国电方家庄电厂：一个中心、两个平台、6+11个模块建设智慧电厂

国电方家庄智慧电厂的构架是“一个中心，两个平台、6+11个模块”，主要分了三个层级。一个中心，也就是大数据中心，从业务层面是信息汇集、经营决策的中心。 两个平台，这也是我们的核心规划ICS和IMS平台。

——国电浙能宁东发电有限公司副总经理 黄一志

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，国电浙能宁东发电有限公司副总经理 黄一志作了题为“国电方家庄智慧电厂建设规划及实践交流”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。

国电浙能宁东发电有限公司副总经理 黄一志

黄一志：各位来宾，各位专家，大家上午好！感谢中国能源研究会给我们这样的机会，有幸在这里介绍一下智慧电厂建设以及实践交流。

首先，介绍一下方家庄电厂。我们属于国电和浙能合资的电厂。这个电厂建设初期秉承技术先进、打好基础的思路开始建设的。我们总结了“四个第一”：1，基于EDPF+的总线的DCS系统应用。总体覆盖率达到75%以上，我们的主辅机全部实现了总线覆盖。实际168通过的过程中，完全实现了APS一键启动。2，我们电厂的性质，是最大的间冷电厂，塔高超过210米，国内最高的塔高就是200米，这是我们有别于其他智慧电厂的特点。3，我们有一个大的创新，大跨度煤棚。整体跨度229米，这一个煤棚比常规设计的煤棚增加了10万吨储煤。4，我们地处西北运输不方便，常规电厂基本上采用单相的变压器，我们现在是三相一体变压器的组合，采取先进技术全厂车效率达到45.3，法定煤耗271.3，从能效指标来说也是处于先进的地位，如果和湿冷技术考虑，我们要减6克—10克煤，我们技术水平应该在260多，同比比较是相当不错的指标。

下面谈谈关于智慧电厂。智慧电厂的说法很多，但是智慧电厂是什么我们也做了一些探讨。

传统电厂面临的挑战，尤其是火电厂，如果不走技术创新、节能减排，将来可能很难生存下来。

这个是几个重要的文件，2014年《能源发展战略行动计划2014—2020年》，2016年《智能火电发展规划》，这都是我们认真学习和参照的主要依据。

集团对智慧电厂有一个指导意见和技术大纲，我们都在按照整体规划安排我们的智慧电厂建设。

什么是智慧电厂？我觉得主要是两方面：从内来说，我们的技术条件。从外来说，云大物移的应用。

这是我们理解的智慧电厂的几个特征：泛在感知、信息融合、智能应用、管控一体化、全生命周期。这也是大家公认的一些东西。

一个智慧电厂是把人的思考赋予到生产过程中，实现态势感知、自诊断、自学习、自适应，这是我们总结的几个“自”。最终的目的是要提高效率、降低成本、保证安全生产的可靠性。

针对整个要求，我们提了几个需求，主要是：生产、经营管理。生产应该是达到运行优化，同时要减员。经营，要管控管理，提高效率。

重点介绍一下我们智慧电厂的构架。我们也是“一个中心，两个平台、6+11个模块”，主要分了三个层级。

一个中心。我们的中心从数据层面来说，是一个大数据的中心，从业务层面是信息汇集、经营决策的中心。以智能发电、智慧管理发电建设为抓手，在已有的数字化、信息化为基础，以解决现场实际问题为导向，运用云大物移技术提出我们的总体框架。基于这个框架我们又形成了智能发电、智慧管理两大平台，作为我们智慧电厂的应用界面。这个中心作为大数据中心，对实现整个电厂所有的数据存储、共享等计算分析。该平台的智能项目可以实现全场的信息汇集，作为智慧企业生产的中枢，是管理分析、决策、企业集中展示的窗口。可以理解成，对全厂数据进行深度挖掘。我们真正建了一个管控中心，有大屏展示、几个操作台。远期还考虑作为大数据中心，现期考虑作为我们的应急管理中心、智慧控制中心。

两个平台。这是我们的核心规划：ICS和IMS。

ICS（智能开发平台），从我们电厂的实际应用来说，我们在原来DCS基础上下沉了，构建了高级应用，就是我们现在提到的智能计算、智能控制、开放应用和数据分析的智能应用。从常规的原来的APS控制基础上可以实现检测、控制、分析、监控、报警，实现智能的诊断，形成高级应用。这个整体来说，在ICS基础上给了一个网络，一平台、一网络的支撑。从数据安全角度来说，ICS有独立的控制网络，平台不再跟外部进行数据交互，数据单向输出，这是我们的一大特点。

