中國能源建設(shè)集團有限公司工程研究院 許繼剛

中國電力工程顧問集團有限公司 鄭慧莉

電廠自動化的現(xiàn)狀與未來

中國能源建設(shè)集團有限公司工程研究院 許繼剛

中國電力工程顧問集團有限公司 鄭慧莉

本文對電廠自動化的現(xiàn)狀和未來進行了分析。文章從電廠的控制方式、控制系統(tǒng)以及智能技術(shù)在電廠的應(yīng)用等方面，對電廠自動化的發(fā)展現(xiàn)狀進行了論述，對電廠自動化的未來發(fā)展方向進行了展望。

電廠；自動化；控制方式；控制系統(tǒng)；智能技術(shù)

1 前言

作為當前我國能源的主要供給方式，火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢是提高化石能源的高效節(jié)能、清潔利用與轉(zhuǎn)化，包括超（超）臨界機組技術(shù)、二次再熱技術(shù)、燃煤與生物質(zhì)混燒技術(shù)、空冷發(fā)電技術(shù)、大型循環(huán)流化床技術(shù)、煙氣脫硫脫硝技術(shù)等。堅持節(jié)能高效、環(huán)境友好、多元化發(fā)展是我國電力發(fā)展的基本方針。加快發(fā)電企業(yè)的技術(shù)進步，提升發(fā)電企業(yè)的自主創(chuàng)新能力和系統(tǒng)集成能力，提高發(fā)電廠自動化水平和競爭能力，是目前我國電力工業(yè)發(fā)展的切實需求。

作為電廠的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，電廠控制系統(tǒng)具有舉足輕重的地位。電廠控制技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)乎到整個電廠的運行效率和管理水平，控制水平的高低是一個電廠競爭能力強弱的直接體現(xiàn)。從最早提及的電廠自動化，到上世紀末期大力推廣的電廠信息化，到本世紀初提倡的電廠數(shù)字化，直到目前學術(shù)界廣泛討論和研究的電廠智能化，甚至有人提出電廠智慧化，電廠控制技術(shù)經(jīng)歷了日新月異的快速發(fā)展。

本文將針對電廠自動化發(fā)展現(xiàn)狀和當前各類先進控制技術(shù)、信息技術(shù)、智能技術(shù)的應(yīng)用前景，對電廠未來的發(fā)展趨勢和發(fā)展方向進行討論，重點討論電廠的控制方式與控制水平、控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)以及智能技術(shù)在電廠的應(yīng)用等方面。

2 控制方式

2.1 采用多機一控的控制方式是電廠設(shè)計主流

傳統(tǒng)的火電廠一般采用單元機組一機一控或兩機一控方式，隨著國華寧海電廠4×600MW機組和華能玉環(huán)4×1000MW機組采用四機一控的成功運行，多機一控已逐漸成為新建工程設(shè)計的主流?！洞笾行突鹆Πl(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》GB50660-2011（以下簡稱大火規(guī)）明確：單元機組應(yīng)采用爐、機、電集中控制方式，實現(xiàn)爐機電全能值班運行模式。根據(jù)機組的建設(shè)規(guī)模、自動化水平和電廠實際運行管理模式，宜采用多機一控方式。大火規(guī)為火電廠多機一控的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，并促進了電廠機組控制方式的高度集中。

2.2 輔助車間系統(tǒng)的集中化控制愈來愈成熟

除了機組以外，傳統(tǒng)的輔助車間系統(tǒng)一般采用分散獨立的控制方式，一個輔助車間系統(tǒng)設(shè)置一個獨立的控制室。隨著2000年示范電廠的推動以及湖南益陽電廠輔助車間集中控制網(wǎng)絡(luò)的實施，輔助車間開始相對集中到煤、灰、水三個集中控制點。之后大火規(guī)明確：輔助車間系統(tǒng)宜按照物理位置相鄰或系統(tǒng)性質(zhì)相近的原則合并控制系統(tǒng)及控制點，輔助車間就地控制點不宜超過水、煤、灰三個。其余輔助車間就地僅需設(shè)置供系統(tǒng)調(diào)試、啟動運行初期、故障和巡檢時使用的終端。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，輔助車間系統(tǒng)逐步由三個網(wǎng)絡(luò)向一個網(wǎng)絡(luò)集中，并形成全廠一個集中控制點。大火規(guī)明確：根據(jù)電廠預期的自動化水平和管理要求，全廠輔助車間系統(tǒng)可采用集中控制方式，只設(shè)置一個集中控制點，實現(xiàn)輔助車間系統(tǒng)全能值班運行模式。輔助車間系統(tǒng)集中控制點可并入機組集中控制室，

