數(shù)字化火電廠建設方案淺析

1、<p>　　數(shù)字化火電廠建設方案淺析</p><p>　　[摘 要]文章通過對建設數(shù)字化電廠建設方案的淺析，提出實現(xiàn)電力企業(yè)生產(chǎn)運營現(xiàn)代化、數(shù)字化，信息化及打造真正意義的數(shù)字化發(fā)電企業(yè)的意義。 </p><p>　　[關鍵詞]電廠；數(shù)字化；建設 </p><p>　　中圖分類號：F284 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）44-011

2、6-02 </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　21世紀信息技術的迅猛發(fā)展為電力工業(yè)帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。建設數(shù)字化電廠，深化信息技術的應用，使發(fā)電效益最大化，已成為電廠建設的目標和任務。作為國家基礎設施產(chǎn)業(yè)的電力工業(yè)，本著“信息化帶動工業(yè)化，工業(yè)化促進信息化”的方針，正由傳統(tǒng)工業(yè)向高度集約化、高度知識化、高度技術化工業(yè)轉變，實現(xiàn)

3、電力企業(yè)生產(chǎn)運營的現(xiàn)代化、數(shù)字化，信息化已迫在眉睫。 </p><p>　　2 數(shù)字化電廠的概念及建設目標 </p><p>　　數(shù)字化電廠的概念從二十世紀末出現(xiàn)，一直是國內(nèi)電力行業(yè)建設者熱衷的話題和追逐的目標，許多電力建設者、系統(tǒng)解決方案提供者從不同的認識角度出發(fā)，給出了數(shù)字化電廠若干種概念和解決方案。如：有人認為德國Niederaussem電廠（單機出力達到1012MW）儀控系統(tǒng)采用了

4、現(xiàn)場總線技術，管理信息、設備維修信息等也通過現(xiàn)場總線進入DCS和上層IT系統(tǒng)，實現(xiàn)了機組優(yōu)化操作及優(yōu)化維修管理，是一個典型的數(shù)字化電廠；也有人認為將信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、設備檢修備品備件庫與三維模型雙向關聯(lián)實現(xiàn)數(shù)字化的運行維護，能在三維模型下進行可視化的施工是數(shù)字化電廠；在我國電力行業(yè)標準《火力發(fā)電廠熱工自動化術語》DL/T701-2012中將數(shù)字化定義為“數(shù)字化電廠是電廠數(shù)字化到達一定程度的概念。電廠各控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)（包括現(xiàn)場設備等基礎

5、單元）均進入數(shù)字化后成為數(shù)字化電廠”；我們認為數(shù)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(fā)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(fā)電成本、提高上網(wǎng)電</p><p>　　數(shù)字化電廠的概念不是一成不變的，是一個動態(tài)的、隨著技術發(fā)展不斷豐富其內(nèi)涵的動態(tài)發(fā)展的概念。 &l

6、t;/p><p>　　數(shù)字化電廠建設的目標是在確保安全的前提下，深化信息技術的應用，以數(shù)字化信號為載體，以信息技術為基礎，以計算機及網(wǎng)絡系統(tǒng)為支撐，優(yōu)化人力資源配置，提高勞動生產(chǎn)率，降低投資及運行維護成本，使發(fā)電效益最大化。 </p><p>　　3 數(shù)字化電廠的模型及結構 </p><p>　　3.1 數(shù)字化電廠的模型 </p><p>　　根

7、據(jù)國際標準化組織數(shù)字化企業(yè)和數(shù)字化工廠的模型規(guī)則，即： </p><p>　　*生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策構建數(shù)字化企業(yè) </p><p>　　*管控一體化構建數(shù)字化工廠 </p><p>　　*熱工、電氣設備全面數(shù)字化構建自動化設備資產(chǎn) </p><p>　　數(shù)字化電廠模型層次如下： </p><p>　　3.2 數(shù)字化電廠

8、的結構 </p><p>　　結合電廠特點和國際上數(shù)字化工廠和數(shù)字化企業(yè)概念，提出一個具有四個層次，四個支持系統(tǒng)的數(shù)字化電廠結構模型。 </p><p>　　四個層次：經(jīng)營決策層、生產(chǎn)監(jiān)控層、控制層和現(xiàn)場設備層。 </p><p>　　四個支持系統(tǒng)：信息系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡支持系統(tǒng)、電廠標識系統(tǒng)、三維模型支持系統(tǒng)。 </p><p>　　從數(shù)字化

