无论现实倒逼，还是自我革新，智慧电厂兴起，已成必然之势。
浙江嘉兴发电厂，利用“智慧燃料”无人机，可以娴熟的搭载4K高清相机对煤场进行自动化盘煤，通过三维地理坐标获得煤场的实际体积。
江苏泰州热电厂，仅仅利用一个手机APP，不仅可以进行数据上传，还能实行任务流程审批、人员定位、缺陷管理、考核登记、虚拟漫游等功能。
四川沙坪二级水电站，建立了新一代巡检模式——机器人巡检，既能自动完成固定路线的巡检作业，又能“上天（空中巡检）入水（水下作业）”。
……
在电力需求增长日趋放缓，新能源装机比重不断提高的产业背景下，抢滩智慧电厂成为企业新的“突破点”。
1949年以来，中国电力工业持续高速增长，2017年电力总装机高达17.8亿千瓦，电力工业长足进步，发展也迈入新常态。
与此同时，随着云计算、物联网、移动应用、人工智能等信息化前沿科技方兴未艾，电力工业如何改变粗放型管理模式，推进制度、管理、科技创新，培育新增长优势，成各家竞争所长。
中国政府要求环境与经济两手都要抓，两手都要硬。双重压力下，聚焦现有电厂升级改造，既顺应时代发展，又符合传统电企自我变革。
无论现实倒逼，还是自我革新，智慧电厂兴起，已成必然之势。
智慧化信息技术的应用，大大提高了电站生产管理的效率，也更好保障了安全生产和经济运行。然而，中国信息控制领域自主知识产权的底层基础研发，依然非常薄弱。
电站智能化所涉及的安全、经济、环保、高效等，所必须的设备基础、数学模型、控制效率、软件平台、外部体制等还不够完善；智能电网已经开展相关研究，但距完全实现仍有一定过程；电源方面，受限于调度方式，相关工作仍处于电厂试验甚至理论研究阶段。
我国发电企业自动化信息化系统拥有良好的技术基础，但仍有诸多问题亟待完善。如：自动化仍然以“回路PID”为主，先进控制技术乃至智能控制技术应用尚未全面推行；现有数据集成仅停留于数据的简单复制与统计，普遍存在数据源不统一的问题；数据量巨大且混杂，自动化与信息化尚未升级为智能化。
诚然，新一轮电力体制改革的推进，促进了电力市场的再次繁荣。不过，电力行业信息过于封闭、门槛太高，实则约束了智能化的推广与应用。
Gartner未来科技的最新预测显示：人工智能已经过了0-3岁的阶段，其3-10岁是最艰难的也是最关键的时期，这一段将由工业界来完成。
而大数据+人工智能，不仅可以解决传统电厂之前遗留的难题，更是IT与工业领域最深度的融合。
当我们昂首迈进这个以人工智能和机器人为代表的“智慧社会”新时代，不妨“少一些概念炒作，多一些基础研究，”努力将idea做到底层去。
煤电样本：大唐南电大步跨入智慧1.0
（作者：余娜）
“小周，现在的燃烧情况，二次风门需要开多少？”由于当日机组掺烧的低热值煤种比例较大，干了几十年运行的值班师傅老吴对锅炉燃烧的调整有些不放心。
“放心吧师傅，我都是按照‘智慧燃烧’系统的推荐值调整的，目前锅炉燃烧情况稳定。”徒弟小周信心满满地回答道。
小周口中的智慧燃烧子模块，正是大唐南京发电厂智慧化建设系统中的八大智慧模块之一。
大唐南京发电厂（以下简称“大唐南电”）的前身为金陵电灯官厂，始建于1910年，是中国第一家官办发电厂，同时也是中国大唐集团公司和南京市首家全面完成“超低排放”的电厂。
“2017年，为全面提升企业自主创新能力，南电开始超前谋划智慧化电厂的建设。”大唐南京发电厂技术部副主任钱玉君介绍，“在数字化电厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术，加强信息管理和服务；清楚掌握生产流程、提高生产过程的可控性、减少人工干预、及时正确地采集生产过程数据，从而科学地制定生产计划，构建高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂。”
在其看来，如果传统的数字化、自动化电厂生产控制系统代表着智能电厂时代，那么基于大数据分析、系统自动决策和两化深度融合环境下的优化运行模式已然成为智慧电厂的1.0时代。
