随着火电厂信息化、数字化、智能化技术的快速发展，移动互联网、云计算、大数据、人工智能和物联网等新型互联网技术也广泛渗透并应用到现代化数字电厂的建设中，智能发电技术已成为全面提高电力系统运行效率、推动能源革命的必然趋势。而采用传统控制技术已难以解决火电厂面临的问题以实现这些更高的要求，需充分利用先进的信息技术和工业技术，精确感知生产数据，优化生产过程，减少人工干预，使电厂具备自分析、自诊断、自趋优、自学习的能力，实现更加智能化电厂。

电厂运行智能辅助驾驶系统以解决行业痛点为目标，以数据贯通为核心，以网络传输技术为基础，依托基础设施层部署的高性能服务器、优化控制器、网络交换设备、数据库等基础软硬件平台，为数据处理层提供平台支撑。基于大数据、云计算、先进控制等最新技术，充分利用现场已积累的海量数据和新增的运行数据，实现大唐南电智能监测、智能监盘及运行优化等电厂运行智能辅助驾驶系统 DCS 侧的高级功能应用。电厂运行智能辅助驾驶系统相关功能部署于南电生产控制大区 I 区，实现电厂运行智能辅助驾驶系统与分散控制系统数据流、控制流及人机交互一体化融合。

本项目关键技术如下：

1．基于工业互联网物联技术的智能控制技术平台；

2．燃煤发电机组重要参数异常监测算法；

3．基于大数据分析与智能算法建模的预警技术；

4．采用动态阈值的锅炉受热面壁温超温报警技术；

5．基于专家知识与数据挖掘的典型设备故障诊断算法研究与应用；

6．基于负荷、煤种、季节等因素动态优化耗差分析目标值技术研究；

基于数据挖掘与分析、智能算法、机理建模和机器学习的运行优化技术。

1．电厂运行智能辅助驾驶系统与分散控制系统数据流、控制流及人机交互一体化融合，可实现生产数据秒级传输，保证智能监测、智能监盘及运行优化等智能化功能数据源头时效性及可靠性，智能分析计算结果在分散控制系统界面实时展示及刷新，在设备、系统参数异常时主动提示运行人员或直接参与闭环控制，有效减轻运行人员监盘压力，避免运行人员多系统、多界面切换，提高监盘效率。

2．智能控制技术平台将电厂海量生产运行数据进行结构化处理，将重要运行参数与设备、系统相关联，便于对电厂参数、设备、系统逐级有序分析监测。采用Syncbase实时数据库与Redis实现不同场景数据存储需求，提高平台数据读取及处理的灵活性。在数据分析方面，平台集成大量基础算法，同时提供便捷的自定义算法扩展方法，满足电厂参数分析定制化需求。平台提供图形化算法组态及画面组态功能，实现电厂经验知识固化、积累与传承。

3．智能监测：采用能量价值分析理论，以综合发电成本最低为目标，考虑负荷、环境温度等因素动态变化，实现发电厂性能指标的耗差分析，可有效指导运行人员进行参数调整，使机组获得最佳经济效益。值际评比指标监测基于电厂实际考核规则，实时计算、展示当值班组各项指标考核计算值，帮助运行人员实时了解当前值班水平，及时调整各项运行参数，提高当前班组机组运行经济性。

4．智能监盘：参数级智能预警根据电厂不同参数异常特征，进行了不同机理、不同模式的预警算法研究，有效捕捉不同参数劣化前各项异常趋势。锅炉壁温超温预警的超温阈值随不同受热面金属材质及机组负荷等工况变动，可实现多级报警、跳变报警及报警统计等功能。典型故障诊断针对具体故障制定故障树逻辑、故障原因及指导建议，形成电厂典型故障专家库，便于电厂运行经验转化，避免同样事故反复发生。设备级和系统级预警采用大数据分析与智能算法技术手段，实现设备和系统的早期预警，对设备和系统进行综合健康度指数评价，避免事故发生。

运行优化：系统基于锅炉机理模型，采用神经网络和遗传算法，建立一次风压、氧量、各层燃料/燃尽风门开度等参数与锅炉效率、排烟温度等指标的数据模型；利用遗传算法确定各优化的操作量，实现风煤比优化、氧量优化及配风优化等燃烧优化功能，降低污染物排放、减少结焦和金属高温腐蚀。

智能监测模块根据电厂运行人员需求直观展示锅炉效率、厂用电率等经济性指标及主汽温度、再热汽温等值际评比指标考核计算值等，为运行人员调节机组运行提供参考，有助于运行人员将可控运行参数调整到对应工况下的最优值，提升机组运行经济性。

智能监盘模块应用可实现事故事前预测，减少事故发生，减少维修费用，达到提高机组可靠性、保障设备运行安全、延长设备使用寿命的效果。在试运行期间，电厂运行智能辅助驾驶系统多次准确捕捉现场参数异常情况，在故障发生前及时准确发出预警。

运行优化模块的实施，可提升电厂生产运行智能化水平。风煤比优化、氧量优化及配风优化模块可降低机组煤耗，有效指导锅炉经济、高效、低污染运行，具有切实的推广应用价值。对比系统投入前后锅炉效率、排烟温度、排烟氧量及NOx排放的变化情况，系统投入后锅炉的效率明显提升，排烟温度明显下降，NOx排放量减少。

