智慧电力需先实现智能化

当前，日渐兴起的第四次工业革命将信息技术与工业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式。基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式的变革。国务院2015年印发的《中国制造2025》指出，要把结构调整作为建设制造强国的关键环节，大力发展先进制造业，改造提升传统产业。2016年，国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部联合印发《推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》和《中国制造2025-能源装备实施方案》，2018年，工业和信息化部、国家能源局等六部门印发《智能光伏产业发展行动计划(2018~2020年)》，推动能源产业向智能化、智慧化新形态发展。

智能化是基础

具体来看，《推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》指出，以改革创新为核心，以“互联网+”为手段，以智能化为基础，促进能源和信息深度融合。其中，在能源生产消费的智能化方面，鼓励建设智能风电场、智能光伏电站等，鼓励煤、油、气开采、加工及利用全链条智能化改造;在能源消费的智能化方面，涉及到智能工厂、智能家居、智能小区、智慧城市;在网络建设方面，以智能电网为基础，与热力管网、天然气管网、交通网络等多种类型网络互联互通协同控制。而《中国制造2025-能源装备实施方案》中，智能制造和智能运维贯穿至煤、电、油、气、核电、新能源、燃料电池、储能装备、电网等15个领域。《智能光伏产业发展行动计划(2018—2020年)》以构建智能光伏产业生态体系为目标，提升光伏产业智能制造水平，推动互联网、大数据、人工智能等与光伏产业深入融合，推动光伏系统从踏勘、设计、集成到运维的全流程智能管控。此外，与近几年火热开展的智慧城市相互关联的内容则集中在智能化电力、燃气、交通等民生改善方面。

从政策文件来看，实现智慧能源的前提是完成智能化改造。而这也正是能源行业现在正在建设的重点。

智慧电厂概念仍在探讨和热议中

当前，社会上有关数字化电厂、智能电厂、智慧电厂的讨论不绝于耳，但其定义与内涵却没有统一的标准。

中国自动化学会联合组织广东电科院、国网浙江电科院、国网河南省电科院、浙江能源技术研究院、上海明华电力技术工程公司等电力行业的知名单位于2016年编写的《智能电厂技术发展纲要》定义称，智能电厂指在广泛采用现代数字信息处理和通信技术基础上，集成智能传感与执行、智能控制和管理决策等技术，达到安全、高效、环保运行并与智能电网相互协调的发电厂。中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学5月举办的2018年智慧电厂(第一期)论坛上，中国能源研究会常务副理事长史玉波认为智慧电厂的本质是信息化与智能化技术在发电领域的高度发展与深度融合，主要体现在大数据、物联网、可视化、先进测量与智能控制等技术的系统化应用，其技术核心是信息融合与智能发电技术。中国工程院院士、华北电力大学原校长刘吉臻认为，智能发电的概念与特征是以发电过程的数字化、自动化、信息化、标准化为基础，以管控一体化、大数据、云计算、物联网为平台，集成智能传感与执行、智能管控与优化、智能管理与决策等技术，形成智能发电运行控制管理模式。智能发电的发展需经历由初级形态向高级形态、由局部应用到系统应用的历程;需要在基础理论、关键技术与工程应用方面取得突破;需要实现理论、技术与体制、机制的创新。中国能源建设集团有限公司科技信息部主任王聪生坦言，目前许多智慧电厂的建设都较多着眼于信息化、可视化、数字化、大数据等，但具备了这些条件，并非就代表着这个电厂具有了“智慧”，称为“智能电厂”则更为合适。上海外高桥第三发电厂副董事长、上海申能电力科技有限公司总经理冯伟忠称，着眼于信息化、数字化、网络化、大数据、智能化而建设的“智慧电厂”只能称之为“智能电厂”，而智慧电厂的建设离不开人，应充分利用人的智慧进行创新。

火电厂、水电站智能化的积极尝试

作为国内首家智慧电厂，大唐泰州2×200兆瓦燃气—蒸汽联合循环热电联产项目，在投入商业运营不到一年的时间里，成功打造出具有“状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升”5大功能，为当前国内电厂的建设探索出了一条新路径。大唐泰州热电智慧电厂是综合考虑电厂实际和“互联网+”的应用相结合的创新，其打造的智慧电厂以三维建模、“互联网+”、大数据、人员定位作为基础，集DCS、SIS、MIS、在线仿真、智慧管控于一体，通过一体化云平台覆盖全部业务管理，利用信息化手段联通各项职能，共集成多达30个业务系统，涵盖电厂生产、经营全部业务的一站式、一体化信息支撑。

