数据库放在上级领导那儿就是大数据了,再加上一些算法,实际部队,这里面有偏差。他的云Big Data是有一些指标性的,硬的东西,基于Windows肯定不是大数据,但是我们大部分的是基于Windows的。

这是eDNA的也是实时数据管理,在EPRI上面怎么整合新的AVEVA数据系统呢,这个还要看,有的同志,我现在做了eDNA下面怎么办,到底怎么搞,就涉及到信息行业的变化,就是几年之内,七八年、十年,考虑考虑,找谁呢。

这是GE的Historian,GE确实是云平台,不可能GE在美国休斯敦交易云平台,不完全这样,你感觉这个是云平台,实际基本架构是在云平台上面。在我们这几年的技术发展方面,这是O无SI公司,把新技术全部提在这儿了,这些技术我们在智能电厂动脑筋怎么用上去,就是我们电力电厂4.0了,边缘计算、人工智能、增强现实、工业4.0,还有Big Data、Cloud。

我们就要看这个技术怎么用在电厂,或者国外这些单位怎么用?,OSI全世界有2000个系统都在运行,全世界的关键基础设施,他要往下发展,他提出来一系列的云计算的规则和算法。细节上不一一列了,OSI的云服务提出了这个战略。

OSI的数据我们可以参考一下,在国内看,我们跟国际上要比较、对比,一个是云、一个是物联网、一个人工智能,涉及到两三年的发展要达到多少的国际上的产值,云计算从940亿达到2030亿,达到这样一个规模。

还有一个比例,所以云主要就是说数据平台和它的体系,范围整个变了,如果是IOT,它的数据操作的范围、体系也变了,还有数据消费,这些数据拿过来。现在碰到的问题就是,现在的SIS系统这么多数据干什么用?没法用,躺在那儿睡大觉,因为现在一个SIS就是一个信息孤岛,没法用在大数据里面来操作,这就是我们后面要做的事情。

国际上的理念,是40%的企业有压力,要把整个业务转到云上面去。30%的IT的钱要花在云的消耗上去,PI为此的构想,中间还是PI系统,上面是VISION,就是PI去看这个数据,同时传到数据湖,这个区里面是一个云体系,当然这个云体系联系到PI其他系统也能够移上去,它提供的服务五。云上面OCS Components,他说我还要基于Windows,就是基于Microsoft,他原来坚持Windows,包括我们现在电厂用的都是Windows,还是这些东西。Windows坚持到去年、前年坚持不下去了,他宣布Windows不是Windows了,我现在也用Linux也建立云,而且希望原来的用户放到我这个上面来,现在Microsoft不是坚持Windows了,Windows是前端的东西了,后端Linux基于我们的,也加入微软云。

这个云做什么事情呢?一个就是简化,简化安装使用,同时进行中央式的组态,因为这里面很多工具,你的数据要给予一个物理的基础,这个物理的基础要呵护好、保养好,要找一些人,安全性还要受到控制,等等这些东西都交给云了。

他做的工作,就是已经记载的这些档案内容历史数据要传上去,这就是他做的工作。现在很多数据在厂里没法用,我们是不是上交到其他公司或者华为云,未来几年就要干这个事实。

这是PI公司的趋势,但是它要扩展云,底下还有DCS,当然这个SIS是美国讲的SIS,实际上是安全仪表系统,不是我们的SIS,我们的SIS是中间这个SIS。其他几个结构跟中国一样,这就是PI数据战略。

我们3.5的基础就是我们的SIS已经很成功了,但是我们先于工业4.0做了这么多年,得到了很多数据上的好处,但是我们走不下去了,我们下面怎么走呢?我认为在云计算大数据时代最好的工作就是上云,讲清楚了,这是我的观点,能不能得到大家认可。

我们碰到什么问题呢?首先打破孤岛形成集团公司的共享,集团公司的共享也不是远程服务,做更大的PI。但是这个事情做不下去的,我们五大发电公司、五小公司还要搞全国的数据共享,各家公司数据保密。运行数据有什么好保密的,可以通过技术手段隐掉哪个厂的,运行的泵他的数据和我的数据能对照,这个数字上能实现。这个慢慢在做,反正碰到问题。另外,要增加很多点,一个电厂100万机组100万点,现在可能150万点,10000点现在15000点,你要让它实现比PI更好的功能。未来这些都是数据。

另外,现在大家用的七八年的服务器,接口也坏了,工作站、交换机,甚至你过不了安全关,马上进行安全评审,你的防火墙不行,搞来搞去我们思想要考虑,是不是建一个备用的或者建一个更新的,或者直接到一个新平台上。

多少软件更是这样子,软件老了,要升级了。还有一个我们很大的问题,使用人员很高级的,到哪儿去招呢?招不到。最大的问题就是,我们来自各自数据系统的压缩格式是不同的,因为在当年的计算机时代,计算机是很宝贵的,要压缩,所以各家设计的乱七八糟的压缩程序以后,我们就没法再拿出来用了,你进去搜索,现在大数据既要有数据爬虫进去给你搜索找这个东西进行模式对比,你是压缩了,我们没法进行下去。这个情况下首先是数据上要开个刀。如果你上云都解决了,我认为首先,公有云、私有云,电厂也得建云,其他公司建大云、底下建小云,接上去,全集团公司OK。对外也没问题,云上面的安全问题都解决了,云上面的点再加多少往上加,但是云对于未来所有的系统建立,所有的物联网。同时,我们各种都交给云去实现,技术软件交给了开源的技术会来解决。

上云很重要的,再也不能用Windows系统了。同时云计算和大数据生态在国内外的网络社交网和电商上面无限膨胀,不是拿来就能解决的,这里面需要做工作。

前景来说,华为在贵州正在搞一个云中心,60万台计算机,为170个国家服务,这里面可以把我们中国电力放下不知道多少个。

我们云存储存到别的地方去,怎么存储?我们算这个钱,因为云是搞一些简单的计算机,可以完全无故障的把所有数据集成下来,很便宜。达到什么程度呢?1000TB/立方毫米,1000TB相当于一个集团公司每年的数据量,几十台机组,你就这么一点点存储,根本很便宜的。

基于这个我们做了研发:我们研发大数据生态下实时/历史数据库核心功能,放在厂里面的私有云上就OK了。脱离Windows操作系统和商业数据库,为未来的AI打开一个基础。研究了简单透明的数据压缩标准,可能也是我们国家,如果要搞智慧电厂也要做到,有这个标准才可以做AI,没有这个标准AI举步维艰。

来源:北极星电力网

(本文根据现场速记整理,未经发言人审核。)

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