火力发电厂信息化建设模型初探

2013-11-28 10:31:19 电力信息化　点击量：评论 (0)

[摘要] 通过对近年来火电厂信息化建设的基本规律的研究和总结,以协同管理成就效益，整合应用创造价值为指导。用CIMS理论来设计电厂信息建设的体系结构,在火电厂先进控制系统、安全高效的网络平台和开放数

[摘要] 通过对近年来火电厂信息化建设的基本规律的研究和总结,以 “协同管理成就效益，整合应用创造价值”为指导。用CIMS理论来设计电厂信息建设的体系结构,在火电厂先进控制系统、安全高效的网络平台和开放数据库平台基础上,结合目前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，用ERP管理思想和信息技术对经营和生产管理系统进行全面设计,使信息技术与电力工业技术、现代管理技术有机融合,全面提升生产技术和经营管理水平,增强电厂竞争力。

[关键词] SIS；管控一体化；信息数据整合；信息一体化管理

1火电厂信息化现状分析

火电厂正面临着前所未有的深刻变化:厂网分离、电力市场化步伐加快、发电集团业务流程重组、电力供应紧张、煤炭价格不断上涨…，这些变化逐步改变了发电厂经营运作模式；另一方面，新技术不断涌现并迅速应用于发电厂,如DCS技术、NCS技术、EAM技术等。市场对火电厂生产过程的稳定、可靠、安全提出更高的要求，目前火电厂生产控制系统相对企业管理系统更完善，应用效果也明显。

但是，目前火电厂的生产自动化系统与管理信息系统处于相互分离状态，彼此不能有效结合，不能实现管控一体化，数据信息不能集成共享，不利于实现企业的综合管理。此外由于缺乏总体数据规划、数据整合。特别是火电厂的生产实时信息，如DCS、 NCS、SIS信息不能充分地为MIS所用，不能为决策和数据挖掘服务。企业信息化应用大多处于业务处理层面，信息系统实现了信息记录、信息统计和报表统计，而对于优化设计、生产组织、协同商务等应用尚未涉及，在企业信息资源管理、数据管理方面还未能建立起商业智能分析系统进行信息增值利用，不能为企业综合管理与决策提供有效的支持。火电厂在综合管理系统应用方面的滞后状态严重制约了企业管理水平的提升与竞争力的提高，火电厂需要大力推进管理信息化的进程，加强生产控制自动化化与管理信息化的结合，实现信息一体化。

火电厂信息化建设包括从生产控制自动化、管理信息化到综合决策信息化的各个层面。火电厂信息化建设需突破现有层次，向综合决策支持转变。第一，信息化观念由重视生产自动化向重视管理信息化转变；第二，应用模式由管控分离向信息一体化转变，即实现生产实时信息与管理信息的集成；第三，应用架构由分散应用向整合应用转变，即从部门级单项应用到企业级涵盖生产、营销及财务、人事、设备等环节的整体应用；第四，数据管理由分散管理向集中管理转变，形成信息共享、增值的机制；第四，系统模式由C/S架构向B/S+C/S架构转变，适应企业业务处理和经营运作快捷化、实时化的要求；第五，实施模式由“用户-供应商”模式向“用户-咨询/监理商-供应商”模式转变，保证企业信息化切实从用户需求出发，控制信息化建设的质量和风险。以信息化带动管理创新，以管理创新促进信息化，实现火电厂价值链的协同化运作，以整合化的系统应用为目标，实现信息化建设，促进信息化的价值实现，推动火电厂综合竞争力的提升。

信息化建设恒定式：知识资本=能力X激情。知识管理、企业管理和电子商务是企业发展的三大功能，信息化建设可以推动企业在知识管理、企业经营和电子商务等诸多方面的提高，从而推动企业的管理和发展。信息化建设是一种新型信息管理系统，更是一场对企业现有的组织结构、管理观念、管理方式等管理系统的革命性变革，已经超越了企业本身固有的框架和模式，就像ISO9000一样，是一种基于企业价值链而建立起来的系统而规范的管理体系，体现为企业获得持续发展的系统运作能力和新的竞争优势。信息化建设的核心是业务流程重组，优化企业价值链。