华电集团山东公司莱州发电从基建期的全国首家三维数字化电厂，到生产运营管理平台再到二期智慧电厂建设，从智能供电、智能供热到将“互联网+”思维延伸配售电产业链……积极利用大数据、人工智能、云计算等新兴技术，与传统火电企业深度融合，将“互联网+”延伸到企业的每一处，打造华电集团数字化电厂的样板工程。

国家能源集团大渡河公司从2014年以来，加强顶层设计，抓实基础建设，推进项目落地，实现了企业基本要素的数字化感知、网络化传输、大数据处理和智能化应用，改造传统水电生产、建设、经营管理。一是推进标准化建设，打造数据“大感知”网络。二是推进网络化构建，提高数据“大传输”效率，构建了由局域网、广域网、卫星网、移动网组成的四大数据传输通道。三是推进互通化建设，构建数据“大存储”平台。四是推进集中化整合，提升数据“大计算”能力。五是推进智能化运用，提升数据“大分析”水平。六是不断完善决策指挥中心(决策脑)、本部专业数据中心(专业脑)、基层四大业务单元(单元脑)这“一中枢、多中心、四单元”的智慧管理体系，加强智慧工程、智慧电厂、智慧调度、智慧检修业务单元建设。

智能光伏先声夺人

智能光伏电站较早实现跨界的融合，并获得了广泛应用。2014年3月20日，业界第一个智能光伏电站现场会在格尔木召开，会上首次提出智能光伏电站概念，并指出智能光伏电站是行业的趋势和潮流。原国务院参事石定寰会上表示：“智能光伏是行业的趋势和潮流，已经获得很好应用，并取得重大成效。华为公司智能光伏解决方案融入了其在全世界领先的数字信息技术、4G无线技术、互联网技术以及核心芯片、软件等技术，使“互联网+光伏”落到了实处、得到了规模应用，使中国的光伏电站和通信行业一样走到了世界前列。”据悉，华为公司“智能光伏”理念，包括让电站数字化，实现光伏电站所有设备全面高精度数字化，设备可感知、可连接、可控制。通过数字化发电、数字化传输、数字化管理重新改造光伏电站，走向真正的智能化。这些技术包括通过大数据挖掘、分析实现故障预判、主动预防性运维提供了数据基础;使用智能无人机巡检，开发出智能光伏发电监控系统具有智能清洗预测、告警专家、就近匹配结合机器派单服务等功能。智能算法、智能诊断、智能融合，不仅使发电量提升了0.5~2%，更可提供故障预警与自诊断、运维团队绩效评估、资产与方案后评估、渔农业系统分析与控制。而时下最尖端的智能IV 诊断2.0，仅需一键启动25分钟就可完成百兆瓦电站所有组串扫描。

黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“黄河水电”)携手华为公司2014年底在全球率先建成的格尔木220兆瓦智能光伏电站和拉西瓦12兆瓦智能光伏电站，是最先让逆变器产品从“哑设备”变成了具有了感知功能并实现数字化表达的“电站子阵大脑”。通过采用4G无线系统、智能手持终端、手机APP软件等技术，实现了“集中监控、远程诊断、实时维护”，改变了传统光伏电站传统运维模式。格尔木智能光伏电站建成以来已有全世界超过300家公司慕名到电站考察学习。

目前，黄河水电建成了近200兆瓦智能光伏电站，并取得重大成效。中广核、三峡新能源、中民新能、协鑫、招商新能源、中利腾晖、京运通等企业光伏电站完成智能化转型。而此次发布的《智能光伏产业发展行动计划(2018—2020年)》更加明确了光伏产业今后自动化、信息化、智能化的发展方向。

此外，大数据也是至关重要的一项内容。据相关资料显示，2012年，美国电科院启动了智能电网大数据研究项目，研究在输配电上的大数据应用。美国太平洋燃气电力公司、加拿大的BCHydro等电力公司基于用户用电数据开展了大数据技术应用研究。C3-Energy与IBM合作开发，在2014年发布了针对智能电网的大数据分析系统。同年4月，Oracle提出了智能电网大数据公共数据模型，包含配电管理模型、断供管理模型、网络管理模型。在法国，基于大数据的用电采集应用，法国电力公司实现了电网监测、电网自动愈合、电网调度局部优化，可提供实时电价，实现可再生能源接入。在德国，德国E.ON电力公司基于大数据实现实时用电查询，除了电网状态监测、用户用电测量，还可将历史24个月电表数据存储并加密保护，提供实时用电消费计算及实时查询。在英国，英国国家电网公司完成了基于大数据的实时用电，可以呈现设备资产信息、设备运行数据、天气信息、腐蚀速率等用户用电测量等相关信息，并实现资产战略管理。在加拿大，加拿大BCHydro基于大数据的用户行为分析，实现了实时用电消费计算及呈现，客户用电模式分析及呈现，用电断供通知以及快速恢复，窃电检测及节能管理。