智慧火電扭轉傳統(tǒng)運作模式，3D可視化助力雙碳政策疾行

火力發(fā)電廠滿足了全世界將近五成的電力需求，在我國超過半數(shù)以上的電力來源于火力發(fā)電。隨著雙碳政策的推行，在國家清潔能源消納和環(huán)保的需求下，對火電廠在深度調(diào)峰、超低排放、靈活運行等方面提出了更高要求。與此同時，生產(chǎn)安全、安防監(jiān)控也是工業(yè)領域的重中之重。傳統(tǒng)的管理模式迫切需要轉型，向智能化、數(shù)字化、安全化、綠色化的智慧電廠方向發(fā)展。

通過 HT 可視化技術數(shù)字孿生正在運行的火力發(fā)電廠，搭建數(shù)字化運營平臺，對發(fā)電廠進行工廠式精細化的數(shù)字化管理，提升企業(yè)對整個發(fā)電廠業(yè)務進行數(shù)字化管理能力。

HT 支持多種方式的模型渲染，采用輕量化三維建模技術，數(shù)字孿生火電廠 1：1 高仿真模擬，以三維場景為基礎，2D 數(shù)據(jù)面板為輔，數(shù)字化展現(xiàn)火電廠各區(qū)域的建設、運行情況、安全配備、周邊動態(tài)環(huán)境等情況。同樣支持導入 IFC 格式的 BIM 模型文件生成場景，支持渲染 3D Tiles 格式的傾斜攝影模型文件。通過 HT 實現(xiàn)可交互式的 Web 三維場景，可進行縮放、平移、旋轉，場景內(nèi)各設備可以響應交互事件。

HT 三維可視化技術采用 B/S 架構，用戶可通過 PC 、 PAD 或是智能手機，只要打開瀏覽器可隨時隨地訪問三維可視化系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)查和管控。通過 B/S 架構與模型輕量相結合， HT 三維可視化技術首先在一定程度上減輕了用戶對于采購高性能硬件費用的壓力，其次打破了以往用戶在監(jiān)控室內(nèi)進行管理的管理場景的局限性。

智慧生產(chǎn)

案例以某沿海燃煤發(fā)電廠為原型，配置了 4×660MW 超臨界燃煤發(fā)電機組。通過結合數(shù)據(jù)傳輸技術，將廠區(qū)運行信息、以及現(xiàn)場重點設備運行情況等信息在場景中實時展現(xiàn)，讓廠區(qū)運維人員通過 HT 可視化大屏實時監(jiān)控廠區(qū)生產(chǎn)信息，全面高效管理。

大屏左側廠區(qū)信息面板展示了本項目主要信息，包括：廠區(qū)信息、經(jīng)營信息。其中經(jīng)營信息可以查看實時的成本、收入、利潤動態(tài)趨勢圖。

右側展現(xiàn)安全生產(chǎn)天數(shù)，記錄了廠區(qū)安全投產(chǎn)累計時間。設備運行效率與生產(chǎn)信息共同監(jiān)控著鍋爐與汽輪發(fā)電機組實時的運行效率與運行參數(shù)。

通過點擊底部智慧生產(chǎn)功能，運用動畫效果模擬火電廠的生產(chǎn)流程場景，直觀展示了以煤的運輸、存儲、輸送、燃燒、發(fā)電的一系列生產(chǎn)過程，配以文字說明與其主要特性，具有科技感的逼真視覺效果讓用戶清晰了解智慧火電廠的運作。

HT 可視化增加了無人機漫游視角以及第一人稱視角的動畫效果呈現(xiàn)，向用戶展示更加透明直觀的智慧火電廠全場景。

“智慧生產(chǎn)”是智能電網(wǎng)在生產(chǎn)領域的具體體現(xiàn)。通過圖撲軟件可視化平臺將火電廠、設備機器、人員等信息集成展現(xiàn)，打造全面感知、全面覆蓋、全面可視、全面可控的智慧工廠管理系統(tǒng)。為建設“安全、可靠、綠色、高效”電網(wǎng)，全面提質(zhì)增效打下堅實基礎。

智慧安防

人員定位

本案例基于 UWB 定位基站或其他定位硬件基礎，在三維場景中實現(xiàn)廠內(nèi)員工實時定位可視化功能。在集控中心部署可視化管理系統(tǒng)，管理人員可以實時監(jiān)控廠區(qū)在崗人員的位置，通過場景交互可以直觀地查看員工信息、聯(lián)系方式、行動軌跡等數(shù)據(jù)。

工作人員隨身攜帶的定位卡裝置，可人為操作發(fā)出 SOS 報警信息?，F(xiàn)場人員如遇到危險情況，信息會第一時間反饋在安防界面的報警記錄中，集控中心工作人員收到呼救信息即可第一時間相應。

