新基建時代燃煤智慧電廠建設與技術升級分析

張友功 田志強 宮元涵 潘偉 劉聰

摘要：燃煤發電是我國主要的發電方式之一，隨著全球經濟的快速發展和能源需求的不斷增長，燃煤電廠的建設和運營面臨著許多挑戰。其中，環境保護和能效問題日益突出，成為制約燃煤電廠發展的瓶頸。因此，探索燃煤電廠的智能化、高效化發展路徑，對于我國能源產業的高質量發展具有重要意義。文章針對新基建時代燃煤智慧電廠建設與技術升級進行了分析，以期能夠為相關人員提供參考。

關鍵詞：智慧電廠；建設方案；技術路線

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.022

中圖分類號：TM 621，TP 3? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編碼：1672-7274（2024）03-00-03

1? ?新基建時代燃煤智慧電廠建設的意義

首先，燃煤智慧電廠有助于提高能源利用效率。引入先進的技術和管理理念，實現對燃煤電廠的智能化改造，可以降低能源消耗，減少污染物排放量，提高發電效率。同時，燃煤智慧電廠還可以對煤炭資源進行更加精細化的開發和利用，充分發揮我國煤炭資源優勢，為經濟發展提供可靠的能源保障。其次，燃煤智慧電廠有助于推動我國電力行業的轉型升級[1]。在新基建背景下，電力行業正面臨從傳統能源向清潔能源轉型的挑戰。燃煤智慧電廠的建設，將有助于電力企業提高生產效率，降低成本，滿足環保要求，實現綠色可持續發展。此外，燃煤智慧電廠還可以與新能源電廠相互配合，形成多元化的能源供應體系，為我國電力行業的轉型升級提供有力的支持。再次，燃煤智慧電廠對于促進區域經濟發展具有重要作用。燃煤智慧電廠的建設，能夠為當地創造豐厚的經濟效益，帶動相關產業鏈的發展，提供眾多就業崗位。同時，燃煤智慧電廠能夠為當地提供穩定、可靠的電力供應，滿足當地生產生活用電需求，為區域經濟發展提供基礎設施保障。最后，燃煤智慧電廠有助于提升國家能源安全保障水平。在全球能源格局發生深刻變化的背景下，我國需要不斷提高能源自給率，確保能源安全。燃煤智慧電廠的建設，將有助于提升我國煤炭資源的利用效率，保障能源供應穩定，為國家能源安全提供有力支撐?？傊?，在新基建時代，燃煤智慧電廠建設具有重要的意義。它既有助于提高能源利用效率，推動電力行業轉型升級，促進區域經濟發展，也有助于提升國家能源安全保障水平。因此，我國應加大對燃煤智慧電廠建設的支持力度，推動燃煤電廠向更加高效、環保、智能的方向發展[2]。

2? ?新基建時代燃煤智慧電廠建設技術要求

（1）高效節能。燃煤智慧電廠需要采用先進的燃燒技術和鍋爐設計，以提高發電效率和降低能耗。通過優化供暖系統、回收余熱等措施，最大限度地利用能源資源。

（2）低污染物排放量。為了減少環境污染，燃煤智慧電廠應配備先進的脫硫、脫硝和除塵設備，有效控制二氧化硫、氮氧化物和顆粒物的排放量。同時，還應考慮采用超低排放技術來進一步減少污染物的排放量。

（3）安全可靠。在燃煤智慧電廠設計和建設過程中，必須充分考慮安全因素，確保設備運行安全可靠。這包括合理規劃布局、完善的安全監測系統、火災預防措施等。此外，還應建立健全應急預案和演練機制，以應對突發事件。

（4）智能化管理。燃煤智慧電廠需要借助先進的信息技術手段，實現設備運行狀態的實時監測、遠程控制和數據分析。通過物聯網、大數據等技術，進行設備故障預警、能源消耗分析等工作，提高運維效率和管理水平[3]。

（5）綠色可持續發展。在燃煤智慧電廠建設中，要充分考慮可持續發展的原則。推廣使用清潔能源替代傳統燃料，并加強廢棄物處理與資源回收利用。同時，在設計上應注重生態環境保護，減少土地占用和生態影響。

