所謂智能發(fā)電就是發(fā)電過程中的自動化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、為基礎(chǔ)，以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)為平臺，智能傳感與執(zhí)行，智能管理與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳的生產(chǎn)目標(biāo)。

中國工程院院士華北電力大學(xué)原校長劉吉臻院士在中國能源研究會節(jié)能減排中心與華北電力大學(xué)國家大學(xué)科技園聯(lián)合舉辦“2018年智慧電廠論壇(第一期)”上發(fā)表演講時表示。

中國工程院院士華北電力大學(xué)原校長劉吉臻院士主題演講：《智能發(fā)電系統(tǒng)體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)》

以下為發(fā)言實(shí)錄：

我給大家匯報三個方面的，一個是智能發(fā)電概念及背景，現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展重要的標(biāo)志是工業(yè)化與信息化的融合，我們這就稱為兩化的融合。以我們電力為例，當(dāng)然我們講從50年代、60年代、70年代、機(jī)械式的控制，液壓式的模擬裝置、數(shù)字裝置一直到70年代到數(shù)字時代以后，實(shí)際上是一個快速發(fā)展的這么一個過程。所以大型的火力發(fā)電機(jī)組在過去，咱們電力領(lǐng)域里面沒有把這個信息控制當(dāng)回事，什么是主要的。電廠就是三大件，渦輪汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及變壓器。渦輪是個小裝置，為什么小呢?他就是搞點(diǎn)液壓表在那兒灘著，但是現(xiàn)在對于大型的火力發(fā)電廠，他的自動控制系統(tǒng)也包括他的信息系統(tǒng)已經(jīng)…對于機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)環(huán)保起著十分關(guān)鍵的作用，也就是自動化系統(tǒng)一旦不完備，他不可能啟動，也不可能運(yùn)行所以當(dāng)然，現(xiàn)在搞我們這個專業(yè)的當(dāng)廠長的也越來越多了，這是很高興。

我們說一個大機(jī)組各種控制的信號和監(jiān)測點(diǎn)上萬，也就是說運(yùn)轉(zhuǎn)這么一臺機(jī)組，我們已經(jīng)人力所不可為，我們需要功能完備、性能可靠的控制系統(tǒng)來對機(jī)組的發(fā)電功率，運(yùn)行參數(shù)，安全、起停等等進(jìn)行數(shù)字化的控制。

這是我們說的現(xiàn)狀，隨著自動化信息化的發(fā)展，我們現(xiàn)在講進(jìn)入了第四次工業(yè)革命的時代，這個概念是2013年漢德為(音)部長提出的概念，第一次工業(yè)革命是蒸汽機(jī)，第二次工業(yè)革命是電力技術(shù)，第三次計算機(jī)，第四次首先包括人工智能也包括清潔能源、機(jī)器人及量子信息虛擬信息及生物技術(shù)。所以我們現(xiàn)在講現(xiàn)在走向智能化，這是我們現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一個必然。

為了應(yīng)對這樣一個大的趨勢，我們國家出臺了中國制造2025的計劃及要促進(jìn)云計算、大數(shù)據(jù)在企業(yè)產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、銷售服務(wù)，在全流程的產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中發(fā)揮綜合性的作用。那么這個2025非常的意義深遠(yuǎn)，我們看到了美國和我們打貿(mào)易戰(zhàn)，直接提出了讓我們停止2025的計劃，因?yàn)樗A(yù)示未來下一輪競爭，當(dāng)然我們也包括國務(wù)院的互聯(lián)網(wǎng)+行動指導(dǎo)意見，特別是國務(wù)院發(fā)布了新一代人工智能的發(fā)展規(guī)劃。

回到我們電力行業(yè)，經(jīng)過我們這些年的努力，剛才李老師他們都回顧了我們能源發(fā)展的歷程，改革開放初期78年我們國家中基也就是5千多萬，到2017年達(dá)到了17.6億。很快就成為美國的一倍，而且在這個當(dāng)中我們的安全、我們的效率、燃煤，我們?nèi)济弘姀S大概是近10年來下降了100特，每度電，由400多度每度電下降到100度電每克平均。

