数字化孪生技术在发电站管理平台中的应用
1 引言
能源是人类社会生存和发展的重要物质基础，人口多、经济发展速度快，因此我国的
能源消费总量连续多年处于世界领先地位。我国的能源结构是多煤、少气、贫油，而且风
光、水资源、消费分布不平衡，相应的发电能源也以煤为主， 2017 年煤炭电装装机总量
为 10.2 亿千瓦，占装机总量的 58%，发电量占比 67%。但是为了实施《巴黎协定》，在
全球“放弃煤炭”的大势下，中国也积极行动，推进能源供应方改革，提高能源转换效率，
减轻环境污染。2016 年国家发展改革委员会、国家能源局、工业信息化部共同发表《关
于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，促进能源和信息的深度融合，清洁高效地
推进煤炭电力生产，智能发电站的概念也是通过国家能源转换提出的能源互联网产生的。
近年来，随着云端运算、大数据、物联网、移动互连、 3D 可视化等技术的发展，在
节能、降耗、减排政策要求和集约化、高效管理需求驱动下，我国一些发电企业在智能发
电站领域进行了相关探索和尝试，但从目前国内智能发电站的建设和应用情况来看，其应
用更侧重于智能信息集成展示，对提高节约能源、提高效率的作用不强，偏离了智能生产
的初衷。同时，许多项目计划和实施往往是局部信息化系统、自动化系统的简单积累，缺
乏系统之间的紧密联系。因此，本文将从智能发电站的内涵出发，利用数字孪生理念，提
出智能发电站的总体框架，结合智能发电站的应用实际和信息技术特点，重点论述智能发
电站的系统布局模型。
2 智能发电站的概念和发展
智能发电站的概念在提出时没有具体的项目支持，只是对未来发展前景的憧憬和要求。
近年来，很多学者进行了深入的研究，很多发电企业进行了具体的实践探索，虽然还不是
真正智力发电站的具体着陆，但逐步完善了智能发电站的内涵，产业共识智能电站建设目
标初步形成。
2.1 智能电站的研究与探索
目前，业界对智能发电站的解释并不统一，我国相关权威机构也没有严格定义和制定
发展智能发电站的统一标准，但在新一轮“第三工业革命”的刺激下，世界各国在国家“网络”
工作的地图下，对智能发电站的概念和结构进行了深入的研究。中国自动化学会发展自动
化专业委员会发表的《智能电厂技术发展纲要》提出了以现代信息技术、通信技术、智能
检测、执行、控制、决策技术等为基础的智能发展模式智能发电站的定义。使发电厂更加
高效、安全、环保。该文件还提出了智能发电站的四层体系结构：智能设备层、智能控制
层、智能生产监管层和智能管理层。我认为智能发电站是具有自身最优化、自适应、自我
恢复、自我学习、自组织等特点的智能发电运行控制和管理模式，改进和优化《智能电厂
技术发展纲要》提议的 4 层架构。根据智能设备层、智能控制层和集成管理决策层划分体
系结构。参考产业 4.0 参考体系结构模型(RAMI4.0)和美国产业网络联盟(IIC)参考体系结
构，从生命周期、系统级别和智能功能的三维角度提出智能发电站系统参考体系结构建议。
在相关学者研究中，智能发电厂随着先进信息技术的发展，进一步扩大了发电厂的生
产运行管理，提高了发电厂的自动化、数字化、智能化水平，其中智能发电厂的核心技术
和体系结构是研究的重点。
2.2 智能发电站实践
专家学者推进理论研究，各发电企业也紧跟工业化、信息化融合潮流，大力推进智能
发电厂建设，部分信息工程公司也以智能发电厂的需求为中心开展了资讯系统平台研究和
示范工作，推进了智能发电厂建设。
以每台发电机 3D 可视化故障诊断系统、3D 数字档案等 5 个功能模块为中心推进。计
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