一、国内外智能电厂1.1大唐姜堰智慧电厂的创新科技原文链接https://www.sohu.com/a/129754422_1319901智慧决策系统智慧决策系统以关注数据的诊断、分析为己任集科学、有效、便捷的数据诊断、分析方法与一身以企业已有信息系统为数据源通过对已有数据的诊断、分析、报告既提升原有系统的效用又为决策活动提供有力的信息支持通过对信息化数据的深度分析帮助企业实现绩效的科学管理。2手机APP应用3-143三维虚拟电厂姜堰虚拟电厂以设计院提供的二维图纸及部分管道三维模型为基础通过对主、辅机设备进行三维建模形成高精度、等比例的三维模型构建了与姜堰物理电厂一致的虚拟电厂。4全厂自动导航自动导航功能通过三维虚拟电厂对运行人员和检修人员可进行三维可视化培训提高员工对现场设备和工作原理的掌握。5设备检修培训三维虚拟电厂对主、辅设备进行了高精准的三维建模从外型到内部结构与设备高度吻合并实现了对设备逐一进行解体、复装模拟真实的设备大修过程。利用该功能还可以对检修人员进行培训考核。6工艺流程仿真培训在三维虚拟电厂平台中不仅有设备的三维建模还有基于真实数据的流程工艺的仿真包括燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉等系统。7三维数字化档案管理系统以往电厂只能接受设计院的二维图纸无法保存和接收设计院的三维设计资料三维数字化档案管理系统可以完整接受和保管设计院的三维设计资料除了有常规的三维数字化档案的查询功能外还可以通过三维模型关联等方式直接调取指定设备的基本信息及历史档案资料。8人员在线监视基于互联网的安全管理系统是以人员定位为基础通过对人员佩戴标签的定位从而对厂内人员进行有效的管控并实现人员定位和视频监控的联动人员定位系统将工作人员实时位置、运动轨迹在三维虚拟电厂中显示出来实现实时监控。9虚拟电子围栏虚拟电子围栏将形成自动报警区借助人员定位和移动手机技术对两票的工作负责人和工作班成员长时间离开电子围栏区域进行手机的振动或短信等报警提醒对非工作成员的闯入不但对闯入人员同时对工作负责人和值班成员等进行手机的报警提醒防止非工作人员误入设备间造成误操作。10人员活动轨迹通过电子地图管理者能够随时掌握布控区域人员位置、人员分布密度、相应的状态信息及每个受控目标的活动轨迹。可以随时按照时间段调用某个人活动的轨迹并进行回放用于责任划分与事故分析。11智能两票在三维虚拟电厂中以工作票的时间要素和空间要素生成虚拟电子围栏对相应的工作人员进行授权同时对非授权人员的闯入进行报警和监控防止非授权人员误入设备间造成误操作。工作票许可和终结环节与现场DCS系统实现联动在相应环节中通过设置安措执行实现相关设备运行参数的校验。通过在开票环节的智能判断避免人员走错间隔出现误操作解决两张工作票在空间、时间和安全方面的冲突消除安全隐患。12智能巡检智能巡检系统能够实现巡检人员的实时监控以及过程可视化可以在三维虚拟电厂中预先设定巡检路线巡检过程中巡检人员借助手机APP对设备进行二维码的扫码完成巡检数据的记录。当人员接近危险源区域会有明显的报警提醒提醒该人员远离危险源;同时三维虚拟电厂也会发出告警。13二维码功能根据设备的KKS编码制作设备二维码标识牌通过手机APP扫描设备二维码可以获取设备相关信息;同时依据设备二维码标识牌所安装设备位置信息可实现扫码定位功能。也可以用于二票执行过程中操作设备二次确认和点巡检过程中信息录入的入口。14智慧热网智慧热网系统对热用户集中监测管理、故障检测、远程控制、报表统计等。根据运行参数智能分析计算合理制定供热系统运行方案合理的调度、指挥。通过手机智能巡检、移动APP平台、预付费管理等功能的应用提高工作效率、避免资金风险提升供热整体经济效益。15智能控制系统网络架构16智能控制系统三维可视化监视通过二维、三维联动在二维画面选择某个设备时三维监控画面会自动定位到相应温度、压力等测点的实际位置甚至还包括一些检修过的焊点等等有利于运行人员对故障的判断。这个功能在火电厂中加强防磨防爆管理防止锅炉的四管泄露有很重要的拓展应用。17智能控制系统负荷指令分配为充分利用余热锅炉产生的蒸汽在AGC投运时主汽门和调门全开旁路全关汽机采用滑压方式运行;汽轮发电机组不直接响应AGC指令DCS中负荷分配回路将AGC负荷总指令经限幅、限速率等处理后减去汽机实际发电负荷后形成燃机负荷指令。AGC投入时机组负荷指令接受网调AGC负荷指令燃机负荷指令 机组负荷指令 – 汽轮发电机负荷指令汽机负荷指令 机组实际负荷(始终处于跟随状态)一次调频投入时燃机直接接受调频指令并辅以DEH系统内自身含有的一次调频回路共同完成机组一次调频任务。18在线仿真培训系统可接受机组的实时运行数据对机组运行过程进行回放有利于校正模型算法。运行时间越长仿真度越高。为实现故障诊断与事故预报奠定基础。不仅能用于对热工和运行人员培训通过与三维结合也可用于检修人员培训。19机组自启停APS通过整合燃机发动机TCS并实现余热锅炉及蒸汽轮机的自动启停形成整套联合循环机组的一键自动启停实现机组快速、安全启动。20基于大数据分析的运行优化系统基于大数据分析的运行优化系统包括燃机数学模型建立、机组离在线性能试验系统、联合循环性能监测系统、联合循环损耗分析系统、压气机水洗优化系统、进气过滤器更换优化系统 汽轮机冷端优化系统和当量运行时间监测系统以及天然气和负荷预测等系统。基于大数据分析的优化运行系统可达到如下效果实时计算联合循环电厂各设备的性能指标;实时计算各设备当前状态与最优状态的偏差;指导运行人员在设备性能下降时在合理的时机对设备进行维护降低运行成本;帮助运行人员通过在线性能试验了解设备的性能变化情况。