當(dāng)然燃煤火電污染源這個我們是不愿意帶這個東西的，我看到在我們的電廠三低排放，也不相信這個數(shù)據(jù)，但是去了現(xiàn)場，他裝的表，給出的數(shù)據(jù)是我們國家環(huán)保部下面的第三方做測試，所以他的氮已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)電廠，但是外界還是認(rèn)為你的火電是巨大的污染，所以走向今天進(jìn)而低碳，而且我們還靈活，整個發(fā)電也好，電網(wǎng)也好，特別是為了實(shí)現(xiàn)新能源的大規(guī)模的應(yīng)用，我們需要一個多元控股和協(xié)同，靈活可控的一個新的電力系統(tǒng)，所以我們說靈活，所有這些最終走向智能，智能既是一個目標(biāo)也是一個我們的手段，通過智能化來使得我們的能源電力系統(tǒng)更加安全、更加高效、更加低碳、更加靈活，真正的實(shí)現(xiàn)我們的能源轉(zhuǎn)型這么一個大的目標(biāo)。

在智能發(fā)電上面我們也給出了一個新的定義，這個是我給的，所謂智能發(fā)電就是發(fā)電過程中的自動化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、為基礎(chǔ)，以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)為平臺，智能傳感與執(zhí)行，智能管理與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳的生產(chǎn)目標(biāo)。

主要的包括六個方面，首先是智能感知，傳感器、軟測量、模擬化、信息的融合、智能決策、管控一體化與全生命周期的管理。在我們前期工作和多年積累的基礎(chǔ)上與2016年7月4日華北電力大學(xué)也就是在這個大樓里我們董事長在這里提出了。

在十三五規(guī)劃中我也有幸參與了討論和編制，這里面第一次將智能發(fā)電技術(shù)寫進(jìn)了十三五規(guī)劃，這個里面應(yīng)該寫智能發(fā)電。但是這一下不一樣了，這就成了國家的意志，我們要發(fā)展智能發(fā)電技術(shù)，發(fā)展發(fā)電過程中監(jiān)測、控制技術(shù)的研究，特別是智能控制系統(tǒng)裝備的研發(fā)，這個后面我會講。你沒有裝備，你還談什么智能。那么要發(fā)電先進(jìn)以及技術(shù)示范應(yīng)用，這個要安排示范工程的，國家能源局那是我們能源發(fā)展的政府主管部門。

我想重點(diǎn)的內(nèi)容是智能發(fā)電的體系結(jié)構(gòu)，這個從何而來，1975年第一套(英)控制器走向了時代，SCS、第一套分散控制系統(tǒng)答聲，這個我也去看過。那么這個系統(tǒng)就是把網(wǎng)絡(luò)處理器以及儀表、數(shù)據(jù)庫聯(lián)為一體，這個大家都是比較熟悉的。

我們應(yīng)該指出在發(fā)展這個電廠管理信息系統(tǒng)當(dāng)中我們中國人還是有一筆可寫的，就是SIS，這個概念是我們領(lǐng)域的老先生提出的的。我們組織的研發(fā)，第一批組織是大唐國際，是由華北電力大學(xué)完成的，同時我們也得到了2004年科技進(jìn)步一等獎，這個系統(tǒng)的貢獻(xiàn)最主要的就是當(dāng)時提出SIS來了以后如何和SCS融為一體，提出三個可靠性，兩個安全性的系統(tǒng)。后來轉(zhuǎn)化為國電和華電公司，現(xiàn)在已經(jīng)在180多個火電廠投用，也成為活力發(fā)電系統(tǒng)的當(dāng)中。也使國外的SIS退去中國市場。可悲的是，大家都來做SIS，都200、300萬，沒有賠錢的買賣，所以中國的科技創(chuàng)新之所以落后，我有一個深刻的感悟，就是中國人不會的時候是高額的利潤，中國人千辛萬苦做的時候就是大白菜，企業(yè)賺不了錢他怎么創(chuàng)新。