概念不清晰，犹如踩香蕉皮
近年来，技术的飞速发展让大数据分析、互联网+、工业4.0的概念走进了现实生活。
作为大唐集团公司首个示范电厂工程、首个超低排放电厂，以及首批创新型企业之一，2016年，大唐南电就迅速启动了智慧电厂建设。
不过，问题立刻摆在眼前：什么是智慧电厂？如何建设智慧电厂？智慧电厂建设要达到什么效果？
“如果没有一个基本的概念和指导思想，必然是脚踩香蕉皮，滑到哪里算哪里。”大唐南电一位技术人员做了个形象的比喻。
对此，为理清建设思路，更好地推进智慧电厂建设，大唐南电一方面组织技术人员开展了广泛的外出调研、深入讨论；另一方面，加强与东南大学、南京科远股份有限公司的产学研用全方位合作，共同研究探讨智慧概念、模块建设和技术实现可行性。
“思维是人类模拟、认知和作用于客观世界的抽象工具。换言之，人的思维结构，应该与客观世界相匹配，才能与客观世界互动。也就是说，我们必须先智慧起来，才能驾驭智慧电厂，把人机交互的智慧发挥到最大。”大唐南电党委书记王忠清说。
在充分调查“智慧电厂”建设需求的基础上，大唐南电不断完善建设总体框架，确立了锅炉CT、锅炉燃烧优化调整及三大项目智能掺配、汽轮机冷端优化、三维数字可视化立体设备模型、远程诊断中心建设、人员定位安全管理系统、智能排放系统、智慧型电厂大平台建设等为技术核心的八个建设模块的初级版，保证建设任务明确、功能清晰。
在煤电企业，一次风煤粉浓度的均匀与否对提高燃烧稳定性、锅炉安全性和锅炉效率等有着十分重要的意义，然而传统的测量方式无法实现实时测量、分析结果滞后，无法及时应用到锅炉燃烧调整中，适应不了大数据分析的要求。2016年下半年开始，大唐南电的经济煤种掺烧比例不断加大，为了不让吃“杂粮”的锅炉“闹肚子”，自动控制系统的优化必须得到这一数据。
“经过调研，我们了解到其他电厂确实有能测得比较准的技术改造项目，但是投入比较大，维护成本也不低，综合效益不划算。”因此，该厂采取了“曲线”测量的方案，在磨煤机出口煤粉管加装风粉在线测量调节装置，测量一次风煤粉浓度并加以调节，解决了电厂由于煤粉浓度分配不均而导致燃烧不稳、效率下降的情况。
与此同时，为了在有限条件下，提升电厂“感知”能力，大唐南电还将现有的数据采集系统评价为三类，第一类是不满足“大数据”要求，必须重新建立数据采集系统的；第二类是在原先的基础上可以进行一些技术改造，使之满足工业大数据要求；第三类是可以直接利用的，原先这些数据存储在SIS系统中，直接用于计算和分析就可以挖掘这些数据的潜力。
八大智慧模块，初显成效
智慧电厂的大数据分析，本质上就是让人脑和电脑有机互动，使运行人员需要经年累月才能做到的经验积累和感悟过程缩短到一个月甚至几个小时，产生“知识爆炸”。
“智慧不是等待条件，而是创造条件，是在充分整合利用现有资源的前提下，以最少的投入实现最大的智慧。我们要把数据库建起来，实现智慧电厂的‘耳聪目明’。”大唐南电厂长刘龙海如是说。
在充分研究分析电厂两台66万千瓦机组自2010年投产以来的运行状况的基础上，立足现有的技术条件和MIS、燃料三大项目等自动化系统，不断完善建设总体框架，确立了“智慧测量”、“智慧燃烧”、“智慧掺烧”、“智慧安全”、“智慧排放”、“智慧解剖”、“智慧诊断”、“智慧驾驶”等八大方面，全面覆盖电厂生产运营的各个方面。
据悉，“智慧电厂”系统的子模块“智慧燃烧”系统初步建成后，将运行人员根据经验调整的系统工况存储到数据库中，采集频率可以达到每秒一次。通过海量的数据分析比对，给出优选策略，帮助机组稳定在最佳工况，节省了大量人力物力，更减少操作失误的概率。
排烟温度和飞灰如何降低，循环水泵什么时候启动，磨煤机加载压力最佳范围……这些以前只能靠师徒间“言传身教”的运行调整，而在当前“智慧电厂”系统中，即可按照“采集数据——分析比对——建立模型——模拟试验——优化算法”的步骤进行滚动式优化。