2信息化建设结构层次分析

信息化模型应具有四个层次,两个支持系统的信息化模型层次结构模型。四个层次分别是生产现场控制层、管控一体化层、生产管理层、经营决策层,两个支持系统是数据库支持系统和计算机网络支持系统。其系统结构：上层是生产经营管理层，构架在火电厂ERP管理系统上，外挂电子商务交易系统，主要为火电厂高层提供决策依据。中层是生产管理层，构架在厂级信息监控系统上，为火电厂生产过程如机组负荷分配、机组性能诊断与分析、设备维护等提供决策依据。下层是生产过程控制层，构架在经典的DCS、DEH、NCS系统上，用于火电厂生产过程的控制和调节。底层是生产设备，由常规的生产主、辅设备以及监测控制仪表等组成，是火电厂生产流程的基本单元。

2．1第一层生产现场控制层

该层是指生产过程的数据采集和直接控制,包括单元机组DCS、DEH、辅机、水处理、输煤、除灰(渣、尘)等辅助设备的控制系统。目前技术的发展是以现场总线为代表的先进控制系统以及DCS系统机、炉、电的一体化。该层属于生产范畴，直接与生产设备关联，现在一般都随着设备直接集成，主要提供设备的运行实时信息，属于生产基础数据提供层，是其他三层的基础。

2．2第二层：管控一体化层

该系统即为厂级监控系统(SIS)和煤质在线监测、智能化煤场、优化燃烧、故障诊断等各种机组性能优化的高级应用软件,它完成厂级生产过程的监控，结合管理层的信息,对控制系统和机组性能进行整体优化和分析,为过程控制层提供操作指导,该层是管理和控制之间联系的桥梁。该层对直接控制区提供的生产基础数据进行实时的采集，然后对采集到的数据进行显示、统计、分析和保存，结合生产管理层和决策层所下达的控制信息，反馈到直接控制区，控制生产，同时为生产管理层和决策层提供所需的分析、统计信息。

2．3第三层：生产管理层

该系统体现火电厂资源计划系统（ERP），以安全、经济运行管理为重点，以设备检修为基础,以完成发电量为目标,以企业资产管理为主线（包括实时数据、技术监督、设备可靠性管理、质量、环境、安全职业卫生三标一体化等）来优化火电厂的机组性能指标，整合生产计划和策略,为协调发电厂的高效运转提供信息,实现全厂的安全、高效、经济运行，优化火电厂的生产计划和策略,协调各个部门的运转,实现全厂的安全、高效、经济运行，该层是信息化火电厂管理的基石。该层从经营决策层获取经营指标信息来制定相关的生产计划，并加以实施，同时为SIS层提供控制指导信息。该层是信息化火电厂管理的基石。

2．4第四层：经营决策层

该层主要体现为经营管理和商业化运营、电子商务物资交易系统（ERP扩充）。以综合计划管理为主线、以全面预算和成本管理为核心，以物资管理、燃料管理为基础、人事管理以及OA等系统为辅助手段，提高实时成本计算速度，满足商业化运营管理需求。用全面预算来预测火电厂的各项经济指标和费用指标，通过事前预算计划的编制、事中计划实施过程的控制以及事后的总结分析和考核来实现生产经营的闭环管理，确保火电厂的运营规范化、科学化和效益化；通过商业化运营提供竞争上网电价报价和辅助决策功能，通过对实时生产成本的运算，使得报价更具有准确和及时性。该层是信息化火电厂的系统入口和决策枢纽。

2．5支持系统一：数据库支持系统

以关系数据库和实时数据库为基础的面向数据主题的火电厂数据仓库构成了信息化火电厂的数据库支持系统和技术支撑平台，火电厂数据仓库以对火电厂各类数据进行分析、提炼、集成,为火电厂的分析和决策提供支持。

2．6 支持系统二：计算机网络支持系统

以ATM和千兆以太网为代表的先进组网技术,结合系统-网络-终端三级安全策略、目录管理统一认证等先进技术,构成了信息化火电厂的计算机网络支持系统。

3 信息化建设模型分析：

3．1厂级监控信息系统(SIS)

