智慧电厂的一天
附录：智慧电厂研究方向和智能发电技术典型应用（国网浙江电力科学研究院 尹峰 陈波 苏烨 李泉 张鹏）
一、智慧电厂研究方向
随着电力转型发展与市场化改革的需要，清洁、高效、安全、电网友好型的智能发电技术是近阶段的重点研究方向，伴随先进检测与控制、人工智能、以及数据利用与信息可视化技术的快速发展，在以下的一些技术领域将首先获得应用性成果，推进发电厂的智能化进程。
二、智能发电技术典型应用
1 基于高效节能目标的智能燃烧优化控制技术
利用高效节能控制策略与智能优化技术实现机组的经济运行是智慧电厂建设的首要目标。随着风电、光伏等新能源发电容量的实质性增长，大量的调峰需求均需由煤电机组来承担，特别是在东部沿海经济发达地区，特高压区外来电占比很大，燃煤机组年平均利用小时数已从接近 6000 h 下降到了 4000 h 左右，大量机组处于非额定设计工况低负荷运行，难以保持最优的经济运行状态 。而基于高效节能目标的智能燃烧优化控制技术正可发挥其优势，利用先进的检测技术与智能算法，在投资增加不多的前提下达到提升运行经济性的目标。
目前较为典型的基于煤种辨识的燃烧优化方案可通过以下技术路线实现：
（1）通过煤质在线检测获得当前燃烧煤种的情况，根据煤种情况结合锅炉参数， 采用软测量技术在线计算锅炉效率。
（2）以氧量、各类风门开度以及煤量分配等参数为输入，锅炉效率和 SCR （选择性氧化还原）入口 NO X 含量等参数为输出，利用锅炉燃烧简化数学模型，通过模糊算法进行智能建模，获取机组的燃烧优化模型。
（3）采用免疫遗传、 非线性规划等算法对优化模型进行智能寻优，获取最优的参数从而对机组进行燃烧闭环优化，不断提高锅炉效率。
（4）通过煤质在线检测获得各层燃烧器实时燃烧煤种，动态切换磨煤机煤粉细度和出口温度等重要参数， 针对不同煤种调整设备状态， 实现最经济运行
2 基于深度调频与深度调峰的网源协调灵活性发电技术
发电机组的深度调频与负荷快速控制技术可有效提高区域电网运行的容错性能与自愈能力。目前较为成熟的负荷快速控制技术只有 RUN-BACK 技术，在电源重要辅机故障时保障机组运行安全，减少负荷损失。在电源点出线发生故障时，FCB 功能可以快速切除机组负载，保持机组带厂用电运行，为迅速并网恢复线路运行提供保障，但该技术受机组设备能力与运行方式限制，仅有少量应用。另一项利用机组快速减负荷功能提高电网故障运行方式下局部线路输送限额的技术目前已有应用案例，通过设计验证机组在规定时限内快速减负荷的能力，使机组在线路故障时的出力上限得到拓展。在大容量输电线路故障闭锁或大容量电源点故障跳闸的情况下，如何利用现有机组调节余量， 快速升负荷支援电网的控制技术正在开展相关研究，这项技术的实现将最终为负荷快速控制技术带来对称的调节能力。随着运行机组负荷率不断下降， 电网越来越需要机组具备深度灵活调峰的能力。如果机组能深度调峰至 30% 额定负荷甚至更低时，对机组而言可以减少调停次数，对电网而言则能增加其备用容量，提升电网的安全性。但该方式对机组辅机的正常运行是一个严峻的考验。尤其针对超临界机组而言，除常规亚临界机组面临的低负荷稳定燃烧、环保装置低负荷投用等问题外，还带来了诸如低负荷干态运行区间延伸、湿态协调运行方式等一系列的问题。因此通过采用双向解耦与多变量智能控制策略，解决深度调峰过程中机组干态转换时机与过程控制问题，可实现火电机组的深度调峰运行及控制过程优化。同时通过磨组智能启停控制技术实现火电机组 AGC 无断点智能连续运行，可提高机组 AGC 深度调峰的工况适应性与智能化水平，降低机组运行操作风险，改善机组 AGC 运行可靠性与灵活性。
4 数据信息挖掘与远程专家诊断技术
采用基于 SBM （相似性原理）的建模技术， 实时分析运行测点数据的内在逻辑和相关性，建立与实际设备或部件相似的数学模型矩阵和每个测点信号的期望值。采集的设备实时运行数据与期望值实时比较，之间异度（差值）超出阈值范围时开始记录和辨识， 对其动态变化过程在线展示，当达到显著异常时发出预警，并及时提醒维护人员进行设备维护。通过建立远程诊断系统和专业分析队伍对数据的深度挖掘分析， 让集团决策层及相关职能部门能够借助实时信息平台，及时掌控各发电厂机组设备的健康状况， 识别潜在的系统风险，为指挥日常生产活动和设备故障处理提供辅助决策支持。 同时，系统形成的检测诊断分析数据库可实现数据共享学习与故障模型辨识，为发电机组设备问题提供预警信息，提出预防性检修建议，减少设备异常扩大导致故障的风险，优化设备健康状况，可有效降低整个集团公司的生产成本。
5 智慧电厂的工控系统信息安全技术
“可管”是指健全智能电厂信息安全管理机制，加强组织领导， 建立健全安全防护管理制度， 推进网络安全人才培训体系建设， 强化内部安全专业队伍建设， 常态化开展风险评估和内控达标治理工作。
“可控”是指加强网络边界安全防控，实施“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的防护原则，分区部署、运行和管理各类电力系统，同时按照等保要求区分系统安全域，各安全域的网络设备按该域所确定的安全域的保护要求，采用访问控制、 安全加固、监控审计、身份鉴别、资源控制等措施加强边界安全。
“可知”是指基于大数据的信息安全事件深度分析、安全态势感知、智能预警等信息安全监控预警技术，实现对资产感知、脆弱性感知、安全事件感知、 异常行为感知的能力，构建全方位安全态势感知体系。
“可信”是指按照国家信息安全等级保护和电力行业的安全要求， 针对发电厂计算资源（软硬件）构建保护环境， 加强智能电厂主机、 终端、应用和数据的安全防护， 采用相应的身份认证、 访问控制等手段阻止未授权访问， 采用主机防火墙、数据库审计、 可信服务等技术， 确保计算环境的安全。
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