所謂智能發(fā)電就是發(fā)電過程中的自動化、信息化、標準化、為基礎，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，智能管理與學習，實現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳的生產(chǎn)目標。

中國工程院院士華北電力大學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國家大學科技園聯(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原校長劉吉臻院士主題演講：《智能發(fā)電系統(tǒng)體系架構及其關鍵技術》

以下為發(fā)言實錄：

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，當然我們講從50年代、60年代、70年代、機械式的控制，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)電機組在過去，咱們電力領域里面沒有把這個信息控制當回事，什么是主要的。電廠就是三大件，渦輪汽輪機、發(fā)電機及變壓器。渦輪是個小裝置，為什么小呢?他就是搞點液壓表在那兒灘著，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)…對于機組運行的經(jīng)濟環(huán)保起著十分關鍵的作用，也就是自動化系統(tǒng)一旦不完備，他不可能啟動，也不可能運行所以當然，現(xiàn)在搞我們這個專業(yè)的當廠長的也越來越多了，這是很高興。

我們說一個大機組各種控制的信號和監(jiān)測點上萬，也就是說運轉這么一臺機組，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)來對機組的發(fā)電功率，運行參數(shù)，安全、起停等等進行數(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，第二次工業(yè)革命是電力技術，第三次計算機，第四次首先包括人工智能也包括清潔能源、機器人及量子信息虛擬信息及生物技術。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，在全流程的產(chǎn)業(yè)鏈當中發(fā)揮綜合性的作用。那么這個2025非常的意義深遠，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，因為他預示未來下一輪競爭，當然我們也包括國務院的互聯(lián)網(wǎng)+行動指導意見，特別是國務院發(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年達到了17.6億。很快就成為美國的一倍，而且在這個當中我們的安全、我們的效率、燃煤，我們燃煤電廠大概是近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)遠遠低于發(fā)電廠，但是外界還是認為你的火電是巨大的污染，所以走向今天進而低碳，而且我們還靈活，整個發(fā)電也好，電網(wǎng)也好，特別是為了實現(xiàn)新能源的大規(guī)模的應用，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，真正的實現(xiàn)我們的能源轉型這么一個大的目標。

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、標準化、為基礎，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，智能管理與學習，實現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳的生產(chǎn)目標。

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上與2016年7月4日華北電力大學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)電技術寫進了十三五規(guī)劃，這個里面應該寫智能發(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，發(fā)展發(fā)電過程中監(jiān)測、控制技術的研究，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)電先進以及技術示范應用，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。

我想重點的內容是智能發(fā)電的體系結構，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。

我們應該指出在發(fā)展這個電廠管理信息系統(tǒng)當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，是由華北電力大學完成的，同時我們也得到了2004年科技進步一等獎，這個系統(tǒng)的貢獻最主要的就是當時提出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的應用我們也遇到了一些問題，特別是面臨著實現(xiàn)智能化的目標，從網(wǎng)絡安全的角度，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)實現(xiàn)高級控制，所以這個基礎之上，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)絡結構我們說應該回歸到兩層結構。一層我們把它稱為機組運行控制系統(tǒng)平臺，也就說增加DCS功能另外一個公共服務功能，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構，這個就是我們形成這么一個結構，一個我們說SIS是智能發(fā)電運行系統(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)的公共服務系統(tǒng)，另外還要考慮他們不同的信息安全的防護以及大數(shù)據(jù)云平臺的結合，這個也是我們國家能源集團發(fā)布的指導意見里面最后確認下來的結果。

在這個結構當中我們的SIS就是要以DCS為核心，擴展智能優(yōu)化庫、開發(fā)服務器等資源，實現(xiàn)智能監(jiān)測、智能控制，狀態(tài)監(jiān)測與診斷預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，第三是我們智能運行的監(jiān)控，時間關系就不多講了。

第二個平臺要講智能發(fā)電公共服務平臺，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，整合支撐系統(tǒng)，支持數(shù)據(jù)資源，在設計、施工、調試、運維、全場的人、財、物，信息，以及智能管理、智能服務把所有的這些呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)的層面上匯集到這么一個平臺來。為設備的安全、精細化管理、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。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。

面對這樣一個架構我們應該去突破一些關鍵的技術，這里面結合我們團隊正在或者是已經(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組系統(tǒng)的應用，各種性能應該是我們自身的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，但是我們有這樣的產(chǎn)品，為什么很多集團不用，為什么還是用的其他的集團的，他也不懂，就是什么空調好就用，其實空調格力的做的最好，又安靜、又調頻、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)學習的感知模塊，機遇一系列的參數(shù)，不規(guī)則的，讓我們學習感知，最后比如說基礎的儲能、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習這樣建模的基礎上使得我們的控制更加適應全能耗，能更加精準的實現(xiàn)能源的平衡。實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，也就是通過自己學習數(shù)據(jù)挖掘，先進的控制理論方法，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確我用這個模型預測機組的功率，然后預測的結果我后來學習和修正我這個模型，這個閉合起來，什么時候這個模型測準了什么時候就完成。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22億的機組成為我們國家大規(guī)模風電的主要技術手段。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臺機組，今年上半年去風率比去年下降了10%，但是你比這些火電廠給點好處，你不能老壓他。但是怎么實現(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)在機組成了一個不是額定功耗，是一個變功耗、超低負荷，所以在一個點上做的好好的，所以要把脫銷系統(tǒng)符合的耦合關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，都是你遠程指導大夫也可以用，但是這些東西我們也不揣測。

再就是智能機器人，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容必須強調，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，實際上這里面要說安全是兩大安全，一是網(wǎng)絡安全，一是數(shù)據(jù)安全，所以這里面所有的技術手段，多元系統(tǒng)融合，類似的感知理解，類似的預測，及相應的措施，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)展的轉型，這里面基礎理論、關鍵技術、工程應用都有待提高，這就需要理論技術、體制機制、特別是產(chǎn)學研用的相結合來加以推動，讓我們一起共同努力，謝謝大家。