9、發(fā)電廠的概念出發(fā)，建設數(shù)字化電廠是方法實現(xiàn)的過程，建設數(shù)字化電廠，需要采用以下三個方面的方法實現(xiàn)： </p><p>　　*數(shù)字化電廠設計和建設 </p><p><b>　　*數(shù)字化電廠運行 </b></p><p>　　*數(shù)字化電廠智能化管理和維護 </p><p>　　4 數(shù)字化電廠的設計和建設 </p>

10、;<p>　　4.1 利用三維數(shù)字化設計技術 </p><p>　　采用以國際主流設計軟件為核心，集成一套涵蓋電廠設計、采購全過程的系統(tǒng)，稱為工程項目管理集成系統(tǒng)。包括系統(tǒng)圖設計、布置設計、各種計算軟件、項目資源管理系統(tǒng)。 </p><p>　　采用以三維技術為核心的數(shù)字設計手段在完成一個物理電廠的同時，提供一個數(shù)字電廠。 </p><p>　　4.2

11、 利用工程設計協(xié)作平臺 </p><p>　　利用工程設計協(xié)作平臺對電廠設計過程實現(xiàn)全面的數(shù)字化管理，包括：任務分解、資料管理、進度管理等。采用三維設計技術，進行多專業(yè)協(xié)同設計，以提高設計工作效率和質量，為實現(xiàn)數(shù)字電廠向業(yè)主的快速、無縫移交打下堅實基礎。 </p><p>　　從初步設計階段開始，按照“項目定制-系統(tǒng)設計-布置設計-詳圖設計”的流程，以三維模型為核心開展工程設計工作。 &l

12、t;/p><p>　　在施工圖詳圖設計階段，生成最終的智能PID和三維模型，直接從三維模型中抽取管道安裝圖和平剖面圖紙，已滿足現(xiàn)場施工需要。 </p><p>　　4.3 數(shù)字化采購和數(shù)字化施工 </p><p>　　采用專業(yè)化的設計軟件，通過系統(tǒng)設計?D?D布置設計，將生成智能PID和本階段的三維模型供設計評審，同時可以生成主要設備明細表和初步的材料清單。并可提供多種

13、不同類型的材料統(tǒng)計清單： </p><p>　　1）整個系統(tǒng)的材料匯總表，可用于做材料計劃； </p><p>　　2）管線預制清單，按每條管線安裝所需材料匯成清單，方便領料和物資部控制材料發(fā)放； </p><p>　　3）管線裝配清單，方便班組的分配工作，發(fā)放材料和領料，更好的做到“工完，料盡，場地清”。 </p><p>　　利用三維系統(tǒng)

14、，可以模擬施工組織方案，合理組織施工、理順施工工藝、減少施工準備時間，減少施工交叉，機具調(diào)整，加快施工進度。 </p><p>　　4.4 采用統(tǒng)一的標識編碼系統(tǒng) </p><p>　　為了實現(xiàn)數(shù)字化電廠信息系統(tǒng)的有效運行，必須建立有效的數(shù)據(jù)交換機制，建立統(tǒng)一的關鍵詞詞庫。關鍵詞詞庫是聯(lián)系各類數(shù)據(jù)的紐帶，可以保證數(shù)據(jù)的完整性、唯一性、一致性、可交換性、可互訪性；在發(fā)電廠推廣使用統(tǒng)一的標識編

15、碼就是這樣的關鍵詞詞庫。標識編碼對各類設備的工藝（過程）相關標識、安裝地點標識、位置標識等進行了描述。 </p><p>　　4.5 采用項目管理軟件 　　為加強工程內(nèi)部協(xié)調(diào)和工程控制管理工作，降低管理成本，實現(xiàn)對工程進度的“靜態(tài)控制、動態(tài)管理；宏觀控制、量化調(diào)節(jié)”的目的，實現(xiàn)項目成本費用明細化、進度控制數(shù)字化、協(xié)調(diào)溝通信息化，采用項目管理軟件進行企業(yè)級項目控制管理，將工程概算、合同管理、財務支出、設備采購、進

16、度控制、績效考核等全面融入管理系統(tǒng)，形成企業(yè)管理的信息平臺，實現(xiàn)全面的、數(shù)字化的、標準化的項目管理。 </p><p>　　5 數(shù)字化電廠的運行 </p><p>　　數(shù)字化電廠運行是基于數(shù)字化電廠的四個層次，即經(jīng)營決策層、生產(chǎn)管理層、廠級監(jiān)控層、現(xiàn)場過程操作控制層。 </p><p>　　過程操作控制層包含電廠內(nèi)部針對設備運行或操作過程的數(shù)字化監(jiān)控功能，主要由單元