3? ?新基建時代燃煤智慧電廠建設的技 術路線

3.1 智慧管控一體化平臺

智慧管控一體化平臺可以提供對數據統一采集、處理、分析和存儲的能力。依托大數據技術提供的強大計算能力，完成從多種介質的數據采集匯聚工作，并且通過流式框架對數據進行數據解析、映射等泛化處理，然后結合關聯分析、可視化分析等技術實現數據分析模型的構建，實現對電廠數據的管理與挖掘分析，形成完備的數據分析能力，提供多個維度可視化的大數據分析結果，為智慧決策、智慧經營、智能安全等全部應用提供有效支撐。智慧管控一體化平臺要充分考慮系統的安全性、實時性、可靠性、開放性、擴展性和易維護性，具有友好的使用界面和靈活的配置界面，數據應具備安全可靠的備份手段，組態設計、軟硬件選型應遵從經濟實用、安全可靠、通用性強及可擴充的原則?？刹捎瞄_放式體系結構和分布式系統設計，滿足企業信息綜合應用的要求，以電廠業務為驅動，滿足各專業模型對數據的需求，具備高可用性，數據可靠、準確，滿足企業對數據精度的要求，整合分散數據，消除信息孤島[4]。

3.2 移動App應用

智慧電廠要部署移動應用功能，實現移動應用與應用系統間的信息交互和傳遞，兼容鴻蒙、安卓、iOS、Windows Mobile等主流移動終端，實現移動終端設備、安全接入的統一管理。通過移動應用、提煉關鍵和重要信息，讓各級管理人員、現場工作人員可以隨時隨地通過手機、平板電腦進行數據查看與工作提醒，增強工作的及時性和便利性。移動應用應支持豐富的圖形展現，支持離線數據，將分析結果展現在移動端上。移動App數量應滿足買方現場實際需求，由賣方負責定制開發。

3.3 智能巡檢機器人

智慧電廠可通過機器人智能巡點檢平臺，實現機器人視覺檢測、紅外測溫、遠程控制、智能分析、缺陷管理、閘刀和開關狀態判別、微氣象數據采集分析及自主充電等功能的應用，輔助運維人員開展例行巡檢等工作?？筛鶕C器人的特點，增加巡視深度，擴大巡視范圍，加強后臺管理。應考慮機器人通道、表計等，加強數據分析和管理，強化機器人本身的智能分析和后臺分析。機器人巡檢系統為綜合的巡點檢平臺，可根據需求選配不同的功能和內容，實現儀表數據識別讀取、設備溫度測量、跑冒滴漏檢測識別、設備狀態監測識別、設備外觀識別等功能，對讀取和識別的數據進行分析處理，完成相關的信息預警、報送等。機器人巡檢系統應建設平臺系統，用于數據的處理和分析，將機器人巡檢平臺集成至智慧管控一體化平臺[5]。戶外安裝的機器人應考慮防護問題，建設機器人防護基礎設施，避免其長時間暴露在戶外高溫環境，以保護設備不損壞。機器人充電屋/樁應建在安全區內，滿足機器人充電的需求。機器人可采用5G基站進行信號傳輸，在巡檢區域內設置基站，基站之間采用光纖進行連接，實現信號傳輸?？赏ㄟ^紅外熱成像儀對巡檢路徑中設備測溫，以不同顏色表征設備的溫度分布，實時顯示畫面中的極限溫度值，對火災或設備溫度異常升高等情況進行報警?？赏ㄟ^避障傳感器，有效提高機器人行走過程的安全性能。機器人巡檢系統要與智能巡點檢平臺配合，合理分配巡檢區域，進行巡檢計劃的制定，避免重復巡檢區域造成資源浪費。巡檢機器人可采用激光雷達傳感器與四驅底盤結合實現巡檢裝置自主導航和智能避障，在移動平臺上搭載紅外激光探頭、高分辨率的拾音器、高清攝像機等，對生產現場的設備、管道進行識別和檢測，實現自動巡檢功能，部分替代人工巡檢，減少人工巡檢次數，降低危險區域人員事故隱患。巡檢機器人應按照規定路線進行信息采集，通過5G網絡傳送回服務器，并對其圖像進行處理，判斷設備、管道是否存在漏水、漏汽、冒白煙等問題；應對紅外攝像頭采集的溫度信息進行處理，判斷是否有超溫現象，并實時報告給平臺服務器。用戶可以定義巡檢路線。巡檢機器人可根據新的巡檢路徑進行巡視，自動采集新路線周圍的設備、管道數據，并存儲進數據庫。服務器同時對這些新數據進行實時處理，用戶可在三維可視化平臺的拾取模型進行數據查詢。