也可獨立設(shè)置。該規(guī)定明確輔助車間系統(tǒng)與單元機組可以合設(shè)一個集中控制室，這意味著電廠的集中控制室已經(jīng)可以覆蓋全廠的所有系統(tǒng)。

2.3 廠級集中監(jiān)控已經(jīng)成功應(yīng)用

通過上述的全廠集中控制室，已經(jīng)可以實現(xiàn)電廠從燃料進場、機組發(fā)電以及灰渣處理的全過程控制。但是，當前的絕大多數(shù)集中控制室只是解決了物理層面的集中控制，還未能實現(xiàn)全廠的真正統(tǒng)一監(jiān)控。雖然同處一個集中控制室，但值班運行人員是相互分離的，即使實現(xiàn)了爐機電全能值班運行模式，一組全能值班員也只能管理一套單元機組。如果是四機一控加上全廠輔助車間集中控制，就意味著集中控制室里仍然有五組全能值班人員，即四套機組的全能值班人員和一套輔助車間系統(tǒng)全能值班人員。

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和通訊技術(shù)的快速發(fā)展，未來電廠還有進一步提高控制集中度的發(fā)展空間。第一個發(fā)展空間：在機組控制網(wǎng)絡(luò)和全廠輔助車間控制網(wǎng)絡(luò)上面形成全廠集中控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全廠多機組以及全部輔助車間的統(tǒng)一監(jiān)控，即通過全廠的廠級自動化網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)全廠所有機組和輔助車間系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。

目前絕大多數(shù)電廠都設(shè)置了廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS），SIS的功能主要包括廠級實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，廠級性能計算與分析。在電網(wǎng)明確有非直調(diào)方式且應(yīng)用軟件成熟的前提下，可以設(shè)置負荷調(diào)度分配功能。設(shè)備故障診斷功能、壽命管理功能、系統(tǒng)優(yōu)化功能等其它功能應(yīng)根據(jù)火力發(fā)電廠上級主管單位要求，并結(jié)合發(fā)電廠實際情況后再研究確定。

SIS是一個廠級信息監(jiān)控系統(tǒng)，目前國內(nèi)應(yīng)用唯一的控制功能就是負荷調(diào)度分配功能。為了保證機組分散控制系統(tǒng)（DCS）的安全可靠性，SIS與DCS之間設(shè)有防火墻，DCS數(shù)據(jù)可以向上傳輸至SIS，但SIS的數(shù)據(jù)不能直接下傳到DCS，負荷調(diào)度指令一般是通過硬接線方式與DCS聯(lián)結(jié)。

西南電力設(shè)計院在神華重慶萬州2×1000MW機組的設(shè)計中，嘗試設(shè)計了廠級DCS，廠級DCS是建立在機組DCS以及輔助車間系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之上的廠級自動化系統(tǒng)，該自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置了三臺全功能操作員站和兩臺工程師站，值班員可以通過操作員站對兩臺機組和輔助車間系統(tǒng)進行集中控制。做到了爐機電+輔助車間的全能監(jiān)控。系統(tǒng)還預留了擴建2×1000MW機組的接口，為真正實現(xiàn)多臺機組以及輔助車間系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控奠定了基礎(chǔ)。

設(shè)計廠級自動化系統(tǒng)以后，將重新劃分廠級控制系統(tǒng)、SIS和MIS的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，傳統(tǒng)意義上的SIS將轉(zhuǎn)型升級為廠級控制系統(tǒng)，當前SIS中與實時控制有關(guān)的功能將轉(zhuǎn)移到廠級控制系統(tǒng)，與管理相關(guān)的功能將轉(zhuǎn)移到MIS。當然，設(shè)計廠級自動化系統(tǒng)的前提是電網(wǎng)調(diào)度必須調(diào)廠而不是直接調(diào)機組。