人員快捷導航功能支持查詢和定位所有在線人員，也可瀏覽離線人員名單，幫助管理者快速查找。

人員定位功能一方面有助于現(xiàn)場人員的調(diào)動指揮，加強全局管理；另一方面有助于監(jiān)控員工的行為軌跡和安全信息，加強安全管理。補足了廠區(qū)現(xiàn)有系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和存在的威脅，提高企業(yè)運行決策的及時性和準確性，提升企業(yè)的智能化水平和運行效率，為企業(yè)安全穩(wěn)定運行提供有力保障。

電子圍欄

電子圍欄是目前較為先進的周界防護報警系統(tǒng)，電子圍欄主機采用了先進的“阻擋為主，報警為輔”的周界安防理念，集“威懾、阻擋、報警、安全”于一身。圍欄通常分為永久性圍欄和臨時性圍欄，永久性圍欄在火電廠項目中一般出現(xiàn)在汽輪機、變壓器、升壓站等區(qū)域；臨時性圍欄往往出現(xiàn)在廠區(qū)內(nèi)臨時施工或者“兩票”維修區(qū)。

企業(yè)可根據(jù)生產(chǎn)情況自由設置報警類型，例如串崗、滯留、超員、缺員、闖入、靜置超時等報警類型?；?HT for Web 輕量化場景建模以及人員定位功能的支持，未經(jīng)兩票授權的人員一旦涉足圍欄區(qū)域，報警信息將會展示在圍欄違規(guī)記錄中并可供查詢，從而保障了工作人員的安全。

智能監(jiān)控

廠區(qū)三維場景中，在室內(nèi)和室外設置了視頻監(jiān)控點位，以明顯的圖標展示其位置。本案例采用的是支持識別人員行為的監(jiān)控設備，可對安全帽穿戴、工作服著裝、接打電話等違規(guī)行為進行捕捉與告警，并記錄在攝像頭報警記錄中。存在報警信息的監(jiān)控點位會出現(xiàn)明顯的告警效果，支持管理者及時點擊查看實時監(jiān)控影像以及抓拍記錄。集成各類子系統(tǒng)的設備告警信息，在可視化系統(tǒng)中展示所有的告警信息。

相比于傳統(tǒng)的二維監(jiān)控系統(tǒng)，三維場景的界面展現(xiàn)更加直觀、簡單，便于監(jiān)控人員識別異常信息，提高監(jiān)控效率。用戶通過三維場景，對廠區(qū)的攝像頭位置分布一目了然。亦可通過新興視頻融合技術，將視頻無縫嵌入到場景中，真實還原場景實景。

工藝流程

火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用可燃物（例如煤）作為燃料生產(chǎn)電能的工廠。它的基本生產(chǎn)過程是：燃料在燃燒時使水生成蒸汽，將燃料的化學能轉變成熱能，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉，熱能轉換成機械能，然后汽輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變成電能。

采用三維組態(tài)的簡化方式實現(xiàn)電廠關鍵工藝流程上的設備連接，一方面可監(jiān)控重要設備的運行信息；另一方面，用一條直觀的直線流程展示出燃煤發(fā)電廠的主要發(fā)電工藝：輸煤棧橋→篩煤機→碎煤機→輸煤皮帶→給煤機→磨煤機→鍋爐→汽輪機→發(fā)電機→主變→升壓站→電網(wǎng)……

燃煤發(fā)電廠生產(chǎn)工藝主要設備包含：鍋爐、汽輪機、發(fā)電機。

通過完成化學能→熱能→機械能→電能這一系列轉化，從而為電網(wǎng)提供著源源不斷的電力。

鍋爐是一個換熱器，主要由爐膛、水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預熱器組成。

將原煤加工成適于現(xiàn)代動力鍋爐燃用的形式(如把煤磨成很細的煤粉)，再借助熱風送入鍋爐內(nèi)充分燃燒，使儲存于燃料中的化學能轉變?yōu)闊崮埽诲仩t內(nèi)的水吸熱后在一定壓力下變?yōu)轱柡驼羝?，飽和蒸汽在過熱器內(nèi)繼續(xù)加熱成過熱蒸汽。

汽輪機是把熱能轉換成機械能的設備，發(fā)電機是把機械能轉換為電能的設備。

來自鍋爐的過熱蒸汽陸續(xù)進入汽輪機的高壓渦輪、中壓渦輪、低壓渦輪，在汽輪機內(nèi)膨脹做功，驅(qū)動汽輪發(fā)電機組旋轉，將蒸汽內(nèi)能轉換成汽輪發(fā)電機組轉子系統(tǒng)旋轉的機械能；發(fā)電機轉子旋轉時，在發(fā)電機轉子內(nèi)由勵磁電流形成的磁場也隨之旋轉，使定子線圈所交鏈的磁通發(fā)生周期性的變化，在定子線圈中產(chǎn)生感應電勢，發(fā)出電能。