IMS（智慧管理平台），原来可以初步实现信息一体化的管理，在常规的MIS基础上我们又有推进。两方面，一个是大数据平台的建立，我们已经构建出了厂级的大数据平台，首先实现数据的存储和采集，实现数据的传输，用分析软件实现筛选，最后进入信息分析存储环节。这里边两个应用，一个是统一开发平台，原来我们存在信息孤岛的问题，通过我们的统一开发平台，要统一用户界面，打开移动用户的出口，这是我们的一个想法。

IMS平台的支撑，就是我们的管理信息网，另外相对于ICS独立的一个控制网络。我们还有一个工业无线网，就是我们的全厂WiFi、人员定位，这是配合起来的。人工智能，我们理解成除了传统的一些控制网络基础上，我们再增加一些机器人、实现整个控制管理，包括视频监控、人脸识别基本都是在这个平台上实现。这是我们的整体构架，关于应用层，我们是“6+1”智慧应用。交互层，我们的智能发电平台，通过各个站实现数据监控。统一界面是针对管理层的。这是我们智慧电厂规划的整体框架。

智慧电厂方面，我们还是业务驱动、问题导向，我们已经按照这个部署去做了。

我们的规划：到9月份基础全部投运，我们分三年：2019年、2020年、2021年。2019年重点是基础建设，2020年形成体系，把我们的业务和数据打通，到2021年所有的功能全部实现。

重点说说我们现在做的一些探索和实践。

智慧电厂基础支撑方面，一个智慧电厂首先应该是总线基于ICS、DCS的操作系统，应该有一套一体化的管理平台。

我们在这块的体现：

智能火电管控中心建设。厂级大数据平台，这是模拟数据上传和传输的过程。这是通过Kafka传输工具实现数据的存储，这个树状图是数据存储的量化指标。统一应用开发平台，我们现在把它做成开放式的，让它把流程、权限、展示部分，至少统一开发平台做，还有考虑跟我们进行挂接，实现首先数据层面的打通，其次是业务层面。这是我们的网络，现在我们的网络分两大类ICS和DCS，在我们原来常规的DCS基础上我们还涵盖了我的燃料控制网络。最上面，整个安全防护，横向隔离、纵向加密，按照这个原则去部署。现在我们集团也要求我们对外的网络全部统一出口，统一使用。

关于人员定位和全厂WiFi，我们现在已经开始建设。智能门禁、智能视频、单兵设备，已经做到了。

还有一个基础是我们的3D建设，不是完全的数据化移交，后期我们做了一些工作，把现场的两维图变成了三维图。

这是我们现场设备跟MIS数据挂接，这是模拟人员智能巡检的过程，可以跟SIS挂接、跟MIS挂接，可以实时的读取一些将来的数据。这是跟现场的摄像头挂接。我们现在把路面做成透明的，可以看到地下管道。这是电子围栏，如果有人员定位戴上智能穿戴以后，工人到现场如果触动电子围栏就会报警。我们3D，设计院只提供了主厂房的三维设计，我们基本上全厂的“十三五”能够展现。

ICS智能开发平台，给大家做个演示。

这是我们全厂总线，应该是全厂所有控制信号，所有的控制都应该实现，保护和重要的阀门控制必须接进线，他不让我实现总线，实际上也能用总线控制，辅机和主机全部实现总线控制，这个将来给我提供大量的数据，这是数据电厂和数据挖掘的基础。这是总线的拓补，这是我们的实时画面，能看到我的通讯设备和设备挂接的运行情况，这是都能看到的。我们的巡检是不用到现场去看设备的，现场只有两根网线，你在后台检修的时候就能看到你的设备状况。

这是我们搞的数据监测，这是模块，掉线我们现在可以直接实现自动报警，可以直接通知。实现总线以后我们减少了现场接线的故障率，设备更可靠。

这也是我们的一个拓补，跟设备总的画面，原来是表格，现在可以做成图像化。这是我的总线应用。

基于总线搞的故障诊断，刚刚上面也有体现，总线设备应该是通过实现都做到了。在我们实际过程中也把一些数据的波形，我们现在的故障是检测波形，而不是查设备故障，把这个波形跟原来的波形进行比较，所以我们现在能做到。这是检测，哪些投运了、哪些掉线了，这个设备商就能看出来。

