数字化电厂.

数字化电厂的发展与展望电控部讲座材料数字化社会的概念基于我们把数字化技术作为现代信息技术的根本特征。首先是计算机的二进制计算对全部信息的加工处理。其次是现代通信网络中的数字化技术，如数字压缩等数字技术，还有显示其生命力的各种数字化技术，如高清晰度电视的数字化等。由于数字化技术提供了对大量信息快速、准确处理与传送的可能，使得现代社会生产、贸易与管理等方面发生巨大变化，例如EDI(电子数据互换)对世界贸易的巨大冲击，电子模拟战争对现代战争的影响，电子信息数字化使得一切都可以虚拟化，产生出更多的虚拟办公室，虚拟企业，虚拟大学等。当然也包括了数字化电厂。l数字化概念2数字化电厂的概念•对于数字化电厂，可谓仁者见仁，智者见智。目前，一种为全寿命期(即全生命周期)数字化电厂，包含了外部信息，内部管理信息。内部管理信息又包括电厂资源信息，生产过程控制信息，电厂设计信息，即信息覆盖范围广度极高的电厂。另外一种为针对设计院信息化目标而言的，涵盖所有设计内容的数字化电厂，作为全生命周期电厂的数据基础，可称之为源数据数字化电厂。•在电厂实际运作过程中，通过对发电企业管理控制一体化模型的研究并结合火力发电厂的特征，可以提出一个具有四个层次，两个支持系统的数字化电厂层次结构模型。四个层次分别是直接控制层、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。第一层：直接控制区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、SCADA、辅机、水处理、输煤、除灰(渣、尘)等辅助设备的控制系统。现有的技术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。该层属于生产基础数据提供层，是其他三层的基础。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。该层采集生产基础数据，然后对其进行显示、统计、分析和保存，结合控制信息，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。第三层：生产管理层•该系统体现电厂资源计划系统(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)来优化电厂的机组性能指标，整合生产计划和策略，该层是数字化电厂管理的基础。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。该层是数字化电厂管理的基石。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扩允)。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。确保电厂的运营规范化、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。并符合节能调度政策，该层是数字化电厂的系统入口和决策枢纽。支持系统1/2：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体的电厂数据仓库构成了数字化电厂的数据库支持系统和技术支撑平台，电厂数据仓库以对电厂各类数据进行分析、提炼、集成，为电厂的分析和决策提供支持。•支持系统2/2：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，构成了数字化电厂的计算机网络支持系统。支持系统的实现•从设计角度出发，这种解决方案需要考虑设计信息的结合与融入，四个层次\两个系统都是与设计信息系统相关联的，必须有准确可靠全面的电厂设计信息系统作支持。建立数字化的设计信息系统，对于建立上述系统模型可以提供完善的准确可靠的设计数据信息。我们要为该目标进行不懈的努力，如何建立完善的源数据(OD)数字化电厂，为全寿期数字化电厂打下良好基础是我们的责任。数字化电厂的概念是动态的•这种数字化电厂的概念，在引进国外电厂设备和设计技术的过程中，随着信息化技术发展和网络技术的普及，国内也开始接受并研发。数字化电厂的概念是一个动态的概念，虽然目前并没有形成完善的统一体系，各大公司、设计院有其自身认识，实现过程仍处于研究和摸索阶段。根据日、美、欧等国的实地技术，数字化电厂的概念也是从二十世纪末期才开始研究，虽然日美两国近几十年来很少新建电厂，但是他们一直没有停止对电厂自动化和信息化管理水平的改造和提高。3应该提供的数字化电厂（1）•数字化电厂必需具备的数字化最基本条件：•(1)企业网络环境；•(2)企业数据库；•(3)企业内部业务流程管理和作业电子一体化；•(4)一维文档的二维数据化、二维图档的三维实体化；•电厂的发展方向是数字化电厂，设计院也向信息化设计院进步。设计院将逐渐减少、最终可能取消向业主提供纸介质的设计文档，所有信息都将以电子化、数字化形式移交。数字化电厂必须依托设计院搭建和提供给电厂的企业数据仓库平台(EDWP----EnterpriseDataWarehouseP1aform)，实现电厂的数字化运行维护和检修。3应该提供的数字化电厂（2）•提供的数字化电厂无论基于何种平台(如SPE--SmartPlantEnterprise企业级智能工厂解决方案)，数据以电子化方式存储于局域网或广域网服务器中，它包含三维实体模型，智能关联的文档，设计图纸，原始信息，移交业主后可以加载施工、竣工、运行维护信息，实时控制信息，并且提供各种接口、财务、项目管理、材料管理接口。