2.4 多廠遠程集控將是未來發(fā)展方向

隨著機組自動化水平和管理水平的不斷提高，隨著廠級自動化系統(tǒng)的逐漸推廣與成熟，尤其是隨著智能電網(wǎng)與智慧城市的建設(shè)，今后電廠的集中控制將更上一層樓。未來我國在陜西、新疆、山西、內(nèi)蒙等地區(qū)將建設(shè)大型煤電基地，同一區(qū)域或同一發(fā)電集團多個電廠的統(tǒng)一集中控制將是未來發(fā)展的方向。為了區(qū)域電網(wǎng)的平衡以及節(jié)能減排的需要，火電、水電、核電與新能源發(fā)電的多能互補是國家未來發(fā)電建設(shè)的重點，多個不同類型發(fā)電廠的集中控制也是未來研究的重要課題。

3 控制系統(tǒng)

3.1 基于現(xiàn)場總線的DCS已規(guī)?；瘧?yīng)用

我國的電廠機組控制系統(tǒng)一般采用DCS。當技術(shù)經(jīng)濟論證合理時，也可采用基于現(xiàn)場總線的DCS，在現(xiàn)場儀表和設(shè)備層采用現(xiàn)場總線技術(shù)。目前較大范圍應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)并取得成功經(jīng)驗的電廠主要有：華能金陵電廠二期2×1000MW機組工程，華能九臺電廠2×600MW機組工程，華能秦嶺電廠1×600MW機組工程，國電肇慶熱電公司2×350MW機組工程等。

以華能金陵二期2×1000MW機組工程為例，該工程通過招標確定DCS選用西門子SPPA-T3000系統(tǒng)，選用的總線協(xié)議標準為Profibus-DP及Profibus-PA。該工程在電廠主工藝系統(tǒng)中大范圍采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，但從機組安全、回路響應(yīng)速度和技術(shù)經(jīng)濟各方面綜合分析，以下系統(tǒng)仍采用成熟的常規(guī)控制方式：

（1）對機組安全運行至關(guān)重要且回路處理速度要求高的鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）中涉及鍋爐本體保護的部分、汽機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）中涉及轉(zhuǎn)速、應(yīng)力和負荷控制部分、汽機危機遮斷系統(tǒng)（ETS）、給水泵汽機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH）、給水泵汽機緊急跳閘系統(tǒng)（METS）以及旁路控制系統(tǒng)（BPC）。

（2）機組事故順序記錄（SOE）要求有1ms的分辨率，為保證SOE的分辨率，仍采用專用SOE卡。

（3）鍋爐吹灰控制、循泵房、燃油泵房控制采用常規(guī)的DCS遠程I/O站。

（4）現(xiàn)場相對集中的溫度測點如爐膛壁溫、汽機和發(fā)電機本體溫度等測點，采用國產(chǎn)智能前端設(shè)備接入DCS。

現(xiàn)場總線技術(shù)在華能金陵電廠等多個項目的成功應(yīng)用，證明基于現(xiàn)場總線的DCS是可靠的，檢測控制回路的響應(yīng)速度能滿足系統(tǒng)運行的要求。因此，在電廠中除重要的保護調(diào)節(jié)回路外大范圍應(yīng)用現(xiàn)場總線控制技術(shù)是可行的。應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)，在項

目建設(shè)期能加快施工及調(diào)試進度，工程造價也與采用常規(guī)技術(shù)基本相當，項目采用現(xiàn)場總線技術(shù)的范圍和規(guī)模越大，其經(jīng)濟效益越明顯。在電廠整個生命周期中，利用現(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢，運行、維護等管理費用可進一步降低。對于老廠改造，尤其是需要更換電纜及現(xiàn)場儀表的老廠改造工程，更具備減少施工安裝費用及減少施工安裝時間的優(yōu)勢。