17、機組分布式集中控制系統(tǒng)DCS、電氣、水處理、輸煤、除灰（ 除塵） 、脫硫、脫硝等的輔助車間自動化系統(tǒng)等組成。目前技術的發(fā)展是以基于現(xiàn)場總線技術的先進控制系統(tǒng)DCS實現(xiàn)機、爐、電的一體化監(jiān)控為方向的。過程操作控制層是數(shù)字化電廠建設的基礎，沒有現(xiàn)場過程操作層的精心建設，數(shù)字化電廠就會成為海市蜃樓。具體體現(xiàn)在如下方面： </p><p>　　1）合理使用現(xiàn)場總線技術，全廠采用DCS監(jiān)控，實現(xiàn)電廠監(jiān)控系統(tǒng)的高度一體化。

18、</p><p>　　2）實現(xiàn)電廠斷點式機組自啟?？刂葡到y(tǒng)（APS） </p><p>　　3）采用合理的技術方案，構建適應數(shù)字化電廠公用系統(tǒng)集中監(jiān)控的網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)在集控室對整個輔助車間各工藝系統(tǒng)及設備的全廠一點化集中監(jiān)控，現(xiàn)場無人值守。 </p><p>　　4）升壓站系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)字化、電氣系統(tǒng)（設備）監(jiān)控數(shù)字化。 </p><p>　　5

19、）建設一個完整的包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、周界防防護系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)的智能化安防系統(tǒng)。 </p><p>　　6）采用以物聯(lián)網(wǎng)技術為支撐、云計算為中心，通過數(shù)據(jù)接口、信息集成和協(xié)議轉換等手段將電廠相互獨立的安防子系統(tǒng)、消防報警子系統(tǒng)、信息管理子系統(tǒng)、智能照明子系統(tǒng)、暖通控制子系統(tǒng)等接入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的設備聯(lián)動，一體化集中監(jiān)控，實現(xiàn)對廠區(qū)的自動化、數(shù)字化、智能化、集約化融合的智慧化廠區(qū)綜合管理

20、。 </p><p>　　7）全范圍高逼真度的仿真系統(tǒng)，為數(shù)字化電廠運行培訓提供有力的保障。 </p><p>　　8）消除信息孤島，建設高度集成的數(shù)字網(wǎng)絡智能系統(tǒng)。 </p><p>　　6 智能化管理系統(tǒng)和維護的實現(xiàn)技術 </p><p>　　6.1 信息化管理系統(tǒng)目標 </p><p>　　配置的信息化系統(tǒng)以建設

21、數(shù)字化電力企業(yè)為目標，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理一體化，滿足企業(yè)管理提升和長遠發(fā)展需要，對電力企業(yè)整體性戰(zhàn)略發(fā)展構成強有力的支持。 </p><p>　　借助國際國內(nèi)標準和規(guī)范，建立企業(yè)一體化平臺，減少數(shù)據(jù)冗余，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。以資產(chǎn)管理為核心，建立資產(chǎn)全生命周期管理體系，優(yōu)化資產(chǎn)結構；實現(xiàn)資產(chǎn)狀況跟蹤、測量，提高設備的可靠性；智能化決策設備檢修周期，提升設備使用效率；通過全面預算控制，降低投資成本與運行維護成本。

22、</p><p>　　結合生產(chǎn)過程控制自動化，實時采集生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，通過對標管理、績效管理、預算管理，實現(xiàn)管理精細化，形成企業(yè)管控一體化，降低運營成本，提高企業(yè)效益。 </p><p>　　6.2 信息化管理系統(tǒng)特點 </p><p>　　*編碼體系標準化：依托國際標準及行業(yè)標準編碼體系，滿足唯一性、合理性、擴充性、通用性、保密性、科學性、系統(tǒng)性、實用性的要求，實現(xiàn)

23、資料交換和資料共享。 </p><p>　　*數(shù)據(jù)中心集中化：通過數(shù)據(jù)集成，提供一個電廠全范圍內(nèi)從底層控制到分析優(yōu)化、管理決策的綜合應用平臺，實現(xiàn)資金流、物流和信息流有機集成，形成管控一體化。 </p><p>　　*標準產(chǎn)品可配置：根據(jù)電力企業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃，功能模塊可任意組合使用，滿足電力企業(yè)組織調(diào)整、流程優(yōu)化、管控方式等各方面的實際需求。 </p><p>　

