数字化电厂的概念 现状与应用展望

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1、数字化电厂的概念、现状与应用展望广东省电力设计研究院黄琨摘要：电力行业正在发生着深刻的变化：电力市场化，业务流程重组、管控一体化……新的技术也在不停地涌现，在1000MW级火电项目的设计投标过程中，不少设计院提出了效率更高、成本更低的数字化电厂概念。本文以设计院的角度，就数字化电厂的概念进行了分析，对其现状进行了调研，并对其在未来的应用前景进行了展望。关键词：数字化电厂；工程总承包；三维设计技术；信息化；数据整合、电厂生命周期1前言新兴的信息革命正方兴未艾，这项在上个世纪四五十年代产生，曾经被认为只会在军事和科学计算才会有所应用的高新技术，已经席卷了社会中的所有组织

2、，对电力行业的影响也颇深——新的信息技术不断涌现并迅速应用于电力行业中各个企业，如三维设计技术、现场总线控制技术等。新的技术让电力行业发生了深刻的变化，而在新一轮的大型工程项目建设中，电力行业中各个企业不约而同地提出全新的概念——数字化电厂。2数字化电厂的概念由于信息革命而引发的数字化电厂研究，其定义从各个角度来看不尽相同，目前的比较多的关于数字化电厂论述继承了经典的DCS控制系统的思想，其概念是要将其它控制系统如输煤程控、化水程控、灰水程控、电气控制等纳入到DCS系统中来，最大限度的实现电厂生产的集中控制，对发电厂的生产过程进行统一调度，达到生产过程可靠稳定、运行

3、人员少、生产能力高的目的，这种概念出现较多，可称之为传统的数字化电厂概念。图1全新的数字化电厂结构规划图然而若以电厂从设计、采购、施工、建设、调试、运行、培训、检修与维护、改造直至拆除的全盘的角度来思考数字化电厂的概念，站在电厂的整个生命周期的高度上来论述数字化电厂，那么，数字化电厂则包含了更多的内容，其全新的概念应该是：用流程工业的计算机设计系统来设计整个电厂的体系结构，使用可视化的三维设计系统来设计全厂的布置，同时产生的数据与虚拟的三维模型能够方便服务于设计、采购、施工、建设、调试、运行、培训、检修与维护、改造直至拆除等各个阶段的需求，能够在电厂先进控制系统和安

4、全高效的网络平台、数据库平台基础上,基于国际最新的管理理论和信息技术研究成果，整合电厂管控一体化系统，能够服务于ERP管理思想，最大限度利用信息技术对电厂的经营和生产管理系统进行全面地改造与优化，使信息技术与电力工业技术、现代管理技术有机融合,全面提升电厂的生产技术和经营管理水平,增强电力企业在竞争日益激烈的市场中的竞争力。在这样的定义下，数字化电厂更多的是一个过程，一次管理的全面升级。在这样的定义下，我院以自身在信息技术的应用水平上，提出了数字化电厂的基本结构，如图1。3数字化电厂的应用现状3.1传统概念下的数字化电厂在应用运行、检修、经营管理层面上的数字化电厂，

5、国外已经有了成功的实例——德国尼德豪森电厂，尼德豪森电厂K机组于2002年12月投入商业运行，是目前全球范围全面采用数字化电厂技术的装机容量最大的机组。采用了先进的信息技术，给尼德豪森电厂的好处如下：在技术层面上，由于在DCS系统中采用现场总线PROFIBUS，PROFIBUS的屏蔽双绞线和光纤大大提高了系统信号的抗干扰能力，提高了系统整体可靠性；同时现场总线的使用，也使得从热工过程到系统的信号转换环节减少，系统整体精度提高；另外现场总线预制电缆的使用，大大减少了传统手工作业的镙钉端子数量，从而提高了系统的整体安全性。在运行层面上，由于采用PROFIBUS现场总线系

6、统，系统的监控范围从传统的系统端子排扩展到全厂，真正实现了全厂监控；同时由于可方便采集设备的管理、诊断及维修信息，使系统具有完善有效的设备诊断功能，真正实现现场设备的远程编程和维护，真正实现了全厂数据的集中管理，使设备的状态检修成为可能，提供更多的设备信息使操作和维护得到优化。在投资层面上，由于采用PROFIBUS现场总线，大幅减少了控制柜的数量，大幅减少了电缆数量和电缆桥架的数量，从而大幅减少了施工和工程的费用。同时缩短了工程调试周期并减少了维护量，因此减少了项目的综合投资。3.2全新概念的数字化电厂目前在我们所定义的数字化电厂概念中，在国内尚无成功实施的例子，在

7、此概念中，尚存在许多困难在于信息收集－详细设计－施工－运行这个流程中。在信息收集阶段，大量数据都汇总于设计院。提供电厂内使用的设备、材料的厂家多而杂，各类不同的标准并存，这样并不统一的局面导致设计院在进行全厂的三维设计时，其初始投入成本高居不下——设计院必须对各类设备及各类材料等等数据进行整理，通过建立三维模型的同时，将其相关的数据信息纳入至设计院的后台设计数据库中，否则无法建成三维数字全厂模型。而在设计阶段，同样存在不少问题，如果设计院所设计的全厂三维模型要为运营单位的生产管理、资产管理系统服务，那么目前侧重点仅在服务于全厂布置的建模深度还是远远不够的——因为