虚拟电厂、数字电厂、智能电厂、智慧电厂都是什么?

近些年来,数字电厂、智能电厂、智慧电厂的新概念先后涌现,如何理解和区分这些概念,是电力行业、互联网行业、新能源行业等必备的知识。

虚拟电厂是一套能源管理系统,把分布式电源、储能、电动汽车等多种可调节资源有机结合,通过通信技术与控制技术,对可调节资源进行调控和优化。是“看不见的电厂”,它没有厂房也没有机组,不烧煤不烧气,但能像常规电厂一样可以参与电力平衡,甚至远超实体电厂。在双碳目标下,风电、太阳能等新能源将逐渐占据未来我国电力系统的主导地位。风电、光伏电力的间歇性和波动性导致新能源电力在并网时会给电网造成冲击,将影响到电力系统的稳定性维护。而虚拟电厂具备资源聚合的能力,有望在以清洁能源为主体的新型电力系统中发挥重要作用。如在电力供应紧张时段,虚拟电厂平台可直接调度海量分散的充电桩、空调、储能等用电资源,降低用电功率。

01数字化电厂

数字化电厂能够及时、全面、准确地获得电厂信息,并在生产和经营管理中得到全面的应用。

第一、电厂的对象应该是数字化的,包括电厂三维模型、设备和材料属性;

第二、电厂的设计过程应该是数字化的,并能及时地向后续环节移交所需数据;

第三、电厂过程控制和实时信息数字化;

第四、事务处理的数字化,也就是各种业务的处理和运行操作数字化;

第五、生产和经营管理数字化;

第六、经营决策数字化。

电厂将所有信号数字化、所有管理的内容数字化,然后利用网络技术,实现可靠而准确的数字化信息交换、跨平台的资源实时共享,进而优化决策,为机组的操作提供科学指导。其作用是可以降低发电成本、提高上网电量、减少设备故障,最终实现电厂的安全、经济运行和节能增效。


02智能电厂

智能电厂是在数字化电厂的基础上,运用互联网技术,减少人工干预、根据电力市场动态科学制定生产计划,构建高效节能、绿色环保、安全可靠的人性化电厂。智慧电厂功能包含数字化、信息化、可视化、智能化等,是数字化电厂结合智能制造后进一步发展的产物。智能电厂有以下优点:

第一、智能电厂更安全

在未来,智能电厂无论何时都可以快速响应电网的需求,为电网提供合格的电能。在承受物理或网络的攻击时受到的损坏更小,且能很快从损害中恢复,且在受到损害时,电厂的设备具有“治愈”自己的能力,无需或仅需少量人为干预,就可以实现设备自我检测、自我诊断、自我修复。

第二、智能电厂更环保

智能电厂能实现全线检测报警机制。从煤炭检测污染物含量,到燃烧实时监测。同时所有监测数据上传,对外公开,排放公开透明化!

第三、智能电厂更人性化

未来智能电厂将大范围使用AR可视监控、数据监控、电厂机器人作业等。大大减少人的高危作业!同时智能电厂将实现智能全员监管24小时预警机制,能够提前发现隐患,提前解决!

第四、智能电厂更高效

智能电厂更加经济高效,运行成本更低,清楚掌握生产流程、提高生产过程的可控性。可以科学采集数据,科学制定生产计划。规划人员和电厂工程师可以按照市场需要,结合电厂储备来指导电厂运行。


03智慧电厂

智慧电厂就是在智能发电的基础上,通过发电与其他产业的融合延伸,形成循环经济,提高能源和资源的利用率,承担更多保护环境和服务社会的功能。智慧电厂不仅可以成为电厂参与市场经济的资本,也是新时代生态环境建设和经济社会发展对电力企业的要求。

建设智慧电厂是为了建立现代能源电力系统,实现安全、高效、绿色、低碳的发电。其特点表现为生产过程可以自主优化,相关系统能够采集、分析、判断和规划自身行为,智能地在线动态优化配置设备及其参数。

智慧电厂是在电力企业数字化、信息化基础上,充分运用云服务平台、大数据中心、物联网、3D虚拟交互、AI、机器人等技术,将传统电力生产、管理全过程与先进人工智能技术充分融合,实现对电力企业各分平台的集中整体管控、深度信息发掘分析、自主优化生产过程、科学规划检修方案、智慧决策预警等。

智慧电厂等于电力企业的“智慧主脑”,打破了虚拟与现实的界限、人与设备的界限、设备与设备的界限,实现了对电力生产全生命周期的整体互联、智慧管控,使电力生产管理更科学灵活,发电设备更安全可靠,电网运行更清洁高效、能源与资源的利用率更高,构建了“高效自主、绿色低碳、智能协同”的现代能源管理方式。如今,智慧电厂已经成为了电力企业的主要发展方向。