它和实际的物理电厂是一一对应，完全一致的。数字化电厂的结构•所提供的数字化电厂可以针对项目工程信息进行多种排列方式的信息浏览。•·按PBS(工厂分解结构)的树状结构。•·按专业的树状结构，可以浏览得到TAG(设计对象编码一般指KKS编码)及其相关图纸和文档。•·按TAG分类的树状结构——按TAG类别，浏览到某一类的相关TAG。•按文档分类的树状结构，浏览到某一类的文档及图纸。•工程项目、对象信息具体可按如下查询：•(1)按KKS(P&ID)、设备TAG、按阀门TAG、按管道TAG、按文档图纸编号。•(2)利用TAG和图纸属性进行进一步的查询。•在实际工程信息浏览中，如何找到某一设备的各专业的相关数据、设计文档、制造商的设备维护文档、制造图纸等是相当闲难，因为这些信息的保存是分离的：应通过智能平台来解决了这一问题。数字化电厂的结构•数字化电厂，从设计开始就要求设计院用数字化的技术手段进行设计，最后提交给业主的不应该再是大量的一维和二维的纸介质的数据和图纸文档，而是三维数字化的电厂模型，智能化的P&ID工艺流程图，所有提交给业主的设计成果都应该是电子化的介质文档，包括一维的各种设计参数数据，技术规范文档等。•数字化对于设计院和电厂来说就是无纸化、电子化、网络化，集成统一到网络化平台、数据共享、快速检索和查询的目的。设计院和电厂的纸介质的档案库将逐渐转化为数字化存储格式。•数字化设计院的特点主要体现在设计数据的无纸化、电子化、网络化，依托于设计院企业内部局域网络，构建统一的数据平台，设计人员都能及时便捷的通过任意一台网络终端，检索查询自己所需的相关设计数据和资料(包括三维设计数据模型)。•如果使用如SmartPlantEnterprise等解决方案进行工程设计，在完成设计工作后，我们就可以拥有一套保存了全部工程设计信息的系统，包括文档和数据，可以直接将整套系统作为设计成品之一移交给工厂运营商，即工厂运营商的信息移交；而工厂运营商直接使用这套系统作为工厂信息管理系统。大大降低工厂信息移交的成本，提高日后工厂运营的手段。4数字化电厂的设计和提交•如何设计数字化电厂是最受关心的。目前，在电厂设计过程中，基本上都采用CAD／CAE技术，通过计算机实现设计思想和目的，所有的设计成品和结果都是电子文档，已经具备向电厂提交电子化数据信息的前提和条件。例如我们使用最多的AutoCAD文档DWG文件，OFFICE文档WORD、EXCEL等，以及我们目前开始大规模在电厂工程设计巾的SmartPlantP&ID系统流程图，PDS／SmartPlant3D三维设计系统。所有这些设计成果，包括三维设计模型及其他成品，都可以以发布到集成平台上，通过Internet／Intranet网络技术平台提供的普通InternetExplorer浏览器，能够方便快捷地检索和查询所有与设计相关的数据和信息。数字化电厂的设计和提交•设计院已经拥有这么多已经数字化的电子文档，由于设计者设计对象不同，外部接口信息资料千差万别，采用的应用软件平台不同，缺乏规范统一性，没有完全将有用的设计信息及时共享，基本上都集中在各个设计者手中，而且信息人量重复冗余，杂乱无章，这些处于无控制状态的信息，形成所谓的“信息孤岛”。在设计院，这些信息是设计院宝贵资源和财富，历史情况下的这些信息资源并没有得到充分利用，设计生产效率一直处于低水平运行状态。•针对“信息孤岛”，我们通过构建网络化的信息数据库平台（如SPE），同时针对业主对电厂信息化管理的需求，提供一个可以进行数据封装、发布和提交的平台和工具。•当设计完成之后，所有的设计成果数据都需要进行封装处理，转化为(除了设计院)任何一方都不能修改或进行二次加工的封装数据，但是所有设计信息保持原貌，可智能浏览，可检索查询。在封装之后，进行发布，最后提交给业主一个设计信息的企业数据仓库。数据封装的目的一方面足保护设计院的知识产权，另一方面是保证设计数据的准确性和一致性。数据提交必须经过封装、提交、发布三个过程，最后实现数字化设计信息的正式交接。•为了有序的管理外部资料，应有专门的组织和人员，针对大量的厂家提资，进行信息预加工，将无序的纸质资料转化为有序的电子文档形式存储到数据库中，同时将其建立三维模型入库待用。数字化电厂的设计和提交•进入系统拟定阶段，设计人员(以主设人为核心)将绘制智能P&ID图，包含了大量可指导建立三维模型的参数、属性，设计完工定稿定版后将发布到如SPE的平台。进入司令图、施工布置图设计阶段，布置设计人将(以机务专业为核心)将通过SPE的集成功能收取智能P&ID图纸，无需重新录入数据，即可快速开始管道建模。当系统设计更改后，还可以进行二三维校验。数字化电厂的设计和提交•所有系统图以及三维模型包括布置安装图，将通过SPE等平台的发布功能在平台里自动归档、自动集成关联。因为没有额外的人工工作量，数字化电厂将跟随设计的进展，天然形成。•而设计中的资料交换也突破了传统设计模式中的大量纸介质传递，也不完全是电子文档的流转，更多地将以数据库直接流转的形态出现。5结论•数字化电厂的概念是信息化时代电厂信息化管理的必然要求，是实现电厂全寿期内，即电厂设计、物资采购、施工建设、运行维护、机组退役等各个过程管理，提出了新的技术思维，是未来电厂设计发展的必然趋势。业主在建成物理电厂的同时，希望设计院能够提供一套相应的数字化电厂模型，以便能够为各种过程管理提供最直接的基础信息和技术支持。而不是在收集大量无序信息的基础上另外制作电厂MIS系统，这样不仅费时费力，而且数据不精确。我们旨在提供采购运输精确化、建安工作轻量化、运行维护便携化的一体化数据平台。