3.2 機組自啟停愈來愈受到關(guān)注

目前機組順序控制是按照驅(qū)動級、子功能組級、功能組級三級水平進行設(shè)計的，600MW級以上容量的機組可根據(jù)實際需要設(shè)置帶斷點的機組級順序控制功能。隨著國產(chǎn)機組可控性的不斷提高，600MW級以上容量的新建機組大部分都設(shè)計了機組級順序控制功能，即機組自啟停系統(tǒng)（APS）。如上海外高橋2×900MW機組、華能玉環(huán)電廠4×1000MW機組、國電泰州電廠2×1000MW機組、國電雙鴨山電廠2×600MW機組、陽城二期工程2×600MW機組、華能鶴崗三期2×900MW機組、浙江國華寧海2×1000MW機組、國華臺山2×600MW機組、國華黃驊2×600MW機組、華潤常熟3×600M機組、山東黃島2×600MW、華能海門電廠2×1000MW機組等。

華能海門電廠2×1000MW機組是國產(chǎn)百萬超超臨界機組實現(xiàn)APS成功運行的典型案例，該機組設(shè)計了6個啟動斷點，分別是：機組啟動準備斷點、冷態(tài)沖洗斷點、鍋爐點火及升溫斷點、汽機沖轉(zhuǎn)斷點、并網(wǎng)及初始負荷斷點、升負荷斷點。該機組同時設(shè)計了3個停機斷點，分別是：降負荷斷點、機組解列斷點、燃燒器停運斷點。

國電泰州電廠二期工程2×1000MW機組是國內(nèi)首次采用二次再熱的機組，該機組設(shè)計的APS為后續(xù)的大量工程樹立了樣板。該機組設(shè)計了8個啟動斷點，分別是：啟動準備、上水準備、上水清洗、點火升溫、汽機沖轉(zhuǎn)、自動并網(wǎng)、升負荷1、升負荷2 。該機組同時設(shè)計了3個停機斷點，分別是：降負荷斷點A、降負荷斷點B、機組解列。

應(yīng)用APS功能可以提高電廠自動化水平，大大減輕運行人員工作強度，規(guī)范機組啟停操作標準程序，減少誤操作，減少人為因素造成的損失，提高機組運行的安全可靠性。同時也可以縮短機組啟停時間，達到電網(wǎng)對大機組深度調(diào)峰的要求，提高機組的運行效率。因此，機組APS可以給電廠帶來不可估量的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.3 優(yōu)化控制系統(tǒng)是節(jié)能減排的有效手段

進入21世紀以來，西門子、艾默生、ABB等不少著名的國際控制公司相繼在中國推廣其具有特色的機組優(yōu)化控制系統(tǒng)，國華內(nèi)蒙古準格爾電廠、華能揚州二電廠、國華定州電廠、國華臺山電廠、天津楊柳青電廠、山東德州電廠、河北黃驊電廠、外高橋電廠三期等工程對凝結(jié)水節(jié)流、鍋爐燃燒優(yōu)化、主蒸汽溫度優(yōu)化等優(yōu)化控制模塊都有不同程度的應(yīng)用。以國華寧海電廠4×600MW機組工程為例，該工程選用了西門子優(yōu)化控制軟件PROFI中的機組協(xié)調(diào)控制和溫度控制優(yōu)化模塊。通過PROFI中的精確模型控制和自適應(yīng)算法，使得機組能夠以高達4%的速度進行升降負荷，解決了機組協(xié)調(diào)時負荷升降速度較慢的問題。另外，機組在穩(wěn)態(tài)和變負荷時，水、煤、風運行平滑，控制偏差小，汽溫超溫現(xiàn)象也大大減少。同時可以保持壓力設(shè)定點最優(yōu)，減少了機組的節(jié)流。

