数字化电厂

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　　数字化电厂的定义大致可分为两类：一类是狭义的、浅层次的、初级的，即认为数字化电厂就是指电厂生产，乃至管理的数字化，只要电厂监控系统(包括现场仪表)和管理系统的各个层面都实现了数字化，就认为建成了数字化电厂；而另一类是广义的、深层次的、高级的，即认为数字化电厂包括电厂设计、建设、营运、管理等电厂全生存周期各个过程的数字化，并强调各类系统的数字化只是一个基础或表象而已，最重要的是应建立有电厂的数字模型，并在此模型基础上，充分利用系统集成、专家系统、虚拟现实等现代信息处理和通信技术、智能控制和管理决策技术，实现电厂管控真正意义上的信息化、智能化，最大限度达到电厂的安全、高效、环保运行状态．实际上，后一种定义更为全面、系统，也与国际上主流的数字化工厂观点相吻合。^[1]

　　数字化电厂的概念从二十世纪未出现，一直是国内电力行业建设者热衷的话题和追逐的目标，许多电力学者从不同的认识角度出发，给出了数字化电厂若干种概念和解决方案，可谓仁者见仁，智者见智。如：有人认为德国Niederaussem电厂(单机出力达到1012 MW)仪控系统采用了现场总线技术，管理信息、设备维修信息等也通过现场总线进入DCS和上层SIS／MIS系统，实现了机组优化操作及优化维修管理，是一个典型的数字化电厂；也有人认为将信息系统的数据、设备检修备品备件库与三维模型双向关联实现数字化的运行维护，能在三维模型下进行可视化的施工是数字化电厂；还有人认为设计院用数字化的技术手段进行设计，最后提交给业主的数据和图纸文档是三维数字化的电厂模型，智能化的P&ID工艺流程图，所有提交给业主的设计成果都是电子化的介质文档，包括一维的各种设计参数数据，技术规范文档等就是数字化电厂。我们认为数字化电厂是通过对电厂物理和工作对象的全生命周期量化、分析、控制和决策，提高电厂价值的理论和方法。这一理论和方法研究的对象是电厂的物理对象和工作对象，其方法是从整个生命周期出发研究如何对其进行量化、分析、控制和决策。其作用是可以降低发电成本、提高上网电量、减少设备故障，最终实现电厂的安全、经济运行和节能增效。

　　数字化电厂的原理就是将所有信号数字化、所有管理的内容数字化，然后利用网络技术，实现可靠而准确的数字化信息交换、跨平台的资源实时共享，进而利用智能专家系统提供各种优化决策建设。

　　从上述范例和前述数字化电厂的概念，可高度概括出全面、系统、完整的数字化电厂应至少具有以下6个特点．

　　(1)数字')“二即利用计算机信息处理技术将电厂各个生存周期阶段所存在或发生或关联的、反映电厂各个过程或结果的现象、特征、本质及规律的声音、文字、数字、符号、图形和图像等模拟信息转换为数字信息．

　　(2)模型化 即建立有电厂完整的数字模型，其中不仅包括实体的物理模型，也应包括数学逻辑模型．如以汽轮机本体为例，一是应全面建立包括汽缸、隔板、隔板套、主汽阀、调节阀、进汽管、蒸汽室、喷嘴组、主轴、轴承、轴承座、联轴器、叶轮、动叶栅、轴封、轴封环、平衡盘等汽轮机全部组成部件的单个实体模型和由此组成的完整汽轮机实体的物理模型；二是还应建立汽轮机的各种数学逻辑模型，如汽轮机热力特性模型、应力模型、调节特性模型等．

　　(3)可视化即在所建立的电厂数字模型基础上，利用虚拟现实技术，将电厂各类实体及其特性以直观的、图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量(如三维立体形式)呈现于用户面前，实现与用户的交互，使之能够浏览、观察、模拟和计算，从而提高规划设计效率，也为规划设计的优化提供便捷，而且更便于实现电厂的运行、维护、检修的仿真，极大提高电厂的工作效率．

　　(4)互操作性即数字化电厂中的各个构成部件(如不同的计算机系统、控制装置等)具有协同工作和共享信息的能力．如数字化工厂中的一些实体可与数字化工厂中的其他实体之间无缝交换信息．

　　(5)信息化在我国(2006～2020年国家信息化发展战略》中指出，信息化是指充分利用信息技术、开发利用信息资源、促进信息交流和知识共享、提高经济增长质量、推动经济社会发展转型的历史进程．我国政府所推动的信息化与工业化的深度融合与德国政府所推的工业4．0战略项目中的传统工业计算机化极为类似．数字化电厂在电厂的设计、施工、生产、管理等各个环节广泛采用信息技术，显然，信息化也是数字化电厂的主要特征之一，数字化电厂的建立也是我国信息化建设的重要组成部分．

　　(6)智能化即数字化电厂应广泛采用现代信息处理和通信技术、智能测量和控制技术，以及基于数据仓库、联机分析处理、数据挖掘、模型库、知识库等相结合的综合智能决策支持技术，最大限度地实现电厂的安全、经济、高效、环保、自治、智能运行．