SIS的應(yīng)用我們也遇到了一些問題，特別是面臨著實(shí)現(xiàn)智能化的目標(biāo)，從網(wǎng)絡(luò)安全的角度，SIS的信息不允許向DCS推送，第三個比如說能耗分析，這些的信息很難閉環(huán)實(shí)現(xiàn)高級控制，所以這個基礎(chǔ)之上，我們現(xiàn)在推出就是將來智能電廠所需要的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)我們說應(yīng)該回歸到兩層結(jié)構(gòu)。一層我們把它稱為機(jī)組運(yùn)行控制系統(tǒng)平臺，也就說增加DCS功能另外一個公共服務(wù)功能，這個是現(xiàn)有的SIS及這個是我們給出的智能電廠的兩極的結(jié)構(gòu)，這個就是我們形成這么一個結(jié)構(gòu)，一個我們說SIS是智能發(fā)電運(yùn)行系統(tǒng)，簡單的理解為DCS的增加版這樣就可以閉環(huán)了，另外什么ERP等等在廣義上形成智能發(fā)電系統(tǒng)的公共服務(wù)系統(tǒng)，另外還要考慮他們不同的信息安全的防護(hù)以及大數(shù)據(jù)云平臺的結(jié)合，這個也是我們國家能源集團(tuán)發(fā)布的指導(dǎo)意見里面最后確認(rèn)下來的結(jié)果。

在這個結(jié)構(gòu)當(dāng)中我們的SIS就是要以DCS為核心，擴(kuò)展智能優(yōu)化庫、開發(fā)服務(wù)器等資源，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測、智能控制，狀態(tài)監(jiān)測與診斷預(yù)警提供可靠的軟硬件平臺，確保這個系統(tǒng)的安全。不包括三個功能，一個智能監(jiān)測，第二是智能控制這是我們的主題，第三是我們智能運(yùn)行的監(jiān)控，時間關(guān)系就不多講了。

第二個平臺要講智能發(fā)電公共服務(wù)平臺，這里主要就是由大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)云平臺為基礎(chǔ)，整合支撐系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)資源，在設(shè)計、施工、調(diào)試、運(yùn)維、全場的人、財、物，信息，以及智能管理、智能服務(wù)把所有的這些呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)的層面上匯集到這么一個平臺來。為設(shè)備的安全、精細(xì)化管理、優(yōu)化決策提供一個一體化的信息平臺。功能也是三個。一是安全、這個不多講。第二是管理，第三就是服務(wù)。這個里面還有一個，雖然是封閉的，是最高安全等級，SIS是開放的，面向眾多的應(yīng)用的，為什么要指出這個呢?我們也感覺現(xiàn)在智能發(fā)電很熱、同時也很亂，如果沒有一個體系，沒有一個架構(gòu)很可能成事不足、敗事有余，有的地方搞了一個門禁系統(tǒng)，搞了一個機(jī)器人巡檢，搞了一個APP就是智能了，這太小兒科了，所以我們今天就給你一個框你隨便往里裝但是SIS，你被亂動，這個東西也是要電力生產(chǎn)安全高于一切。

面對這樣一個架構(gòu)我們應(yīng)該去突破一些關(guān)鍵的技術(shù)，這里面結(jié)合我們團(tuán)隊(duì)正在或者是已經(jīng)做的，首先我們勇于向新一帶的DCS研發(fā)去競爭，我們的合作伙伴自身在國家首個百萬級機(jī)組系統(tǒng)的應(yīng)用，各種性能應(yīng)該是我們自身的DCS不亞于國際上任何一家的DCS，這個也不是做廣告，我們也沒有拿他們一分錢的廣告費(fèi)，但是我們有這樣的產(chǎn)品，為什么很多集團(tuán)不用，為什么還是用的其他的集團(tuán)的，他也不懂，就是什么空調(diào)好就用，其實(shí)空調(diào)格力的做的最好，又安靜、又調(diào)頻、又省電，你為什么不用。那么在自身系統(tǒng)上我們現(xiàn)在做什么，第一增加一個智能DPU就是就是高級智能控制器，再就系增加一個高級服務(wù)器做這么一個統(tǒng)籌。

在這個同時還得要有模塊，比如說監(jiān)測模塊，建模，基于深度系統(tǒng)學(xué)習(xí)的感知模塊，機(jī)遇一系列的參數(shù)，不規(guī)則的，讓我們學(xué)習(xí)感知，最后比如說基礎(chǔ)的儲能、熱耗、氣耗等等，通過這些這些汽水量等等去計算識別出需要的東西。

