靳 帥

(國能大渡河枕頭壩發(fā)電有限公司，四川 樂山 614700)

隨著我國經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)，電力行業(yè)面臨產(chǎn)能過剩，發(fā)電市場進(jìn)入“雙降雙低”通道的新形勢，傳統(tǒng)注重規(guī)模效益的發(fā)展方式陷入瓶頸。但機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的涌現(xiàn)，給傳統(tǒng)電力企業(yè)帶來了新技術(shù)與生產(chǎn)、管理深度融合的契機(jī)。在此背景下，國家能源集團(tuán)大渡河公司結(jié)合水電企業(yè)特點(diǎn)，在智慧企業(yè)體系框架下提出包括智慧電廠、智慧檢修、智慧調(diào)度、智慧工程四大業(yè)務(wù)單元的建設(shè)思路。國能大渡河枕頭壩發(fā)電有限公司(簡稱“枕頭壩公司”)負(fù)責(zé)枕頭壩水電站的運(yùn)營、管理，是大渡河公司智能自主電站建設(shè)的首批試點(diǎn)單位，在電力生產(chǎn)及業(yè)務(wù)管理過程中開展了大量的探索與研究，本文對枕頭壩公司智能自主智慧電廠建設(shè)背景、涵義特征、總體思路、實(shí)踐成果、管理模式思考等內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。

1 建設(shè)背景

近年來，大渡河公司大力推動智慧企業(yè)建設(shè)，根據(jù)大渡河流域梯級水電站群的特點(diǎn)，提出了以“智能自主、人機(jī)協(xié)同”為目標(biāo)，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，將先進(jìn)數(shù)字科技與電廠生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行深度融合，并以生產(chǎn)革新帶動管理革新，實(shí)現(xiàn)“三化融合”(信息化，管理化及管理現(xiàn)代化的深度融合)，推進(jìn)新一代智慧電廠建設(shè)[1]。

枕頭壩水電站是大渡河干流水電梯級規(guī)劃的第19個梯級，作為大渡河流域梯級的重要一環(huán)，枕頭壩公司積極響應(yīng)大渡河公司全面建設(shè)智慧電廠要求，結(jié)合電站累積多年的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，依托前期在信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面打下的良好基礎(chǔ)，進(jìn)一步展開數(shù)字化和智能化相關(guān)改造升級，全面提升電廠的生產(chǎn)運(yùn)行效率，同時探索以數(shù)字驅(qū)動管理變革，全面提升經(jīng)營管理水平，逐步落實(shí)智慧電廠建設(shè)要求。

2 總體思路

智慧電廠是以風(fēng)險自動識別、設(shè)備智能運(yùn)維，系統(tǒng)智能聯(lián)動為目標(biāo)，將信息技術(shù)與電廠運(yùn)行管理深度融合，通過打造智能數(shù)據(jù)中心、電廠智能管控和決策指揮平臺，實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)驅(qū)動的自動預(yù)判、自主決策、自我演進(jìn)的柔性組織形態(tài)和新型電廠管理模式[2]。按照該目標(biāo)，枕頭壩公司經(jīng)過不斷研究論證，制定了枕頭壩智慧電廠的全面規(guī)劃建設(shè)方案，涵蓋了從頂層設(shè)計到實(shí)施路徑的總體思路。

2.1 依托理論框架，擬定智慧電廠建設(shè)思路

運(yùn)用智慧企業(yè)理論及智慧基因改造工程模型，以智慧電廠藍(lán)圖為框架，擬定出智慧電廠建設(shè)的規(guī)劃思路。

第一步，梳理業(yè)務(wù)痛點(diǎn)及需求，運(yùn)用智慧企業(yè)建設(shè)方法論，按照不同場景分別設(shè)計智慧業(yè)務(wù)能力，從“痛點(diǎn)及需求”角度出發(fā)設(shè)計“智慧業(yè)務(wù)能力點(diǎn)”；第二步，以“智慧業(yè)務(wù)能力點(diǎn)”全覆蓋為目標(biāo)，將“智慧業(yè)務(wù)能力點(diǎn)”一一對應(yīng)至系統(tǒng)或智能裝備，梳理出智能系統(tǒng)清單；第三步，將待建智能化系統(tǒng)清單轉(zhuǎn)化為項目實(shí)施清單，并制定項目投資計劃，通過項目的落地實(shí)施實(shí)現(xiàn)智慧業(yè)務(wù)能力點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