根据《火力发电厂设计技术规程》(DL5000——2000)中规定，当电厂规划容量为1200MW及以上，单机容量为300MW及以上时可设置厂级实时监控系统。同时又要求电厂信息系统的配置应由各独立发电公司根据实际需要及技术发展的可行性总体规划后分步实施。这说明SIS目前还远未成熟。为全厂提供一套冗余的、能综合机组、辅助车间有关的实时信息并对各机组、辅助系统的运行提供优化分析、在线运行指导的厂级监控信息系统（SIS），它应与各机组的DCS、DEH、外围辅控以及公用系统的自动化控制系统有机的联系在一起，并与火电厂管理信息系统（ERP）有通讯接口。

厂级监控系统（SIS）的主要功能包括实时数据采集、处理和监视、厂级性能计算和分析等功能。并为厂级管理信息系统（MIS）的生产运行管理提供充分的实时数据和分析资料。具体功能如下：

全厂各生产系统实时信息显示，过程信息统计分析并生成各类生产报表为厂级生产管理人员提供全厂各生产系统实时信息，如显示锅炉、汽机、发变组及辅助生产系统的设备运行工况、主要参数、各项指标以及工艺系统图等。

通过对大量影响机组安全运行和经济性能指标的主要过程参数和设备状态的实时数据及历史数据的统计计算，提供丰富的数据源及分析方法和手段，并能生成各职能部门需要的生产、经济指标的统计报表等。为厂级生产管理人员决策提供支持。

在线计算整个联合循环机组的各种效率、损耗（燃料、水、电、热耗等）及性能参数等。对数据进行分析，为用户提供成本核算依据和数据。并利用性能计算的期望值与计算值进行比较，确定机组运行在最佳状态并分析出偏差产生的原因和改进措施。

厂级监控系统主要包括生产过程监控模型和各种机组性能优化的高级应用软件（如煤质在线监测、智能化煤场、优化燃烧、故障诊断系统）。

3．2发电厂资源计划（ERP）系统

火电厂ERP系统，是基于敏捷供需链管理思想的企业资源计划系统（ERP），它是在MRPII（制造资源计划）系统基础上发展起来的。它除了对火电厂内部制造资源（燃料、物资、设备、人力、资金、信息）运用MRP算法进行全面规划和优化控制外，还通过计算机网络把火电厂生产经营过程的合作伙伴，如供应商、电网、大客户等等的资源和能力集成起来，充分调动火电厂所有可利用的资源，把火电厂之间的竞争转化为供应链之间的竞争。

在管理思想上，火电厂ERP 是以国外先进、成熟的ERP管理思想为核心，与中国电力行业的实际情况相结合。其目标是优化、计划火电厂的所有资源，降低火电厂生产、运行成本，提高火电厂的综合竞争力。其核心是对火电厂供应链的管理，一方面强调建立燃料及设备供应商、发火电厂与电网之间新的战略伙伴关系，强化市场、经营、营销，使火电厂能够快速响应市场；另一方面强调火电厂业务流程与工作流，通过工作流，将火电厂的人、财、物、资金、信息有效的与生产集成，支持火电厂业务过程重组。这使得企业的物流、信息流与资金流更加有机地集成，能更好地支持火电厂经营管理各方面的集成；将给火电厂带来更广泛、更长远的经济效益与社会效益。

系统的另一个重要思想是引入“全面生产维护”的思想，通过加强对设备运行状态的监控（包括应用设备可靠性分析、状态监测及故障诊断技术），实行全面预防性检修，合理控制设备维护、检修费用；系统通过充分利用火电厂生产运行实时数据，实现对机组安全性能与经济性能的实时分析与预测。通过“全面生产维护”和机组性能的实时分析与预测，使系统真正能够支持状态检修、支持竞价上网。