“管理运维方面。机组根据AGC指令，自动运行在最佳工况，可实现节能降耗；现场巡检、操作人员，能正确感知周围环境，并在系统的引导下进行设备巡检和操作，最大限度实现安全生产；同时通过鼓掌诊断中心对设备在线诊断、鼓掌报警、事故预报和鼓掌诊断，及时对设备进行必须的检修，实现了主辅机的在线检测、远程维护、事故预警、优化运行。系统设备故障维护时间也由原来的36~64小时降低至8小时内。”钱玉君说。
据了解，自2016年3月1日启动以来，大唐南电依托“智慧型电厂”共建设改造了智能燃烧、汽轮机冷端优化、人员定位等共8个模块项目，以全年发电量70亿千瓦时预计，锅炉效率预计上升0.5%，降低煤耗约1.5克，节约标煤近一万吨。
“历经三年探索，大唐南电环保效益逐步显现，行业影响力不断加强。配合机遇大数据分析和人工智能技术的燃煤电厂生产过程智慧化管理系统投用，申请相关技术成果专利10项、软件著作权3项。”钱玉君透露，“基于原煤仓模型及锅炉CT的配煤掺烧系统，提高了锅炉的煤种适应性，以及机组经济性，减少了有害气体的排放，氮氧化物平均排放量降低了10%左右。”
水电样本：大渡河的智慧化应用
一个普通的早晨，在没有任何人觉察到的时候，大岗山水电站附近郑家坪滑坡体位移超过42毫米/天，毫米是尺刻度最小单位，在大参照物下几乎不可察，然而这微小的变化可能带来的是大面积塌方的危险。
国家能源集团大渡河公司库坝安全管理中心监测人员通过启动应急预案，风险预警系统预警到了这肉眼难以觉察的变化，立即对郑家坪滑坡体路段实施交通管制，之后郑家坪滑坡体发生了总量2000立方米的塌方。因预警及时、处置得当，有效控制了自然灾害带来的生命和财产的损失。
另一边，在瀑布沟水电站大坝尾水闸门出口，一艘无人船静静下水。正是库坝中心运用搭载着单波束测深仪与GPS系统的先进智能无人船，在对机组尾水水面、水下地形进行测量。无需停机就可以进行全面检查，不影响发电效益。
无人船仅是库坝中心运用先进监测技术的一个缩影，而库坝中心也只是大渡河智慧企业建设的一个缩影。
作为国家能源集团的试点，大渡河公司逐渐构建起一套自己的智慧化体系。大渡河公司总经理涂扬举带领的大渡河团队提出了业界首个成熟的智慧企业理论框架体系，并率先探索实践智慧企业建设，打造企业创新驱动发展的新引擎，取得了不俗的成绩。
在各行各业都在追求智慧化的今天，大渡河公司的表现在目前依然存在大量的人工抄录、人工控制、人工分析的水电行业中十分突出，即便是放在整个能源系统之中，大渡河公司在智慧电厂方面所做出的成果也毫不逊色。
“大渡河公司的智慧建设已成功打造了智慧企业的‘大渡河样板’，打造了国有企业落实国家创新驱动战略、推动转型升级和提质增效的新引擎。”国务院国资委新闻中心主任毛一翔此前在“十九大精神进央企——智慧企业建设成果发布会”上表示。
大渡河智慧水电发展经历了怎样的过程，对于正在向智慧化迈进的电力企业而言，有着怎样为人称道的经验？
智慧化应用
“智慧企业、智慧电厂从某些角度可以说是不断调整企业的管理体系，以适应当前生产力的发展，让企业在最高效状态下运行。”国家能源集团大渡河公司分管电力生产的副总经理周业荣在参与“2018年智慧电厂论坛”时对大渡河的智慧电厂建设探索过程进行了介绍。
大渡河公司2014年提出建设智慧企业，在核心业务改造的过程中，采用“互联网+大数据”技术，将大渡河原有的20多个基层专业领域划分为智慧工程、智慧电厂、智慧调度、智慧检修四大单元，并建立了“一中枢、多中心、四单元”的顶层设计架构。
据了解，智慧电厂以自动控制为基础，以数据管理为核心，整合运行管理历史和人工经验，引导管理系统自主管理、自我演进，谋求设备控制更加自主、生产管理更加智能、风险决策更加科学的全新电力生产组织形态与管理模式。
智慧电厂涉及人与管理因素，也由此区分出了“智能”与“智慧”的差别。“将信息技术+工业技术+管理技术融合起来是智慧电厂，其是站在电厂整体的角度来考虑的，将人、企业管理要素等全部融入其中成为一个有机整体。从智能的角度来说，仅仅是把工业技术、信息技术融在一起。”周业荣表示。
以智能化代替人工化，是智慧电厂建设改变传统生产管理模式的出发点。在大渡河公司里这种智能化应用场景并不难见。