2.2 根據(jù)需求痛點(diǎn)，設(shè)計智慧電廠業(yè)務(wù)能力點(diǎn)

基于電力生產(chǎn)中的業(yè)務(wù)實(shí)際痛點(diǎn)需求，將枕頭壩電廠智慧業(yè)務(wù)能力劃分為五層，從基礎(chǔ)往上依次為：設(shè)備智能層、系統(tǒng)智能層、作業(yè)智能層、生產(chǎn)智能層、電廠管理層。

設(shè)備智能層對應(yīng)智慧業(yè)務(wù)能力的“泛在感知”場景，主要包含實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)感知和自主運(yùn)行的能力。

系統(tǒng)智能層對應(yīng)智慧業(yè)務(wù)能力的“數(shù)字孿生”和“多系統(tǒng)聯(lián)動”場景，通過各種數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)控制單元的智能化升級，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)之間聯(lián)動控制，構(gòu)建基于設(shè)備機(jī)理的數(shù)字孿生云端電廠。

作業(yè)智能層對應(yīng)智慧業(yè)務(wù)能力的“無人巡檢”、“智能操作”、“智能作業(yè)輔助”三大場景，實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)行監(jiān)盤、巡檢、操作、定期輪換/試驗(yàn)、消缺、檢修、事故處理及作業(yè)現(xiàn)場智能化管理等作業(yè)行為的智能化。

生產(chǎn)智能層對應(yīng)智慧業(yè)務(wù)能力的“安全風(fēng)險管理”和“智能生產(chǎn)管理”場景，對設(shè)備管理、檢修管理、缺陷管理、安全風(fēng)險管理、備品備件及工器具管理等生產(chǎn)管理活動提供智能化支持。

電廠管理層對應(yīng)智慧業(yè)務(wù)能力的“電廠駕駛艙”場景，基于領(lǐng)導(dǎo)層的視野，實(shí)現(xiàn)智慧電廠的宏觀態(tài)勢整體管控能力，其核心包括生產(chǎn)態(tài)勢管理、所有安全生產(chǎn)風(fēng)險的集中管控，以及應(yīng)急指揮的一體化管控能力。

2.3 按照階段目標(biāo)，規(guī)劃業(yè)務(wù)能力落地路徑

結(jié)合枕頭壩電站實(shí)際情況，將智慧電廠建設(shè)劃分為三個階段。根據(jù)階段目標(biāo)，結(jié)合項目實(shí)施難度及需求優(yōu)先級，按照“急用優(yōu)先、基礎(chǔ)先行”，“分期實(shí)施、先易后難”，“推廣典型、打造亮點(diǎn)”的原則，分步進(jìn)行智慧業(yè)務(wù)能力對應(yīng)項目的建設(shè)及升級。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)全面感知、全面互聯(lián)，形成電廠數(shù)據(jù)中心；智能化運(yùn)營階段，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智能化、系統(tǒng)集成聯(lián)動，促使電廠運(yùn)行更加智能化；智慧化管理階段，實(shí)現(xiàn)數(shù)字驅(qū)動管理、人機(jī)系統(tǒng)作業(yè)、智能輔助決策等目標(biāo)。

3 實(shí)踐成果

依托于智慧電廠建設(shè)規(guī)劃方案，枕頭壩逐步開展了具體項目的實(shí)施。通過建設(shè)和不斷完善多個場景下的智能自主平臺，逐步將傳統(tǒng)的作業(yè)人員從簡單重復(fù)勞動中解放出來，轉(zhuǎn)向開展數(shù)據(jù)分析、故障決策庫制定等附加值較高的工作，為電力生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更充分的保障。

3.1 安全管控方面

智能安全風(fēng)險管控平臺主要為安全監(jiān)察工作提供智能支持，將傳統(tǒng)的依靠人工現(xiàn)場檢查的方式轉(zhuǎn)換為基于數(shù)據(jù)管理的智能監(jiān)察方式。通過安全風(fēng)險智能管控系統(tǒng)(智能安全帽)輔助安全管理人員及時全面把控安全生產(chǎn)態(tài)勢及危險因素，支撐安全管理策略制定[3]，有效提升了安全管理水平，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場人員作業(yè)全過程監(jiān)控及預(yù)警提醒，建成投運(yùn)的智能鑰匙和智能安柜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對防誤操作和設(shè)備管理的閉環(huán)；智能安全帽系統(tǒng)與安全風(fēng)險管控數(shù)據(jù)中心的聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場安全風(fēng)險的全面感知及動態(tài)管理，提升電廠的本質(zhì)安全管理水平。

