大数据时代下数字化电厂的展望

大数据时代下数字化电厂的展望

发表时间：2018-08-17T09:38:31.550Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：刘乐乐1 郭军卫2

[导读] 摘要：简述数字化电厂的发展历史和所遇到的难题；对大时代的概念和对社会的影响进行初步分析；最后，以大数据时代对企业的要求为出发点，分析数字化电厂在大数据时代下的发展契机和方向。

（1.国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心河南省郑州市；2.国家知识产权专利局专利审查协作中心河南中心南省郑州市）摘要：简述数字化电厂的发展历史和所遇到的难题；对大时代的概念和对社会的影响进行初步分析；最后，以大数据时代对企业的要求为出发点，分析数字化电厂在大数据时代下的发展契机和方向。

关键字：大数据；数字化电厂；展望

当下，大数据时代席卷全球，给人们的生活带来了天翻地覆的变化。数字化电厂的建设也随着信息技术的深入不断发展，过程中也遇到了不少问题。数字化电厂在大数据时代的冲击下必将迎来发展方向的转变，以迎合社会化生产的变革；大数据时代的深化也将为数字化电厂的建设提供新的发展契机。

1 数字化电厂的发展概况

由于信息技术革命引发的数字电厂的研究如火如荼，按照时间划分，可以将数字化电厂的发展分为两个阶段：传统数字化电厂和全新概念的数字化电厂。

传统数字化电厂主要应用于运行、检修、经营管理层面上，是将输煤程控、化水程控、灰水程控、电气控制等控制系统纳入到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、运行人员少、生产能力高的目的。

此概念下的数字化电厂已经有了成功的案例-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，是目前全球范围内全面采用数字化电厂技术，装机容量最大的机组。

随着时代的发展，人们更倾向于将数字化电厂的概念推广到设计、采购、施工、建设、调试、运行、培训、检修与维护、改造、直至拆除电厂的全过程控制和经营，对电厂的管理进行颠覆式的升级。

最新的数字化电厂可以概括为：用流程工业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的改造与优化，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。

目前，全新概念的数字化电厂在国内尚无实例，在信息收集－详细设计－施工－运行的流程中，存在很多困难。

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——因为在电厂的管理中，KKS是其元件的编码规则，三维数字化电厂中的各部件、设备都必须得以设计的KKS编码进行分类与管理，而目前的全厂三维模型，组成元件并没有达到该深度：如泵设备则仅仅细分至单个泵设备。如果设备厂家不在提供给设计院设备图纸信息的同时提供详细的设备三维模型，将其中的螺栓螺母等小元件都建立进三维数字化电厂中的话，那么设计院将无法负担起汇成几何级数倍增的工作量，详细的全厂三维模型也必难以完成。

在施工阶段，施工单位与设计院并没有在数字化电厂这个层面进行合作，导致出现一个怪现象——双方都建立一套三维数字全厂模型。施工单位不仅需要花大量时间从设计院的各个专业的图纸整理出来建模所需的资料，还需要重复一次设计院已经完成了的工作。目前虽然设计院与施工单位的三维软件系统具有很大的共通性，相互合作的空间很大，但整体应用的实例仍然较少。

施工完成后从试运行至运行阶段，运营单位对设计院提供的三维模型并不重视，基本把三维模型与二维图纸一样归档起来。运营单位在三维设计及模型的应用上并不熟悉，同时也缺少对三维模型的管理经验，没有很好地利用已经包含丰富数据信息的三维数字模型为电厂各信息化系统服务。

总体看设计院、施工单位等各单位的发展，其在工程信息化的发展上虽然采用了大量新的技术，然而信息技术并不是更多的数据、更快的速度或更高的技术，信息技术要求的是信息的整理、信息的管理，信息的分类、信息的流通，而恰恰在这些方面上，各单位都没有给与足够的重视。因此虽然目前电力行业中硬件水平、网络水平、软件水平都已经不落后于国际水平，但在竞争力上比国际大型公司仍然存在较大的差距。

2 大数据时代带给人们的思考

随着信息技术革命的持续深入，尤其是网络信息化时代的日益普遍，云处理技术的日臻成熟，数据处理的成本日益廉价，人类社会进入到数据爆炸式增长的“大数据”时代。大数据技术、大数据工程、大数据科学等概念应时而生，不仅颠覆了人们的生活习惯，对企业的发展方向也有着深远的影响。

美国互联网数据中心指出，互联网上的数据每年将增长50%，目前世界上90%以上的数据是最近几年才产生的。此外，数据又并非单纯指人们在互联网上发布的信息，全世界的工业设备、汽车、仪表上有着无数的数码传感器，随时测量和传递着有关位置、运动、震动、温度、湿度乃至空气中化学物质的变化，也产生了海量的数据信息。

目前的大数据，数据量大、数据种类多、形式非标准化、价值密度低、流动性很大，而且很难被传统的软件处理消化。对于企业组织来讲，大数据的价值体现在两个方面：分析使用和二次开发。对大数据进行分析能揭示隐藏其中的信息。大数据的价值是通过数据共享、交叉复用后获取最大的数据价值。从某种程度上说，大数据是数据分析的前沿技术。未来大数据将会如基础设施一样，有数据提供方、管理者、监管者，数据的交叉复用将大数据变成一个大产业。企业面临的挑战是处理并从各种形式呈现的复杂数据中挖掘价值，在未来的大