24、　*個性需求可定制：對于電力企業(yè)特有的行業(yè)需求、個性需求，信息化管理系統(tǒng)能夠支持新增業(yè)務功能定義，滿足個性化業(yè)務處理的實現(xiàn)。 </p><p>　　*異構系統(tǒng)可集成：可以與財務、辦公自動化、人力資源管理等其它系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、流程集成，保障電力企業(yè)系統(tǒng)投資與應用成果。 </p><p>　　*技術平臺統(tǒng)一化：基于SOA設計模式，符合J2EE開發(fā)規(guī)范，采用中間件技術和工作流技術，支持基于構件

25、的開發(fā)模式，構建純B/S架構，實現(xiàn)統(tǒng)一的技術平臺，滿足企業(yè)所有業(yè)務在一個標準、開放、可擴展的技術平臺下組裝和運行。 </p><p>　　6.3 信息化管理系統(tǒng)應用軟件業(yè)務功能 </p><p>　　發(fā)電企業(yè)管控一體化解決方案以實現(xiàn)智能化數(shù)字電廠為目標，將電廠生產(chǎn)控制與上層經(jīng)營決策系統(tǒng)真正銜接，讓生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠為電廠管理服務，實現(xiàn)以電廠管理指令指導生產(chǎn)指令，以生產(chǎn)指令優(yōu)化底層控制，

26、形成電力企業(yè)管控一體化，降低運營成本，提高企業(yè)效益。 </p><p>　　應用系統(tǒng)是以企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理數(shù)據(jù)為中心，以設備維護管理和企業(yè)成本管理為核心流程，涵蓋企業(yè)資產(chǎn)管理、生產(chǎn)運行管理、經(jīng)營管理和協(xié)同辦公管理，為電廠的生產(chǎn)管理者提供真實、準確、及時的生產(chǎn)管理信息，市場經(jīng)營信息，提高工作效率，提升管理水平，增強決策的正確性，適應“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的市場經(jīng)營模式。 </p><p>

27、　　6.4 信息化管理系統(tǒng)實現(xiàn)技術 </p><p>　　6.4.1系統(tǒng)支持平臺架構 </p><p>　　系統(tǒng)主體程序需采用多層純B/S架構，整個系統(tǒng)的體系結構由數(shù)據(jù)庫服務器、多個應用服務器以及Web服務器、客戶端組成，實現(xiàn)了樣式、數(shù)據(jù)、控制和業(yè)務分離的模式，是一個高復用、并有嚴格層次劃分的體系架構。 </p><p>　　6.4.2系統(tǒng)運行環(huán)境 </p&g

28、t;<p>　　*硬件系統(tǒng)：支持微機、小型機的各種機器配置； </p><p>　　*服務器操作系統(tǒng)：支持Windows、UNIX等服務器操作系統(tǒng)； </p><p>　　*數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：選用Oracle大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)； </p><p><b>　　*客戶端：IE。 </b></p><p>　　6.4.3

29、系統(tǒng)權限管理 </p><p>　　*用戶賬號建立與管理，包括系統(tǒng)管理員管理，系統(tǒng)管理員可以執(zhí)行系統(tǒng)的所有功能，管理和維護信息系統(tǒng)的正常運行； </p><p>　　*用戶信息建立與管理：任一用戶可以屬于不同的用戶組，也可以屬于不同的角色； </p><p>　　*角色信息建立與管理：任一角色只能屬于一個用戶組，一旦一個用戶屬于某一個角色，則此用戶擁有賦予此角色的所

30、有權力； </p><p>　　*用戶組建立與管理：每個用戶組之中可以建立不同的角色。 </p><p>　　6.4.5信息化管理系統(tǒng)總圖結構 </p><p>　　通過數(shù)據(jù)集成，提供一個全廠范圍內(nèi)從底層控制到分析優(yōu)化、管理決策的綜合應用平臺，運用計算機技術、網(wǎng)絡通訊技術、現(xiàn)代化管理技術、信息技術，實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)集成，人、技術、經(jīng)營管理三要素統(tǒng)一管理，資金流、物流和信

31、息流有機集成，并優(yōu)化運行的復雜大系統(tǒng)，將資金流、信息流和物流作為貫穿整個企業(yè)的主線，將市場需求、生產(chǎn)控制、資源控制、財務核算等各方面集成起來，達到面向市場經(jīng)濟的“管控一體化”。 </p><p><b>　　7 結論 </b></p><p>　　建設數(shù)字化電廠是現(xiàn)在以至將來發(fā)電企業(yè)建設的目標，是一項長期、細致、復雜的系統(tǒng)工程。在建設方的支持下，利用先進的管理思想、先