吹灰优化模块可合理调整锅炉吹灰器的运行，预防锅炉的结渣、积灰和受热面腐蚀，使受热面在运行中保持清洁状态和有效的传热，可在提高锅炉效率的同时降低辅机电耗，具有显著的经济效益。

冷端优化模块可提高凝汽器的真空，进而实现电厂节能降耗，对提高机组运行经济性具有十分重要的意义。对机组不同负荷工况进行测试，比对系统投入前后凝汽器清洁系数变化情况，系统投入后凝汽器清洁系数得到一定提高。

1.张笑（第一完成人）

主持项目，主导构建融合智能控制、数据挖掘与优化算法的技术框架，实现智能辅助驾驶系统与分散控制系统（DCS）在数据、控制及人机交互层面的一体化融合；牵头基于大数据、AI和工业互联网的方案设计，推动智能监盘、智能监测等核心研发，提升机组经济性与环保性。

2.吴连波（第二完成人）

推动系统与运行体系深度耦合，组织运行人员将报警优化、控制灵活性等痛点转化为功能指标；主导DCS权限开放与数据接口调试，解决现场适配问题；修订规程并组织培训考核，两周内实现全岗位应用，成功应用于2号机组。

3.季裴进（第三完成人）

参与全周期实施，组织运行痛点调研，为核心需求定义提供输入；对接算法团队，主导故障诊断模块验证；制定分阶段上线计划，督导智能报警、控制优化等核心模块投产，保障与2号机组大修同步投运，实现零非停，大幅提升监盘效率。

4.大唐南京发电厂（第一完成单位）

负责总体策划、组织协调与工程实施，统筹资源与试验环境。主导构建一体化技术框架，牵头设计基于大数据、AI和工业互联网的整体方案，组织攻克智能监盘、智能监测、冷端优化、燃烧优化及吹灰优化等关键技术。依托真实生产环境完成系统部署与长期考核，显著降低能耗与排放。

1．经济效益

(1) 智能监测

智能监测通过实施机组性能评估、工质与能量平衡监测、值际评比指标实时监测、联锁备用状态监视、执行机构品质监测、控制回路品质监测等功能，实时监测机组发电运行状态，为机组经济性评价提供指导，能够辅助发电运行提升机组经济性。通过系统替代运行人员完成大量繁琐的数据监测和初步分析工作，将智算结果推送给运行人员辅助监盘，提升电厂工作效率。

(2) 智能监盘

智能监盘系统全负荷段动态监测电厂重要参数、设备及工艺系统运行状态，在发生异常还未恶化为严重故障时预警，为运行人员留有足够的时间处理异常，避免事故的发生，可使得处理风险的模式从传统的被动反应到主动规避，实现机组异常的早期智能预警与故障诊断，降低运行人员监盘强度，提升机组运行安全性。取得效益如下：

l 事前预测，减少事故发生，降低维修费用；

l 减少因锅炉壁温超温爆管导致的停机事故和非计划停运损失；

l 预计每年可减少1次非计划停机。按非停一次（冷态启动）损失100万，同时考虑非停电网考核20万，预计每年可节省120万元非停费用支出。

(3) 运行优化

项目实施的运行优化模块，包括冷端优化、吹灰优化以及燃烧优化等功能，可为机组发电运行提供操作指导。冷端优化系统能够在循环水系统的外部工作条件（机组负荷、环境温度和空气相对湿度）以及内部条件（如系统结构、设备性能等）已经确定的情况下，寻求最优的循环水泵运行组合，使凝汽器处于最佳真空状态，使得增加的汽轮机电功率扣去循环水泵和冷却风机多消耗的电功率后折算得到的运行收益最大化。通过燃烧优化的实施，系统投入后锅炉的效率明显提升，排烟温度明显下降，NOx排放量减少。吹灰优化系统有效降低吹灰周期和单次吹灰时间，且可有效降低受热面的传热损失。相对于燃煤机组传统固定时长、固定班次、固定吹灰点的吹灰策略，智能吹灰系统通过合理的分析建模，提高锅炉受热面运行的安全性。

2．社会效益

电厂运行智能辅助驾驶系统响应新型电力市场需求，在传统 DCS 系统基础上，充分融合智能算法、大数据分析、先进控制等技术，加大在智能应用方面的创新与研发，打造燃煤智能控制新标杆，引领行业的发展与提升。

针对不同机组类型、燃料特性及环保要求，提供定制化功能开发与技术改造服务，满足差异化用户需求。通过建设行业示范工程，形成标准化软件产品与快速实施工具，并组建专业技术服务团队，支撑成果在燃煤、燃气、生物质发电等领域的广泛落地。

联合研发：与高校、科研院所或电力企业共建“智能发电技术联合实验室”，持续优化算法模型，拓展适应新能源消纳、深度调峰等新工况下的智能控制能力。

集成合作：与DCS厂商、智能装备企业、工业互联网平台商等开展产品集成合作，将本系统嵌入更广泛的控制与信息平台，形成联合产品推向市场。