21运行诊断及事故预报22寻优操作指导运用数学建模、数据挖掘技术和人工智能技术出运行参数的动态报警阈值形成精确报警避免大量误报警。同时以系统、设备、参数、状态为主线指导运行人员操作避免操作错误。a故障诊断提供故障主因诊断、事故处理指导 达到减少运行人员误判减少非停 。b事故预报提供辅机设备及部件劣化趋势、速率报警信息为运行人员赢得故障处理时间减少非停。c设备健康度监视利用数据挖掘技术和机理模型相结合挖掘设备及热力系统在各种复杂工况下的运行规律。操作员站实时监视计算出关键设备的在线健康状态。d故障辅助判断内置专家系统重要主机设备信号短缺或消失通过辅助判断可及时查看设备相关系统运行是否正常将误判误拍等几率极大降低提高机组安全运行的稳定性。23基于专家知识库的故障诊断系统通过主辅机TDM系统和DCS接口机将过程数据和振动频谱分析数据统一纳入远程诊断中心对主辅机的健康状态进行实时监控通过对TDM采集的振动数据与DCS的过程数据进行大数据分析应用现代最新的人工智能技术实现设备故障的及时预警和精确定位。TDM类似人类体检的X光、核磁拍片故障诊断系统类似医生。故障诊断系统还具备一定的自学习能力对于已经处理的故障系统还会自动学习进一步丰富专家库的内容更好的保障机组的安全稳定运行。远方的专家也可以借助故障诊断系统进行故障诊断和分析。智慧电厂发展随着研究的不断深入智慧电厂的功能也会不断的增加和丰富。科远股份正在研究内容包括智慧电厂在设计和设备选型阶段从构建虚拟电厂开始对工艺系统、设备选型优化减少投产后的技术改造降低造价;凝汽器清洗机器人、锅炉CT和燃烧优化系统;燃煤电厂燃料管理、四管防磨防爆等方面的应用;目前系统运行主要在PC和手机上今后能否实现穿戴式设备的应用;结合三维、VR技术实现更进一步的虚拟电厂。中国大唐集团公司旗下大唐姜堰电厂作为国内首个智慧电厂利用物联网、三维可视化人工智能、大数据分析等技术改变了传统的电厂管控模式其中对于电厂人员定位功能的实现就是采用UWB技术。姜堰电厂为整个厂区进行三维建模形成高精度、等比例的三维模型。通过全厂覆盖的UWB定位基站与人员佩戴的标签实现对整个厂区所有人员活动轨迹监控。下图为智慧电厂人员管控平台的操作界面我们可以很清楚地看到在画面中用鼠标点击厂区活动的人员立刻会出现这个人员的工号、性别、身份证号等信息。如有人员不慎误入厂区的危险区域系统还会自动提醒该人员立即离开并向后台发出提示人员精准定位的实现也为大型设备的智能巡检提供了有效的安全保障以往靠经验和责任心巡检的方式已经无法适应智慧工厂的管理要求对于巡检人员的监督系统会预先设计好巡检路线巡检人员只要按照要求去各个巡检点检查即可。下图为智能巡检的操作界面该界面可呈现巡检人员的巡检路线路线回放等功能真正做到巡检不遗漏按时巡检有效的保障了工厂的安全生产。以上诸多功能的实现其实都依赖于对人员的精准定位。而对于人的管控一方面降低了电厂由于人的原因所造成的安全事故另一方面也改变了生产方式提高了生产效率就这两方面来讲完全符合未来智慧工厂的发展趋势。1.2 神华国华北京燃气热电项目项目简述神华国华北京燃气热电项目机组是燃气蒸汽联合循环热电机组发电能力950 兆瓦供热能力 658 兆瓦供热面积约 1300 万平方米。试运行期间机组运行稳定烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放指标均优于燃气机组排放限值按《火电厂大气污染物排放标准》燃气机组烟尘排放限值为 5mg/m3二氧化硫为35mg/m3氮氧化物为 50 mg/m3厂界噪声达到一类标准。创新科技1国内APS一键启动范围最大无断点、无人工干预的机组启停全自动控制。2国内现场总线应用比例最高现场总线设备应用比例全国发电行业第一达到64%结合设备自诊断系统真正实现了设备智能化。3国内数字化移交应用程度最高将电站全生命周期的信息、数据同三维模型相结合将四大管道焊口信息集成到三维模型利用重点监视画面、三维拆解等手段强化了设备信息的规范管理和设备隐患的实时监管。4国内首家应用一体化云平台覆盖全部业务管理用信息化手段联通一控三中心的各项职能共集成多达30个业务系统搭建起针对岗位定制的智能工作台涵盖电厂生产经营全部业务的一站式、一体化信息支撑。5电厂只设置主控室、分析诊断中心、成本利润中心、安全消防保卫中心搭建覆盖全厂业务的一站式智能工作台实现“一键启停、无人值守、全员值班”的自动智能控制全厂员工共30人实现劳动生产率最高、用人最少。二、电站的种类及世界排名原文链接https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_largest_power_stations截至2021的Top 10 largest power producing facilities2.1 非可再生能源电站2.1.1 截至2021的Top 3 largest Non-renewable Coal power station2.1.2 Fuel Oil燃油Power StationSaudi Arabia 沙特阿拉伯2.1.3 Natural Gas Power StationUnited Arab Emirates阿拉伯联合酋长国2.1.4 Nuclear Power Station2.1.5 Oil shale 页岩油 Power Station2.1.6 Peat 泥炭 Power Station2.2 可再生能源电站2.2.1 Biomass Power Station生物质pellet