雖然進口的優(yōu)化控制系統(tǒng)可以大大提高機組的節(jié)能減排效果，但由于價格昂貴，一直未能大范圍推廣。近幾年，國內(nèi)的高校與科研院所紛紛自主開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用先進的優(yōu)化模型和高級算法，針對不同的工藝系統(tǒng)進行優(yōu)化，取得了良好的節(jié)能減排效果。比較成功的有：浙江電力科學研究院研發(fā)的電站熱工優(yōu)化控制平臺（TOP），華北電力科學研究院研發(fā)的提高機組調(diào)峰性能熱控整體優(yōu)化方案，云南電力科學研究院研發(fā)的廠網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化系統(tǒng)，神華國華研究院研發(fā)的電網(wǎng)兩個細則實施條件下的控制回路優(yōu)化，華中科技大學開發(fā)的混煤全程優(yōu)化控制系統(tǒng)，華北電力大學開發(fā)的優(yōu)化控制平臺等等。以上系統(tǒng)均在一些電廠取得成功應(yīng)用，并通過了政府部門和有關(guān)專業(yè)學會的成果鑒定或技術(shù)評審。

優(yōu)化控制系統(tǒng)既可以針對特定的工藝系統(tǒng)如燃燒系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、汽溫系統(tǒng)等進行優(yōu)化，也可以針對機爐協(xié)調(diào)等進行整體優(yōu)化，不僅能夠提高調(diào)節(jié)品質(zhì)、改善控制精度，還可以提高機組的運行效率、減少機組的排放，是電廠節(jié)能減排的有效手段。

3.4 安全相關(guān)系統(tǒng)逐步得到規(guī)范

大火規(guī)明確：火力發(fā)電廠鍋爐和汽輪機的跳閘保護系統(tǒng)可采用電子邏輯系統(tǒng)或繼電器硬邏輯系統(tǒng)，系統(tǒng)宜采用經(jīng)認證的、SIL3級及以上的安全相關(guān)系統(tǒng)。安全相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》GB/T20438和《過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全》GB/T21109的有關(guān)規(guī)定。隨著大火規(guī)的實施，我國一些電廠開始在鍋爐FSSS和汽機ETS中應(yīng)用，大力促進了我國電廠安全儀表的應(yīng)用，提高了我國機組的安全水平。

以河北沙河2×600MW機組為例，該項目在ETS中采用了符合SIL3級的安全系統(tǒng)，從就地儀表、輸入卡件、控制器、輸出卡件到執(zhí)行設(shè)備全部按照三取二的要求進行設(shè)計。雖然系統(tǒng)設(shè)計復雜，但卻大大提高了保護的安全性。眾所周知，一旦危及電廠安全的事故發(fā)生，安全儀表可以實施自動報警，使各運轉(zhuǎn)系統(tǒng)及時

停止，保護設(shè)備免受損失，保護人員免受傷害，從而也把電廠損失減少到最小限度。

4 智能技術(shù)

4.1 大數(shù)據(jù)已在發(fā)電集團公司發(fā)力

大數(shù)據(jù)和云平臺技術(shù)的發(fā)展為電廠的集團化管理創(chuàng)造了條件，也為電廠運行管理水平的持續(xù)提高奠定了良好基礎(chǔ)。將云平臺作為服務(wù)端，充分利用已經(jīng)建成電廠的運行數(shù)據(jù)，建成大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫，通過對同類型數(shù)據(jù)的分析、比對，對不同類型數(shù)據(jù)之間的關(guān)系分解，及時發(fā)現(xiàn)問題并找到解決問題的手段，無疑是一種非常有效的管理提升手段。

目前神華國華電力公司、廣東粵電公司等正在開發(fā)火電機組運行維護的大數(shù)據(jù)平臺。國電集團公司也于近期科研立項，組織相關(guān)單位著手研發(fā)火電機組運行維護的大數(shù)據(jù)平臺，范圍包括國電集團所屬的全部火電廠。

神華國華電力公司正在建設(shè)的“一橫一縱三層次”設(shè)備管理信息庫已經(jīng)初具規(guī)模，發(fā)揮了良好的效益。該公司將所屬電廠中75 類重要設(shè)備的全部相關(guān)信息集中采集和處理?！耙粰M”是指集成某一單體設(shè)備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)同類型設(shè)備信息及知識經(jīng)驗的電廠間橫向交流共享，實現(xiàn)信息系統(tǒng)集成，打通信息孤島。“一縱”是指集成某類設(shè)備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)公司、國華電力研究院和電廠上下貫通的設(shè)備數(shù)據(jù)庫?！叭龑哟巍笔牵阂粚訛樵O(shè)備數(shù)據(jù)庫入口導航，二層是針對公司同類設(shè)備的集合比較，三層則圍繞設(shè)備精細化管理，做實設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在不同層面支持設(shè)備現(xiàn)場分析和專家分析，提升設(shè)備管理的科學性。

