电厂现代化离不开数字化

　　数字化变革正在席卷各行各业，发电行业也不例外。电气巨头西门子正致力于成为提供这一解决方案的先行者。

　　在瑞典，在西门子的数字化电厂软件帮助下，海上风机已能够自我学习，自动分析风速、风向等数据，并调节设置，进而实现风力的最大利用。

　　近日，西门子又宣布将在德国建设下一代全自动运营的4.0电厂，通过数字化实现电厂侧无人值守与远程集中运营管理。

　　在中国，也已有国家电投、华润电力等发电企业借助西门子方案开始探路数字化。那么，数字化可在何种程度帮助提高电厂的运营效率？是如何实现的？终极目标是什么？近日记者采访了西门子发电服务集团首席执行官Tim Holt。

　　提效需要数字化

　　在电力需求持续上升，且电源品种持续多样化的今天，不仅要求电厂发电的灵活性、发电容量的可利用性更加具体化，还要求电厂能够具备更好的成本与风险管理能力。

　　与此同时，大容量、高精密的机组对电厂的维护水平也提出了更高的要求。而对大型电力集团来说，旗下电厂分布广泛，运营难度和成本更是相应增加。

　　“应对这些挑战离不开数字技术的力量。” Tim Holt说。

　　Tim Holt指出，数字化的解决方案通过在发电机组加装传感器，实时采集大量运行参数，并传输至远程诊断中心的集中数据库，经过特训的智能模型如同“大脑”一般机敏，能自动分析这些海量数据。一方面可以对电厂进行性能优化，提升灵活性，根据用电需求合理安排发电量，在用电高峰时，让机组超额发电，用电低谷时，减少发电量，实现高效率运行；另一方面，结合强大的数据分析和网络安全技术，不仅能为电厂提供高级诊断服务，还能精准预测部件使用寿命，帮助电厂灵活、合理地安排维护周期，降低备件库存，优化电厂资产。

　　有业内专家指出，对中国市场来说，数字化电厂的意义更加非比寻常。比如，将来如果中国开放电力竞价上网，数字化服务专家还能结合电厂运行状态、燃料价格数据等，帮助电厂决定最佳的竞标电价，使其经济收益最大化。

　　探路先锋渐增

　　当前，随着人工智能、数字化理念在发电行业逐渐普及，有越来越多的发电企业开始争当电厂数字化的探路先锋。

　　“两年前，我在美国的一个公用事业发电企业年会上讲数字化，当时在场的30家大型发电企业中，只有一家对这个主题感兴趣，而今年再开会时，感兴趣的企业增加了一半。”Tim Holt说，“从我们和发电企业客户的沟通频率上也能够感觉到市场对数字化的需求是在增长的。”

　　在中国，国家电投旗下7 家电厂的 16 台发电机组（装机容量共达到 680 万千瓦）已借助西门子的Fleet Center Solution机群生产管理平台实现远程诊断监视。

　　据Tim Holt介绍，该平台可根据电厂的运行需要和机组的特点，建立不同功能的模型，包括故障预测、性能优化等。此后，通过神经元网络算法，智能模型对电厂 6-12 个月内的历史数据进行学习和训练，直到能够准确识别设备在不同运行状态下的正常参数范围。一旦发现异常，便会立即预警，并在平台中进行诊断报告的编写、查询和发布，这可以减少非计划停机带来的巨大损失。

　　同时，西门子与华润电力控股有限公司（下称，华润电力）在2017下半年签署协议，将为华润电力旗下机群部署集成化联网远程运营中心（ROC），并预计于2019年上半年完成，届时将有19台发电机组（总装机容量9.6吉瓦）接入，实现数字化联网。建成后，将成为西门子数字化电厂解决方案的标杆。

　　据介绍，该中心将借助西门子基于云的开放式物联网操作系统MindSphere，集先进的数据分析、联网和网络安全与远程监控、可视化、分析和数据解读等可靠功能于一身，实现对发电机组的远程维护和运营优化，提高电厂运营效益。

　　推广并非易事

　　未来数字化电厂的终极目标将会是什么样的？谈及此话题，Tim Holt表达了自己的愿景。“未来电厂将是高度智能化的，电厂不需要任何人在现场值守和管理，能够实现全自动化自主运营，甚至可自动响应市场需求，基本上可以实现自我管理。”他说。

　　Tim Holt进一步认为，未来要定义一个电厂是不是智能或智慧，应该要看其在遇到问题时能够实现怎样的快速响应，是否可予以及时解决，甚至是不是可做到通过分析现有运行数据，预防同类问题再次发生。他表示，下一步西门子将持续推进技术研发，推出更加先进的数字化电厂解决方案。

　　但Tim Holt同时指出，电厂要普及数字化并非易事。风电和光伏电厂大多为近几年投产的发电装备，理念相对先进，设备上都有高度的传感器集成，很容易整合。而绝大多数煤电、燃气电厂运营周期已超过10年，这些电厂不仅控制系统老旧，电厂的子系统也非常多，且都来自不同的供应商，将这些传感器讯号整合起来将会是一个非常庞大的工程。与此同时，改造成本也是电厂首要考虑的事情，控制系统整体迁移的改造成本很高，且投资回收期长。“说服传统电力企业将大量存量资产数字化需要一个过程，现在可行性的方式是开展数字化试点，获取足够经验后再推广复制。”Tim Holt说。