APS自启动。按照我们常规培养三年不可能做到监盘的，现在我们所有学习都可以监盘了，就是基于APS，从准备阶段到上手、到锅炉点火、到之后，所有学生培养培养三年就可以进行操作。APS我们下一步要做到，把RB和所有的保护投运，这样降低我们运行人员的门槛，我们确实能实现。有一个问题，大家都说APS十年前就有了，实际上真正应用我觉得在我们厂还是应用比较好的，主要得益于我们大量的实验，要做验证才可以把APS使用，APS使用某种程度提高了自动化水平。

在现有的DCS基础上做了一些探索，ADC一次调频和灵活性的一些实验，还有脱硝系统的优化，能够实现大智慧的调整。这是优化的逻辑图，可以实现脱硫的。值班员最头疼的问题就是报警信号，很多人为问题忽视了报警信号，现在我们做了一个报警的筛选、辅助提示，下一步就是刚刚说的辅助监盘、人工智能监盘，我们主要抓手是怎么解决报警的问题。DCS以后的升级，我们已经马上开始部署平台建设，再增加一个高级应用，原来我们控制网、还有操作员的交互网，现在增加一个高级应用网，高级应用网实现智能的自动控制，还有报警和预警。还有高炉管屏的监控，是我们基于PCS水动力计算的模型，再做我们3D的演示，实现功能展示。我们想把煤质进行在线监测，实现整个闭环控制。

IMS管理平台，信息一体化平台，这是我们现在已经做的管控一体化平台，这个核心就是工单，这是我们的一个工单管理，这个工单管理就是，可以衔接上面，缺陷先下，启动一个工作许可程序，同时启动物资领料单，物资领料单就启动我的财务记账程序。这是我的物资领料单，这是我的操作票。最终反映到我的财务记账程序，完成闭环。我们的思想，让数据跑，以前物资等等全部人在跑，专门一个人一天跑不完，我们这个实现开始到最后的经营结算全部实现闭环。这是我们开发的手机上的APP，隐患排查，拍了照片直接可以上传，安监部负责管理的有一个处理流程。

这是我们基于总线的AMS，现在所有智能设备的数据都可以传下来，我们下一步状态检修就是解开数据包，把数据分析，进行差异化的管理。

这是我们燃料系统，我们现在的燃料系统，从入厂煤到煤化验进实验室之前，所有的实现无人化控制，制样，送到实验室，全部都是数字化的实验室，进行化验。我们现在是三大块，一个是采制化，还有说明信息化，还有数字化煤厂。数字化煤厂我们现在正在开发，为我们的配煤掺烧提供依据，这个合同已经签订，开始实施了。将来这一块要接到我们的数据中心，接到管控中心，实现燃煤的统一管理。

这是我们对电力市场和内部成本管理的总体框架，我现在的一体化管理预算体系已经完全实施了，所有的材料申报必须有预算支撑，你的预算不够要进行调整，要实时的进行预算统计，月度分析。我们在这个基础上又优化实时成本，我们四个成本，从下往上，你的基本的现金流、你的基本的盈利水平、你的目标水平、市场的最大盈利化，我们规划成四个成本。我们现在因为是对浙江市场，所以我们也参与它的日前交易，现在是日前，以后是实时交易，现在日前交易电力负荷交易达到70%以上，下一步达到100%。我们根据成本进行电力市场的现货仿真，进行交易策略报价，进行交易，交易完以后形成的结果我们进行复盘，我们报价的问题修改他的报价策略，如果是我们成本的问题，回传分析，我们成本的原因在哪里，你到底是生产物资燃料的还是财务的，整个进行闭环关系。现在我们这两块都在做，一个是实时成本的，正在开发，还有一个根据浙江市场的市场预测，现在也在做，根据他的报价原则。

我们现在打通物资，实现了智能仓储，这是我们智能仓储的截图。有三种，一个是库管员领料，如果库管员不在可以储放到中间环节，你去拿，还可以到货架直接提取。

最后搞了一些微服务平台，我们现在智慧党建，所有的党建工作都在上面去操作，还有安全管理，还有后勤检测食堂自动结算，现在这种APP都做全了。

我的介绍就这么多，感谢各位的聆听。谢谢大家！

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。）