發(fā)電機發(fā)出的電能大部分由主變壓器升高電壓，經(jīng)過高壓配電裝置和高壓輸電線路向外供電，其發(fā)出電能的一小部分作為本廠自用稱作廠用電。

輸煤系統(tǒng)作為火電廠外圍尤為重要的系統(tǒng)，一直為電廠鍋爐提供燃料，是電廠能否運行的重要保證。在傳統(tǒng)模式中，輸煤系統(tǒng)有自己獨立的控制室，有且僅有在這個控制室中才能實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的實時監(jiān)控，其局限性可想而知。整條輸煤傳送線路不僅占地面積大、輸送距離遠，還有設備高低落差的限制，傳統(tǒng)的二維組態(tài)畫面已經(jīng)不能將其清晰直觀的展現(xiàn)出來。

通過 HT 可視化搭建火力發(fā)電廠復雜環(huán)境下無死角全覆蓋可視化場景，深度開發(fā)應用智能發(fā)電控制技術，提升發(fā)電企業(yè)智慧管控、智能運行、智能安全監(jiān)控、智能分析與遠程診斷等綜合能力，構建面向未來的智慧燃煤發(fā)電創(chuàng)新管理運營模式。

在下期的內(nèi)容，我們也會給大家介紹通過 HT 打造的智慧礦山管控平臺，助力煤礦開采與電力行業(yè)的共同創(chuàng)新發(fā)展。

當前隨著多地能耗雙控政策的升級，已經(jīng)有多個省份出臺了力度不等的限電措施。拉閘限電不僅是能源緊缺問題，也受到國家雙控政策和環(huán)保等因素的影響。“能耗雙控”的目標是要推動能源清潔低碳安全高效利用，也促使一些高能耗行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構、能源結構調(diào)整升級。

對于火力發(fā)電而言，這是一個迫切需要轉型的時代。

創(chuàng)新和技術在發(fā)電領域發(fā)揮著越來越重要的作用，結合 GIS 技術、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G 和可視化等先進技術的綜合應用給火力發(fā)電廠、光伏發(fā)電站、風力發(fā)電站帶來更大的價值提升，解決著困擾發(fā)電行業(yè)的深層頑疾。數(shù)字化技術的深度應用打通了數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，讓電力行業(yè)與數(shù)字化實現(xiàn)深度融合。智能發(fā)電已經(jīng)成為全面提高電力系統(tǒng)運行效率，適應我國電力體制改革、推動能源革命的必然趨勢。以下是圖撲軟件在能源相關的可視化案例：

風力發(fā)電

光伏園區(qū)

室外光伏站

智慧水電

水力發(fā)電

智慧核電

在我國，煤電無論是裝機量還是發(fā)電量均占絕對優(yōu)勢，但風電、光伏等新能源替代煤電的空間非常巨大。未來新能源和火電仍將相互依存，電力公司或迎來盈利和估值雙修復。新能源或迎來倍速發(fā)展期，但也需要儲能降本配合。

智慧減碳

隨著能源管控的諸多問題顯現(xiàn)，“虛擬電廠”也就起到了重要的作用。

什么是虛擬電廠呢？虛擬電廠，顧名思義就是一個虛擬化的電廠，不是電廠但是起到一個電廠的作用，依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通信技術，把分布式電源、儲能、負荷等分散在電網(wǎng)的各類資源相聚合，實現(xiàn)冷、熱、電整體能源供應效益最大化，并進行協(xié)同優(yōu)化運行控制和市場交易，對電網(wǎng)提供輔助服務，起到靈活的削峰填谷等作用。

未來，虛擬電廠將解決電力大規(guī)模儲存問題，實現(xiàn)能源轉型提供更多的解決方案，對于完善我國的電力市場體制實現(xiàn)電源多樣化，解決能源與環(huán)保問題具有重要的促進作用。而通過 HT 可視化大屏能將數(shù)據(jù)分析、能源管控、人員調(diào)度等問題更加集中化管理，促進虛擬電廠的高效運維發(fā)展。

HT 可視化賦能行業(yè)的智能制造與數(shù)字化轉型，讓產(chǎn)業(yè)運維可追溯管理，讓設備運行可監(jiān)控管理，讓萬物”互聯(lián)互通”。HT 可視化管理系統(tǒng)全面提升運維管理的智能化水平，以實現(xiàn)感知、決策、管理等全面智慧化為準則，提高企業(yè)綠色化、精細化、智能化管理水平，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的集中統(tǒng)一管理。
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