將大數(shù)據(jù)與云平臺技術(shù)應(yīng)用到發(fā)電集團公司，為電廠的提質(zhì)增效、節(jié)能減排提供技術(shù)支撐，有著無比廣闊的發(fā)展前景。

4.2 VR技術(shù)開始融入電廠仿真

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)綜合了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種科學技術(shù)，它在多維信息空間上創(chuàng)建一個虛擬信息環(huán)境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感，具有完善的與環(huán)境交互作用的能力，并有助于啟發(fā)構(gòu)思。將VR技術(shù)應(yīng)用到電廠的仿真系統(tǒng)，配合可視化穿戴設(shè)備，可以為電廠運行人員提供如臨其境的培訓。

VR技術(shù)雖然還未進入燃煤電廠，但已經(jīng)在燃機電廠得到成功應(yīng)用。京能高安屯燃氣電廠是成功應(yīng)用VR技術(shù)的典型項目。該項目為一套845MW “二拖一”燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組，利用VR技術(shù)開發(fā)了一套三維仿真培訓系統(tǒng)，該系統(tǒng)模擬燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組發(fā)電的三維空間，仿真電廠各個系統(tǒng)的運行機理和運行流程，為電廠運行人員培訓提供了良好的手段。

VR技術(shù)除了用于仿真培訓外，還可以結(jié)合三維模擬系統(tǒng)開發(fā)出更多的功能。今后與DCS進行聯(lián)網(wǎng)，不僅可以實現(xiàn)在線仿真，還可以進行故障診斷、事故判斷，甚至可以進行在線預測。

4.3 視頻監(jiān)控向智能化發(fā)展

從最早的爐膛火焰電視、汽包水位電視到后來出現(xiàn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，集中控制室的視頻監(jiān)視屏幕越來越多，發(fā)揮的作用也越來越大。未來的視頻監(jiān)控會怎樣發(fā)展呢？一方面，從應(yīng)用范圍上來說，視頻監(jiān)控將向全景化發(fā)展；另一方面，從視頻監(jiān)控的應(yīng)用深度來說，將向智能化發(fā)展。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在廠區(qū)的周邊和廠區(qū)內(nèi)的重要部位安裝了攝像頭，但仍然存在以下兩個方面的主要問題：一是攝像頭布置在重要區(qū)域，沒有覆蓋全廠；二是攝像發(fā)現(xiàn)的問題要靠值班人員發(fā)現(xiàn)才能處理。如果攝像頭能夠覆蓋全廠，并且通過智能化處理能夠自動發(fā)現(xiàn)問題并報警，則將發(fā)揮更重要的作用。

另外，對于一些關(guān)鍵設(shè)備來說，通過透視其內(nèi)部運行狀況，可以及時發(fā)現(xiàn)問題并避免事故。比如鍋爐爐膛，目前正在開發(fā)可以在線監(jiān)控燃燒狀況的可視系統(tǒng)，將爐膛內(nèi)部的運行情況變得一清二楚，將設(shè)備變得透明化是將來研發(fā)的焦點。

4.4 機器人已登上電廠舞臺

隨著機器人技術(shù)的日益成熟，電廠一些場所開始應(yīng)用機器人開展運行維護工作。平常需要人工操作的地方由機器人代替，尤其是那些人工操作困難和條件惡劣的地方。目前電廠已開始使用機器人的場所主要有升壓站、電纜溝和凝汽器膠球清洗系統(tǒng)。