fuel 颗粒燃料forest residue 森林废料Refuse-derived fuel RDF 垃圾衍生燃料(is a fuel produced from various types of waste such as municipal 市政的 solid waste (MSW), industrial waste or commercial waste.)black liquorIn industrial chemistry, black liquor is the by-product from the kraft process when digesting pulpwood into paper pulp removing lignin, hemicelluloses and other extractives from the wood to free the cellulose fibers.The equivalent material in the sulfite process is usually called brown liquor, but the terms red liquor, thick liquor and sulfite liquor are also used.在工业化学中黑液是牛皮纸工艺的副产品当将纸浆木材消化成纸浆去除木材中的木质素、半纤维素和其他提取物以释放纤维素纤维时。 亚硫酸盐工艺中的等效物质通常称为棕液但也使用术语红液、浓液和亚硫酸盐液。2.2.2 Geothermal地热 Power Station2.2.3 Hydroelectric2.2.3.1 Conventional三峡第一就完了。2.2.3.2 Run-of-the-riverRun-of-river hydroelectricity (ROR) or run-of-the-river hydroelectricity is a type of hydroelectric generation plant whereby little or no water storage is provided. Run-of-the-river power plants may have no water storage at all or a limited amount of storage, in which case the storage reservoir is referred to as pondage. A plant without pondage is subject to seasonal river flows, thus the plant will operate as an intermittent energy source. Conventional hydro uses reservoirs, which regulate water for flood control, dispatchable electrical power, and the provision of fresh water for agriculture.和传统水电站相比没有储水池没有或几乎没有储能。对环境影响小。2.2.3.3 Tide2.2.4 Solar power2.2.4.1 Photovoltaic 光伏2.2.4.2 Concentrated solar thermal 聚光光热电站Concentrated solar power (CSP, also known as concentrating solar power, concentrated solar thermal) systems generate solar power by using mirrors or lenses to concentrate a large area of sunlight onto a receiver.Electricity is generated when the concentrated light is converted to heat (solar thermal energy), which drives a heat engine (usually a steam turbine) connected to an electrical power generator or powers a thermochemical reaction.2.2.5 Wind2.2.5.1 Onshore2.2.5.2 Offshore2.2.6 Storage power stations2.2.6.1 Pumped-storagevault n. 拱顶撑竿跳地下室2.2.6.2 Battery storage2.2.6.3 Molten-saltThe different kinds of **thermal energy storageTES)热储能技术 ** can be divided into three separate categories: sensible heat, latent heat, and thermo-chemical heat storage显热、潜热和热化学储能. Each of these has different advantages and disadvantages that determine their applications.