3.2 設(shè)備管控方面

通過建設(shè)綜合數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全廠數(shù)據(jù)的匯聚，歸整上送大渡河公司“云平臺”[4]數(shù)據(jù)2萬余項；開發(fā)了36類智能運(yùn)行分析報表，實(shí)現(xiàn)自動抄錄、自主分析，工作效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大幅提升；開發(fā)了每日電量和水情信息自動發(fā)送功能，解決了人工手動抄錄、計算、編輯、發(fā)送問題，切實(shí)減輕了一線員工的工作負(fù)擔(dān)；實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)聯(lián)動功能，在設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)行情況時自動聯(lián)動相關(guān)設(shè)備，避免事故擴(kuò)大，提升了設(shè)備智能自主水平。

3.3 運(yùn)行管控方面

積極開展智能自主巡檢平臺的建設(shè)研究，目前已投運(yùn)的智能巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對發(fā)電機(jī)層和電氣夾層的561個巡檢點(diǎn)位的定期巡回，全站單次巡回時間減少40 min，常規(guī)巡檢項目減少67%，有效降低了運(yùn)行人員日常工作量；正在研究的基于計算機(jī)視覺的水電管路、一次設(shè)備缺陷智能識別系統(tǒng)將進(jìn)一步提升自主巡檢能力；同時利用了工業(yè)電視系統(tǒng)輔助現(xiàn)場設(shè)備巡檢，及時全面掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。

3.4 智能控制方面

當(dāng)前大部分的操作由系統(tǒng)自動完成或人在上位機(jī)一鍵操作完成，但仍有部分操作需要人在現(xiàn)場完成。未來在符合電力安全生產(chǎn)規(guī)范的前提下，將逐步改造現(xiàn)有人工操作場景，實(shí)現(xiàn)全場景上位機(jī)一鍵操作；同時在條件允許下，通過視頻分析手段替代人工現(xiàn)場確認(rèn)操作。

1)魚道智能自主控制。獨(dú)立研發(fā)并投運(yùn)的魚道閘門控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了庫區(qū)水位與魚道出口閘門自動聯(lián)調(diào)，為魚類生態(tài)安全提供了充分保障；通過魚道控制系統(tǒng)與廠內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離通信及交互，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自主運(yùn)行和智能感知，極大地減輕了重復(fù)性人工工作[5]。

2)泄洪閘應(yīng)急自動控制。針對電站大流量、小庫容、生態(tài)環(huán)保要求高的特點(diǎn)，建設(shè)了具有下游河道生態(tài)安全防護(hù)功能的泄洪閘應(yīng)急控制系統(tǒng)。通過建立徑流式水電站閘門應(yīng)急控制數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)了庫區(qū)水位大變幅、負(fù)荷突變和系統(tǒng)失電后的自動應(yīng)急響應(yīng)，保障了下游河道的生態(tài)安全[6]；研發(fā)了泄洪預(yù)警廣播聯(lián)動功能，為下游人民群眾生命財產(chǎn)安全提供保障。項目成果先后獲得中國電力建設(shè)協(xié)會科技進(jìn)步三等獎和2020年電力行業(yè)電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新成果獎。

4 結(jié) 語

本文基于枕頭壩智慧電廠探索與實(shí)踐，對智慧電廠建設(shè)過程中的基本概念特征、總體思路、實(shí)踐成果，管理思路等方面進(jìn)行總結(jié)，以自身在電廠智慧化建設(shè)方面的經(jīng)驗(yàn)來拋磚引玉，期望在不久的將來，集業(yè)內(nèi)眾多專家之力，在現(xiàn)有成果基礎(chǔ)上積極推動制定智慧電廠領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)及成熟度評價模型，推動電力行業(yè)發(fā)展升級。智慧化建設(shè)是大勢所趨，也是傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)推動管理變革的必由之路，隨著智能技術(shù)與智能化系統(tǒng)在智慧電廠的落地應(yīng)用，生產(chǎn)力得到較大發(fā)展，將加快推動生產(chǎn)關(guān)系的變化，也將對電力生產(chǎn)的組織管理模式產(chǎn)生重大影響。