升壓站的巡檢機器人配有專門研發(fā)的傳感設(shè)備，機器人按照特定的程序在站區(qū)穿行，將采集到的設(shè)備信息傳送到運行維護中心進行處理，或自身就完成數(shù)據(jù)處理，遇到問題進行報警。對于遍布全廠的電纜隧道、電纜橋架和電纜溝而言，采用巡檢機器人無疑是解放人工的好途徑。另外，特別開發(fā)用于火電廠凝汽器膠球清洗的機器人按照設(shè)定程序在凝汽器內(nèi)完成清洗工作，取得了明顯的經(jīng)濟效益。

目前機器人在電廠中的應(yīng)用還僅限于一些簡單重復性的勞動，隨著機器人智能化程度的不斷提高，一些可以勝任更復雜更重要任務(wù)的機器人會不斷面世，將更多的人力解放出來。

4.5 智能電廠是未來發(fā)展目標

當前社會上有關(guān)數(shù)字化電廠、智能化電廠、智慧化電廠的討論不絕于耳，但其定義與內(nèi)涵卻沒有統(tǒng)一的標準。在此背景下，中國自動化學會發(fā)電自動化專業(yè)委員會、中國電機工程學會熱工自動化專委會、電力行業(yè)熱工自動化技術(shù)委員會聯(lián)合組織有關(guān)單位和行業(yè)專家進行了調(diào)研，并多次組織對智能電廠最新發(fā)展技術(shù)和發(fā)展方向進行研討，制定了《智能電廠技術(shù)發(fā)展

綱要》，給出了智能電廠的定義：是指在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能傳感與執(zhí)行、智能控制和管理決策等技術(shù)，達到安全、高效、環(huán)保運行并與智能電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)的發(fā)電廠。

智能電廠體系架構(gòu)主要包括四個層級，由低到高分別是智能設(shè)備層、智能控制層、智能實時生產(chǎn)監(jiān)管層和智能管理（非實時生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理）層。四層架構(gòu)各有分工、高度融合，在滿足安全的前提下合理組織信息流和指令流。智能電廠的建設(shè)過程應(yīng)包括設(shè)計、制造、基建、運行、退役全生命周期。智能電廠的建設(shè)目標首先是實現(xiàn)機組安全可靠、經(jīng)濟及環(huán)保運行，并能更好地滿足電網(wǎng)運行和電力用戶需求，另外就是要提高效率、增加靈活性、提高智能化水平。

5 結(jié)束語

本文針對電廠自動化的現(xiàn)狀與未來進行了討論，針對電廠的控制方式，主要討論了機組的控制方式、輔助車間系統(tǒng)的控制方式、廠級自動化和多廠遠程集中控制方式。針對電廠的控制系統(tǒng)，主要討論了基于現(xiàn)場總線的DCS、機組自啟停系統(tǒng)、優(yōu)化控制系統(tǒng)和安全相關(guān)系統(tǒng)。針對智能技術(shù)在電廠的應(yīng)用，主要討論了大數(shù)據(jù)技術(shù)、VR技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、機器人技術(shù)和智能電廠的建設(shè)。

除此之外，還有一些新的技術(shù)正在電廠得到應(yīng)用，如無線控制技術(shù)已在電廠燃油系統(tǒng)、循環(huán)水泵房等區(qū)域得到應(yīng)用。另外還有一些智能技術(shù)未來也可能會進入電廠，如利用無人機、無人駕駛汽車進行巡檢等?？傊?，電廠自動化的未來發(fā)展目標是將電廠建設(shè)成為智能電廠，建設(shè)智能電廠的道路任重而道遠。

[1] 大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范GB50660 - 2011 [S]. 北京: 中國計劃出版社, 2011.

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工信部印發(fā)工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)管理專項行動計劃

近日，工信部印發(fā)了工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)管理專項行動計劃（2016－2020年）的通知?！队媱潯诽岢鰹槁鋵崌夷茉瓷a(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略（2030）以及推動“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”工作的部署，加快推進工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)管理工作，促進工業(yè)企業(yè)科學、安全、節(jié)約、智能用電，實現(xiàn)以較低電力消費增長創(chuàng)造更多工業(yè)增加值產(chǎn)出，制定此專項行動計劃?？傮w目標是：通過五年的時間，組織全國萬家工業(yè)企業(yè)參與專項行動，千家企業(yè)貫徹實施電力需求側(cè)管理工作指南，打造百家電力需求側(cè)管理示范企業(yè)，進一步優(yōu)化電力資源配置，提升工業(yè)能源消費效率，到2020年，實現(xiàn)參與行動的工業(yè)企業(yè)單位增加值電耗平均水平下降10%以上。

