數字化電廠

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　　數字化電廠的定義大致可分為兩類：一類是狹義的、淺層次的、初級的，即認為數字化電廠就是指電廠生產，乃至管理的數字化，只要電廠監控系統(包括現場儀錶)和管理系統的各個層面都實現了數字化，就認為建成了數字化電廠；而另一類是廣義的、深層次的、高級的，即認為數字化電廠包括電廠設計、建設、營運、管理等電廠全生存周期各個過程的數字化，並強調各類系統的數字化只是一個基礎或表象而已，最重要的是應建立有電廠的數字模型，併在此模型基礎上，充分利用系統集成、專家系統、虛擬現實等現代信息處理和通信技術、智能控制和管理決策技術，實現電廠管控真正意義上的信息化、智能化，最大限度達到電廠的安全、高效、環保運行狀態．實際上，後一種定義更為全面、系統，也與國際上主流的數字化工廠觀點相吻合。^[1]

　　數字化電廠的概念從二十世紀未出現，一直是國內電力行業建設者熱衷的話題和追逐的目標，許多電力學者從不同的認識角度出發，給出了數字化電廠若幹種概念和解決方案，可謂仁者見仁，智者見智。如：有人認為德國Niederaussem電廠(單機出力達到1012 MW)儀控系統採用了現場匯流排技術，管理信息、設備維修信息等也通過現場匯流排進入DCS和上層SIS／MIS系統，實現了機組優化操作及優化維修管理，是一個典型的數字化電廠；也有人認為將信息系統的數據、設備檢修備品備件庫與三維模型雙向關聯實現數字化的運行維護，能在三維模型下進行可視化的施工是數字化電廠；還有人認為設計院用數字化的技術手段進行設計，最後提交給業主的數據和圖紙文檔是三維數字化的電廠模型，智能化的P&ID工藝流程圖，所有提交給業主的設計成果都是電子化的介質文檔，包括一維的各種設計參數數據，技術規範文檔等就是數字化電廠。我們認為數字化電廠是通過對電廠物理和工作對象的全生命周期量化、分析、控制和決策，提高電廠價值的理論和方法。這一理論和方法研究的對象是電廠的物理對象和工作對象，其方法是從整個生命周期出發研究如何對其進行量化、分析、控制和決策。其作用是可以降低發電成本、提高上網電量、減少設備故障，最終實現電廠的安全、經濟運行和節能增效。

　　數字化電廠的原理就是將所有信號數字化、所有管理的內容數字化，然後利用網路技術，實現可靠而準確的數字化信息交換、跨平臺的資源實時共用，進而利用智能專家系統提供各種優化決策建設。

　　從上述範例和前述數字化電廠的概念，可高度概括出全面、系統、完整的數字化電廠應至少具有以下6個特點．

　　(1)數字')“二即利用電腦信息處理技術將電廠各個生存周期階段所存在或發生或關聯的、反映電廠各個過程或結果的現象、特征、本質及規律的聲音、文字、數字、符號、圖形和圖像等模擬信息轉換為數字信息．

　　(2)模型化 即建立有電廠完整的數字模型，其中不僅包括實體的物理模型，也應包括數學邏輯模型．如以汽輪機本體為例，一是應全面建立包括汽缸、隔板、隔板套、主汽閥、調節閥、進汽管、蒸汽室、噴嘴組、主軸、軸承、軸承座、聯軸器、葉輪、動葉柵、軸封、軸封環、平衡盤等汽輪機全部組成部件的單個實體模型和由此組成的完整汽輪機實體的物理模型；二是還應建立汽輪機的各種數學邏輯模型，如汽輪機熱力特性模型、應力模型、調節特性模型等．

　　(3)可視化即在所建立的電廠數字模型基礎上，利用虛擬現實技術，將電廠各類實體及其特性以直觀的、圖形圖像信息表示的、隨時間和空間變化的物理現象或物理量(如三維立體形式)呈現於用戶面前，實現與用戶的交互，使之能夠瀏覽、觀察、模擬和計算，從而提高規劃設計效率，也為規劃設計的優化提供便捷，而且更便於實現電廠的運行、維護、檢修的模擬，極大提高電廠的工作效率．

　　(4)互操作性即數字化電廠中的各個構成部件(如不同的電腦系統、控制裝置等)具有協同工作和共用信息的能力．如數字化工廠中的一些實體可與數字化工廠中的其他實體之間無縫交換信息．

　　(5)信息化在我國(2006～2020年國家信息化發展戰略》中指出，信息化是指充分利用信息技術、開發利用信息資源、促進信息交流和知識共用、提高經濟增長質量、推動經濟社會發展轉型的歷史進程．我國政府所推動的信息化與工業化的深度融合與德國政府所推的工業4．0戰略項目中的傳統工業電腦化極為類似．數字化電廠在電廠的設計、施工、生產、管理等各個環節廣泛採用信息技術，顯然，信息化也是數字化電廠的主要特征之一，數字化電廠的建立也是我國信息化建設的重要組成部分．

　　(6)智能化即數字化電廠應廣泛採用現代信息處理和通信技術、智能測量和控制技術，以及基於數據倉庫、聯機分析處理、數據挖掘、模型庫、知識庫等相結合的綜合智能決策支持技術，最大限度地實現電廠的安全、經濟、高效、環保、自治、智能運行．