在发电厂管理模式上：以全面预算为龙头，以综合计划为主线，以物资燃料为基础，以安全生产为重点，进行整个价值链的平衡调整与控制；通过一体化管理体系建立每个价值链的闭环标准业务流程；通过工作流平台“推动”整个业务沿着标准流程顺利进行；通过计算机网络将发电厂、用户、供应商、母公司及其他职能机构集成起来，完成信息流、物流、人力流和资金流的有效转移与优化；借助IT技术，将供应链管理、渠道管理、客户关系管理等先进的管理思想转变成为现实中可实施应用的计算机软件系统，并通过系统的实施应用自然实现全面预算管理、一体化管理和全面绩效考评管理。

火电厂ERP产品实现对火电厂内外部资源的统一管理，从功能上分为生产、经营、办公自动化、实时数据管理等四个板块，共20多个业务功能模块。

在实现技术上，它是采用“过程集成”的开发技术与先进的计算机实现技术而研制开发的新一代专业面向火电厂管理的、集成化的软件系统。该系统将成熟的C/S体系结构与先进的B/S体系结构相结合，综合应用计算机领域的最新技术如：多数据库集成、第四代语言及辅助工具数据仓库及数据挖掘技术，是火电厂管理信息系统的一个重大突破。

发电厂ERP系统基于敏捷供需链管理思想，运用工作流技术，以火电厂物流、信息流、资金流、增值流的同步集成为基础，结合中国电力系统的现状与改革发展趋势，以知识管理为核心，以设备、项目、图档、预算、经营、体系、燃料、人力资源、供应链等九大知识库为支撑，将全面预算管理、全面绩效考核、全面资产维护、全面质量、环境管理、职业安全健康等六大管理体系和发电厂各业务流程紧密融合，充分利用火电厂的生产实时数据仓库与经营管理实时数据仓库，以优化火电厂所有内外部资源的计划与控制，降低火电厂运营成本，提升火电厂的综合竞争力，是专业面向中国发电厂的知识型资源计划管理系统，

4 信息化建设系统特点

新一代的信息化火电厂主要特征表现在四个方面，第一、除了火电厂常规的主辅设备、检测控制仪器仪表外，还配备了特殊的生产工艺过程（如脱硫生产过程）、特种检测控制分析仪表以及先进的监控系统；第二、将管理放在首位，通过科学的管理思想、方法来提升火电厂的运营能力；第三、实现了生产的安全性、经济性，同时也实现了污染物的零排放或达标排放；第四、人均产值高、人员配置少。

系统特点如下：

1、采用CIMS/ERP的哲理,系统的设计思想和层次结构具有理论的严密性和实际可操作性；

2、采用动态企业建模技术,软件重构技术,面向对象技术设计的系统可保证火电厂的运作流程变化后的系统适应性；

3、强大的系统配置工具(包括系统建模工具,模型仿真工具,实施工具)可使系统快速实施,并保证系统有良好的扩展性和软件模块的可重用性；

4、可行的优化算法可使企业的各个系统在仿真优化的前提下按最佳方案运行,从而保证了系统的先进性和可靠性；

5、先进的组网技术和信息平台为系统的稳定运行提供了可靠支撑；

6、采用三级客户机/服务器（C/S）结构和浏览器/服务器（B/S）结构，采用瘦客户端，建立处理逻辑规则的中间层，提高整个软件的可维护性及对异构数据库的适应性。

7、先进的数据仓库和数据挖掘技术能自动地进行挖掘分析工作，剖析任意层面数据的内在联系，最终确定发电厂在电力市场竞争中的发展趋势和规律。

5 结束语

在电厂信息化建设方面，以ERP的大思路，融合了电厂生产特点开展信息化体系建设是重点； SIS建设相当关键，只有全面详细的实时数据采集和大量历史数据的保存，才能满足二次开发的需要。应围绕数据信息整合应用的研究与开发，以期通过新的技术与管理手段，进一步实现节能降耗、提高企业整体竞争力。

管控一体化，是电厂信息建设解决方案的必要阶段。勿庸置疑，随着电厂管控一体化的完整实施，将使电厂的安全稳定、经济环保、科学管理水平跨上新的台阶。

[参考文献]：