《計劃》明確將組織建設(shè)與地方工業(yè)和信息化主管部門、工業(yè)企業(yè)、服務(wù)機構(gòu)和金融機構(gòu)互聯(lián)互通的工作平臺和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為推動能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略和加強工業(yè)運行監(jiān)測形成重要支撐。一是建設(shè)工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)管理工作平臺，運用信息化手段推動實施電力需求側(cè)管理工作指南，推動實現(xiàn)企業(yè)用電在線診斷及評價、示范企業(yè)及園區(qū)申報、推薦產(chǎn)品（技術(shù)）申報、企業(yè)及園區(qū)在線評價、服務(wù)機構(gòu)備案及資質(zhì)審核、在線人才交流培訓、工作動態(tài)信息報送等功能。二是依托工作平臺探索建設(shè)全國工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)管理大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，鼓勵工業(yè)企業(yè)、服務(wù)機構(gòu)共享電力運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)工業(yè)用電在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析、有序用電和需求響應(yīng)、信息發(fā)布和專家服務(wù)、項目庫和產(chǎn)品庫建設(shè)等功能，進一步支撐工業(yè)經(jīng)濟運行監(jiān)測工作。三是為工業(yè)企業(yè)和服務(wù)機構(gòu)搭建服務(wù)橋梁，推廣先進產(chǎn)品（技術(shù)）和示范項目，實現(xiàn)為企業(yè)的在線咨詢和技術(shù)服務(wù)，促進項目對接、產(chǎn)融銜接。四是鼓勵各級平臺運用物聯(lián)網(wǎng)標識解析技術(shù)等互聯(lián)互通，以信息化帶動工業(yè)用能用電管理全面升級。

在引導企業(yè)和園區(qū)對照電力需求側(cè)管理工作指南開展電力需求側(cè)管理工作基礎(chǔ)上，將進一步完善評價辦法，形成一批示范企業(yè)和園區(qū)，并在重點地區(qū)和行業(yè)做好推廣。一是組織鋼鐵、有色、化工、汽車、電子、食品等重點行業(yè)開展示范推廣，鼓勵與示范企業(yè)對標，帶動更多的工業(yè)企業(yè)實施和優(yōu)化電力需求側(cè)管理。二是支持工業(yè)園區(qū)通過能效電廠建設(shè)、供需互動響應(yīng)、源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)控、能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、分布式電源建設(shè)、充電設(shè)施建設(shè)、配電網(wǎng)升級改造、電能替代等實施電力需求側(cè)管理，優(yōu)化對工業(yè)企業(yè)的電能服務(wù)，推廣一批示范園區(qū)。三是不斷完善評價工作機制，指導評價機構(gòu)對參與電力市場交易的工業(yè)企業(yè)開展評價，將評價作為衡量工業(yè)企業(yè)能源管理水平的重要依據(jù)，并對通過評價并獲得A級及以上的企業(yè)適時給予政策支持。

The Present Situation and Future of Power Plant Automation

This paper analyzes the present situation and future of power plant automation. From the perspective of power plant control mode, control system, and the application of intellectual technology in power plant, the present situation of power plant automation is discussed, and the future direction of power plant automation is prospected.

Power plant; Automation; Control mode; Control system; Intellectual technology

許繼剛（1964-），男，山東人，博士，新世紀百千萬人才工程國家級人選，國務(wù)院政府特殊津貼專家?，F(xiàn)任中國能源建設(shè)集團有限公司工程研究院副院長，兼任電力行業(yè)熱工自動化與信息標準化委員會副主任、電力行業(yè)熱工自動化技術(shù)委員會副主任、中國自動化學會發(fā)電自動化專委會副主任、中國電機工程學會熱工自動化專委會副主任、中國儀器儀表學會產(chǎn)品信息工作委員會副主任、中國儀器儀表學會自控工程設(shè)計委員會主任。