3.4 智能巡檢無人機

在新基建時代的燃煤智慧電廠建設中，智能巡檢無人機技術發揮著越來越重要的作用。智能巡檢無人機具有高效、安全、環保等優點，可有效提高電廠設備的運行效率和安全性，降低運維成本。無人機可以在短時間內完成對電廠設備的巡檢任務，實時掌握設備運行狀態，發現問題及時進行處理。與傳統人工巡檢相比，無人機巡檢不僅提高了巡檢效率，還降低了巡檢人員的工作強度和風險。無人機可以對電廠設備進行高頻次的巡檢，確保設備安全運行。在發生故障時，無人機可以快速響應，提供實時數據，便于決策者及時采取措施，降低事故損失。無人機巡檢能夠避免傳統人工巡檢方式對環境的破壞，減少對生態的影響。同時，無人機巡檢可以降低人為因素對巡檢結果的影響，提高巡檢數據的準確性[6]。在燃煤智慧電廠建設中，智能巡檢無人機技術需要與其他先進技術相結合，如人工智能、大數據、物聯網等。通過將這些技術相互融合，實現對電廠設備的全面感知、智能分析、自適應調整和優化，從而提高電廠的運行效率、安全性和環保水平。

3.5 5G網絡+移動巡點檢系統

實現巡檢過程與三維可視化、人員定位、門禁、視頻等系統的結合可保障巡檢過程中的人員安全與巡檢全過程可視。巡檢人員可使用智能終端，運用先進的人員、設備定位技術，廠區設備三維可視化技術，全廠5G網絡覆蓋及二維碼識別技術，對巡檢設備進行快捷高效的數據采集。數據采集完畢后與一體化平臺進行交互，主動分析巡檢過程中的設備安全隱患，將異常信息推送給運行人員以及專家進行分析。經分析人員確認后，形成檢修工單，最終完成發現問題—分析問題—檢修一體化的協同作業。移動巡點檢系統可通過巡檢任務智能編制、路線智能規劃、巡檢質量智能跟蹤、巡檢數據智能分析、報告智能創建等流程，結合先進的機器人巡檢技術，構建智能化的巡點檢體系，將巡檢工作自動化、標準化、規范化和流程化。同時實現與智能檔案系統的數據交互，確保調用數據及資料的準確性。移動巡檢的目的主要體現在以下兩個方面：一方面使生產巡回檢查規范化，防止巡檢流于形式，便于巡檢工作高效落實；另一方面提高巡檢效率，保證巡檢信息的及時性、可靠性、可用性，提高運行人員準確、高效發現設備隱患的能力。移動巡檢的應用能夠保障設備正常運行，減少故障；盡早發現設備設施存在的隱患，及時進行整改，做到“早發現、早處理”，預防事故的發生，確保生產安全穩定運行。移動巡點檢系統與人員定位、三維可視化、二維碼、移動應用等系統相結合，能夠實時查看巡檢人員位置信息，現場調取設備運行工況信息，主動推送巡檢人員周邊安全信息等。

3.6 信息安全防護

安全保障體系的建設，除了要滿足系統安全可靠運行的需求，還必須符合國家相關法律要求，同時基于智慧電廠系統的特點，按照分區分域的原則進行安全控制，同時建設標準應遵循“網絡專用、安全分區、橫向隔離、縱向加密”的安全防護準則。針對智慧電廠中關鍵信息基礎設施，基于其自身業務特點及網絡特殊性，需要在等級保護的基礎上實行重點保護。在已經建設的工控信息安全防護和隨MIS建設的信息系統安全防護的基礎上，針對智慧電廠建設內容如移動應用、智能安全、5G專網等帶來的新的安全防護需求，增加網絡安全防護產品。

4? ?結束語

總之，燃煤智慧電廠建設與技術升級是新基建時代的重要舉措之一，可以提高燃煤電廠的運行效率和管理水平，同時也可以實現煤炭資源的可持續發展和環保效益。未來，需要進一步加強對燃煤智慧電廠建設與技術升級的研究和實踐，為探索智慧電廠建設做出更大的貢獻。

參考文獻

[1] 王成明，付豪，周強，等．孤山航電樞紐工程運維期智慧電廠建設總體規劃[J]．水利水電快報，2023（6）：53-57.

[2] 田景奇，馮樹臣，方志寧，等．大型能源集團智能電站與智慧企業建設路徑分析[J]．能源科技，2023（1）：3-8.

[3] 覃柳．淺談數字化工業電視系統在巖灘電廠智慧企業建設的應用[J]．大眾科技，2022（10）：21-24.

[4] 張暉，張勝，何云峰，等．火力發電企業智慧電廠建設探索與實踐[J]．湖北電力，2022（2）：104-113.

[5] 靳帥．基于智能自主、人機協同愿景下的智慧電廠建設研究與實踐[J]．水電與新能源，2022（1）：63-65.

[6] 李霄飛，朱梓傲．火力發電廠智慧電廠實施方案的探索與研究[J]．科技與創新，2021（13）：1-3.