厂房内平缓行进的巡检预警机器人时不时调整视角，通过识别现场图像、声音、震动、温湿度等环境信息，将观察到的一切实时回传监控平台。
不仅在厂房，智能机器人在空中巡检和水下作业也大有可为，达成了“海陆空”多领域的覆盖。此外，大渡河公司研发出智能安全帽、智能评估钥匙等基于人工智能成套的电站和安全管控产品，智能安全帽集成了定位、摄像、通话、静电感应等功能，实现人的工作状态数字化监控。
智慧电厂以预警机器人和智能安全帽为核心的智能设备投入，优化电厂员工的巡检工作体制，提高设备故障的精准排查率，减少电站安全风险，来实现“无人值班、少人值守”运行模式。
在电力生产现场，巡检预警机器人在逐步取代人工作业，其带来的效益也十分显著。仅此一项，每年就减少人工成本、管理成本400万元。
智慧电厂所带来的效益远不止于此，据了解，通过定量降水预报、洪水资源化利用、智能调度决策支持、经济调度控制等先进技术研究成果的应用，累计增发电量35亿千瓦时，产生经济效益7亿元，减少电煤消耗110余万吨，减排二氧化碳290万吨。
总体来看，智慧电厂作为智慧企业建设的四大业务单元之一，大渡河公司在推进过程中坚持的路线是以建设“无人值班、少人值守”运行管理模式为目标，运用全生命周期系统监控、人工智能、大数据分析、虚拟控制等先进技术，实现设备自动巡检、故障精准排查、设备智能联动，促进电力流、信息流、业务流智慧一体化融合。
大数据集成
“互联网+”智慧能源在不断重塑能源行业的商业模式，在能源行业转型升级的关键，“大数据”是避不开的话题，在智慧电厂的建设过程中，大渡河公司一直在不断深化大数据挖掘、强化企业物联网应用、变革企业组织管理形态。
有观察人士称：“未来的智慧电厂，将大量依靠专业数据中心管理，电厂职工角色逐渐向大数据开发、维护与应用以及维护与应用以及创新产品研发转变。”
建设智能电厂、智慧企业，提到大渡河一定是数据的集成集中。大渡河公司建设了云计算与大数据中心，所有的数据都在云端储存，分为12个主题域，数据整理全面完成。大渡河运中心空间1200个TB，目前私有云数据300个TB，下一步将根据需要再进行不断扩展。
目前，大渡河公司构建了大计算、大存储、大分析、大运维的网络构架，全面整合了全流域信息系统资源，实现数据计算、存储和网络资源集中部署、动态分配、统一管理。从往定性描述、经验管理，到业务量化、数据说话，大渡河公司全面启动了企业数字化改造。
据了解，凭借云计算与大数据中心建设，在机房建设、设备购置以及运维成本等方面，节约成本费用超过1亿元；系统运转由传统的一主一备模式提高到现在的N+1负载均衡模式，计算资源利用率从平均每台服务器25%提高到65%；依靠预报调控一体化平台，每年减少负荷调节工作量约3万次。
据周业荣介绍，大渡河智慧电厂的内在架构是，物理电厂通过数据孪生的一个过程，不论是采集数据还是形成模型，会在联动平台实现联动，到云端电厂、云端大脑里进行智能协同。
由此呈现出来的外在模型架构是，工业控制系统、信息技术和管理技术，通过物联网、边缘计算，实现云端集中，最后到云端大脑。
而在保障安全性方面，数据的联动就显得尤为重要。以瀑布沟水电站为例，其控制系统种类多，各系统数据复杂，为解决各系统相互间缺少联系联动的问题，瀑电总厂启动了综合数据平台建设项目。
据悉，综合数据平台作为智慧电厂建设中的基础项目，打破了各个系统间的数据壁垒，建立了统一的数据传输和管理平台，为后期各智慧项目的实施提供了数据保障。而基于综合数据平台的系统联动控制，通过互联网通讯技术和事故处理方案预想，能够实现设备在发生事故后自主联动控制，有效保障了设备和人员安全。
“大渡河公司提出智慧企业理念并投入实践运用，按照以数据驱动管理打造的企业，不是企业简单的数字化、信息化、智能化，也不是单纯建设企业数据库系统、自动化系统，而是充分运用大数据技术，在大数据支撑下，采用各类人工智能手段开展，取得了实实在在的效果。”全国政协常委、中国工程院原常务副院长、院士潘云鹤在大渡河智慧企业建设成果鉴定会上如此点评道。