最后是控制同樣我們怎么樣使得在深度學(xué)習(xí)這樣建模的基礎(chǔ)上使得我們的控制更加適應(yīng)全能耗，能更加精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)能源的平衡。實(shí)際上在控制上解決問題是投資最少，不需要大動干戈，動不動就幾個億投下去，這改造，那改造，這個用的是智慧，投資很少，就可以見到成效，效率、開放性能計算等等，也就是通過自己學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘，先進(jìn)的控制理論方法，專家的知識，建立優(yōu)化的模型庫，這是需要深入開展的工作。

這是我們做的一些應(yīng)用，說了半天這些東西真沒用，我這兒可以告訴大家這么一個例子，就是這是我們清華大學(xué)樂院士主持的這個循環(huán)六掛廠(音)這么一個東西，也就是用我們常規(guī)火電的控制方式，不能說不能用，但是性能肯定會很差，但是怎么辦，我們在合作研究的過程中，用了一套全新的監(jiān)測和控制的方法。什么樣的方法?就是智能化的方法，首先我們建立了一個叫做虛構(gòu)了一個控制量，叫即燃碳，建立了這么一個模型，這個模型我不敢說準(zhǔn)確我用這個模型預(yù)測機(jī)組的功率，然后預(yù)測的結(jié)果我后來學(xué)習(xí)和修正我這個模型，這個閉合起來，什么時候這個模型測準(zhǔn)了什么時候就完成。然后我再整個改變他控制的模式。

這個方法最后得到了成功的應(yīng)用，我就不多講，還有我們這幾年在推動靈活發(fā)電，這個靈活發(fā)電我們在這個領(lǐng)域做的工作現(xiàn)在同樣也受到了國家高度的重視，首批22電廠改造，十三五規(guī)劃要改造22億的機(jī)組成為我們國家大規(guī)模風(fēng)電的主要技術(shù)手段。這個我說沒有火電的靈活性，你去的比這還多，遼寧去年改了7臺機(jī)組，今年上半年去風(fēng)率比去年下降了10%，但是你比這些火電廠給點(diǎn)好處，你不能老壓他。但是怎么實(shí)現(xiàn)靈活，這里面提到就是把這里面所有的儲能，可利用的東西利用起來，機(jī)組本來就是個儲熱罐、不一定再上來再安一個儲熱罐，我說把熱變成電，再把電變成熱這是很愚蠢的辦法，但是他怎么來做，能做，需要智能化的方法脫銷。

我們現(xiàn)在機(jī)組成了一個不是額定功耗，是一個變功耗、超低負(fù)荷，所以在一個點(diǎn)上做的好好的，所以要把脫銷系統(tǒng)符合的耦合關(guān)系來對它做一些深度的智能監(jiān)測和優(yōu)化控制來監(jiān)測這個超低排放問題。

在這個虛擬架構(gòu)里面我就不多講了，這里面第一大數(shù)據(jù)的分析，大數(shù)據(jù)沒有分析應(yīng)用就是大垃圾，現(xiàn)在不是傳來一堆數(shù)據(jù)就什么都是。比如說這個診斷，這個預(yù)警，還有VR、AR這個我剛才說你各安其位，你這個東西在什么位置上，起什么作用，這些參數(shù)查詢這些都非常好，都是你遠(yuǎn)程指導(dǎo)大夫也可以用，但是這些東西我們也不揣測。

再就是智能機(jī)器人，這些大家需要的地方盡管用。這個都挺好的，最后有一個重要的內(nèi)容必須強(qiáng)調(diào)，就是發(fā)電系統(tǒng)的信息安全體系，我們每走一步的體系，這個上面多元安全數(shù)據(jù)的搜集，實(shí)際上這里面要說安全是兩大安全，一是網(wǎng)絡(luò)安全，一是數(shù)據(jù)安全，所以這里面所有的技術(shù)手段，多元系統(tǒng)融合，類似的感知理解，類似的預(yù)測，及相應(yīng)的措施，我這兒就是說智能發(fā)電和智能電網(wǎng)是能源發(fā)展穩(wěn)定的重要電源。

智能發(fā)電+智能電網(wǎng)一起推動能源發(fā)展的轉(zhuǎn)型，這里面基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、工程應(yīng)用都有待提高，這就需要理論技術(shù)、體制機(jī)制、特別是產(chǎn)學(xué)研用的相結(jié)合來加以推動，讓我們一起共同努力，謝謝大家。