04智慧电厂主要技术

传统电厂智慧化升级的背后是各类科技技术的快速发展与成熟应用,要建设“安全、环保、高效、灵活”的智慧电厂,需要拥有“自分析、自学习、自优化、自诊断、自采集”的能力,那么哪些技术能够赋予智慧电厂此类能力?在各类智慧电厂解决方案中所依托的又是何种技术呢?本文结合市场上主流的智慧电厂解决方案,并对目前各智慧电厂中所应用到的技术进行整理,方便大家更深入的了解智慧电厂,整理的技术包括三维可视化、UWB定位、大数据、云计算、物联网、智慧机器人、深度学习、声音感知。


三维可视化

在传递信息的过程中,图像的效率大于图片,图片的效率大于文字,只因为人类的本性就是喜欢不需要思考的、直观的信息传递。VR三维可视化技术能够将平面的、文字性的数据资料进行三维建模转换,这从某种程度上来说,就是高效传递信息的方式转变。对于电厂来说,通过对电厂厂区进行三维转换,不仅可以将真实环境形象逼真地展现于眼前,更可以将生产实际业务无缝融合与三维模型中中,实现企业智能化、精细化管理。


UWB定位

超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术是一种无线载波通信技术,主要作用在于厘米级的高精度定位,电厂通过UWB定位技术,可以实时定位现场作业人员的具体位置,通过危险区域的电子围栏隔离,可以实现即时报警,避免员工的误操作引发安全隐患。云酷科技作为专注电力安全领域的企业,在电厂人员安全管理方面采用的就是UWB技术。


数字孪生

所谓数字孪生(Digital twin)模型,即物理资产、流程或系统以及供我们了解性能并对性能进行建模的工程信息的数字化表示,数字孪生模型是“实时的”或可持续更新的,它跨越了设备的全生命周期。在电厂中,数字孪生模型能够优化设备、系统和生产流程的运营和维护。数字孪生技术的着眼点在于怎么让彼此孤立数据建立联系,通过现代化的手段,让数据从设计延伸到施工运营,以产生更多的价值。


大数据

大数据(Big data)是由数据集组成,通过计算机进行统计、对比、解析,形成海量、高增长率、多样化的信息资产。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息,而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。换而言之,如果把大数据比作一种产业,那么这种产业实现盈利的关键,在于提高对数据的“加工能力”,通过“加工”实现数据的“增值”。通过对这些信息资产的专业化处理,能够为电厂运行的可靠性、经济性提供帮助。


云计算

从技术上看,云计算(cloud computing)与大数据的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理,必须采用分布式架构。依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术才能挖掘大数据的价值。通过云计算,可以在短短几秒钟内完成对数以万计的数据的处理,实现强大的网络服务,用户通过网络就可以不受时间和空间的限制轻松获取无限的资源。


物联网

物联网(IoT)即“万物相连的互联网”,是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通  。“物联网就是物物相连的互联网”。

电厂通过物联网技术进行数据收集、交换和分析,从而促进生产力和效率的提高以及产生其他经济利益。物联网是分布式控制系统的演进,它通过使用云计算来完善和优化过程控制,从而实现了更高程度的自动化。与其他技术相比,物联网技术是各类技术的综合应用,是智慧电厂必然要用到的技术,具有非同一般的意义。


智能机器人

智能机器人在电厂的应用主要包括感知环境因素、识别和解决问题,如表计的智慧识别、红外测温、气体检测、振动检测、声音分析、高清视频监测等,达到电厂关键设备状态全覆盖,辅助电厂运维人员,使运维人员及时掌控设备运行状态。


深度学习

深度学习是机器学习中一种基于对数据进行表征学习的算法。至今已有数种深度学习框架,如深度神经网络、卷积神经网络和深度置信网络和递 归神经网络已被应用在语音识别、自然语言处理、音频识别与生物信息学等领域并取得了极好的效果。


声音感知

声音感知技术是结合物联网、大数据分析、深度学习等技术上的深层次技术应用,其作用在于提取设备声音特征值并建立声音识别模型,实现设备状态监测和故障告警,保障设备安全稳定运行。

机器声音具有唯一性和入微性,通过智能声纹识别技术,辅助电厂作业人员进行早期故障判断。

各类技术相辅相成,互相独立又相互关联,涵盖了智慧电厂的设计、制造、基建直至运营的各个区间段,为电厂的设备智能化、控制智慧化、管理自动化、连接网络化、信息共享化提供了扎实的底层基石,满足时代对电厂更安全可靠、清洁高效、低碳环保、经济灵活的要求。

除了上述技术应用外,还有很多专业性更强的细分领域技术在智慧电厂中发挥着重要作用。 


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创建时间:2022-11-25 15:00