隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等新一輪工業(yè)革命的興起，智慧電廠已成為我國發(fā)電企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，應(yīng)對(duì)能源變革的新舉措，其體系架構(gòu)和智能系統(tǒng)建設(shè)成為當(dāng)前亟待解決的問題。

現(xiàn)階段，火力發(fā)電廠系統(tǒng)建設(shè)一般遵循控制層、監(jiān)控層、信息管理層三層體系架構(gòu)部署，在其上分別建設(shè)了分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System, DCS）、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（Supervisory Information System, SIS）、管理信息系統(tǒng)（Management Information System, MIS）等系統(tǒng)，各層及系統(tǒng)之間缺乏數(shù)據(jù)交互性和統(tǒng)一性，使之形成各個(gè)數(shù)據(jù)孤島，導(dǎo)致業(yè)務(wù)流程效率低，數(shù)據(jù)難以挖掘利用，智能系統(tǒng)難以搭建。

隨著發(fā)電企業(yè)多類型市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和能源個(gè)性化需求的加大，以及越來越多的智能設(shè)備和智能技術(shù)在發(fā)電廠得到應(yīng)用，發(fā)電廠的傳統(tǒng)體系架構(gòu)難以適應(yīng)智慧電廠的建設(shè)要求。

近年，我國對(duì)智慧電廠的研究和建設(shè)開展了許多有益探索，有學(xué)者從不同角度對(duì)智能發(fā)電、智慧電廠提出了不同的定義和體系架構(gòu)，但其與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系融合較少，智慧電廠作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)理念在發(fā)電側(cè)的集中體現(xiàn)，有必要將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)理念引入智慧電廠研究和建設(shè)中，增強(qiáng)各系統(tǒng)之間的協(xié)同性和擴(kuò)展性，提高發(fā)電企業(yè)內(nèi)外信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的融合程度。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0作為高度互聯(lián)的智能化工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，核心是利用信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems, CPS）優(yōu)化企業(yè)的智能生產(chǎn)管理，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的集成發(fā)展與合作。CPS是以網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，通過計(jì)算、通信及控制技術(shù)（Computing、Communication、Control, 3C）深度融合，構(gòu)建一個(gè)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理實(shí)體有機(jī)融合的復(fù)雜系統(tǒng)。通過CPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)感知、動(dòng)態(tài)仿真控制和信息服務(wù)，使該系統(tǒng)更加高效、可靠與協(xié)同運(yùn)行。

2013年4月，德國政府在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式明確提出了以信息物理融合系統(tǒng)為支撐的工業(yè)4.0戰(zhàn)略。之后歐美等國家對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及CPS開展了大量研究和建設(shè)工作，在通過資源集聚、市場(chǎng)驗(yàn)證和應(yīng)用創(chuàng)新后，歐美的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)日漸成熟。而目前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)處于探索階段。

2017年，工業(yè)和信息化部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布《信息物理系統(tǒng)白皮書（2017）》，明確了信息物理系統(tǒng)的定義和CPS工程建設(shè)路徑。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)多時(shí)空尺度異源信息的處理能力，以及開放性和共享性的要求加大,人類的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)特性逐漸滲透進(jìn)CPS，使CPS向著廣義互聯(lián)的人類群體以及社會(huì)化發(fā)展。

因此，國內(nèi)外學(xué)者開始進(jìn)一步拓展CPS內(nèi)涵，周濟(jì)等認(rèn)為在傳統(tǒng)的人和物理系統(tǒng)之間增加信息系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)和產(chǎn)生知識(shí)的能力，提出了以人-信息-物理系統(tǒng)（Human-Cyber-Physica Systems, HCPS）為基礎(chǔ)，深度融合人工智能技術(shù)的中國新一代智能制造的發(fā)展體系。還有學(xué)者認(rèn)為通過構(gòu)建信息物理社會(huì)系統(tǒng)（Cyber-Physical-Social Systems, CPSS）延伸CPS，可以較好地實(shí)現(xiàn)信息空間、物理空間和社會(huì)空間的無縫結(jié)合。如王飛躍等以復(fù)雜系統(tǒng)理論和默頓定律為基礎(chǔ)，將人及人類納入系統(tǒng)之中，構(gòu)建虛實(shí)互動(dòng)、閉環(huán)反饋和自治的平行系統(tǒng)，提出了工業(yè)5.0信息-物理-社會(huì)融合平行體系。

在電力領(lǐng)域，相關(guān)學(xué)者結(jié)合電力特征和CPS技術(shù)提出了電力信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Energy Systems, CPES），為電力智能化建設(shè)提供了新的理論和方法。目前，在CPES體系架構(gòu)、系統(tǒng)建模仿真、安全可靠性、系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行調(diào)度等方面進(jìn)行了初步探究，仍有許多問題和關(guān)鍵技術(shù)亟待解決。針對(duì)CPES體系架構(gòu)研究，有學(xué)者設(shè)計(jì)了應(yīng)用層、認(rèn)知層、網(wǎng)絡(luò)層、控制感知層和物理層五層的能源互聯(lián)網(wǎng)CPS框架。薛禹勝等提出了智能電網(wǎng)的CPS技術(shù)體系框架，解決電力基礎(chǔ)設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高效交互和無縫集成問題。

隨著越來越具有開放和競(jìng)爭(zhēng)特性的智慧能源和能源互聯(lián)網(wǎng)的提出，以及“云大物移智”等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，使能源的生產(chǎn)和使用越來越具有人類–社會(huì)屬性，基于此，有學(xué)者進(jìn)一步考慮社會(huì)元素和能源系統(tǒng)間交互的影響，提出了智能電網(wǎng)和電力物聯(lián)網(wǎng)融合的電力CPSS，以助于更好地解決電力經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)管制、博弈及攻擊行為、需求側(cè)等對(duì)系統(tǒng)發(fā)展、可靠性和優(yōu)化運(yùn)行的不確定及復(fù)雜度的影響。程樂峰等基于群體及其知識(shí)自動(dòng)化的理論方法構(gòu)建了下一代能源電力系統(tǒng)的CPSS理想和工程試驗(yàn)框架體系，將人類調(diào)度員與能源市場(chǎng)的人類社會(huì)行為與信息物理系統(tǒng)融合為一個(gè)“大”閉環(huán)復(fù)雜系統(tǒng)。

綜上所述，具有高度靈活、協(xié)調(diào)和控制能力的CPS/HCPS/CPSS非常適合智慧電廠建設(shè)，其研究和發(fā)展為我國智慧電廠的研究和建設(shè)提供了重要理論基礎(chǔ)和借鑒意義。現(xiàn)有文獻(xiàn)主要從發(fā)輸配用等綜合能源和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息物理系統(tǒng)進(jìn)行體系架構(gòu)分析，而目前針對(duì)發(fā)電側(cè)CPS的研究和實(shí)踐較少。

發(fā)電廠作為能源互聯(lián)網(wǎng)供給側(cè)重要的組成部分，智慧電廠建設(shè)應(yīng)該納入整個(gè)智慧能源和能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系中，而現(xiàn)有火電廠的物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)中，人類和社會(huì)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的感知、經(jīng)驗(yàn)和決策不會(huì)直接反饋或難以作用于電力生產(chǎn)管理而形成閉環(huán)，從而無法較好地解決發(fā)電廠泛在感知與全面互聯(lián)、全生命周期生產(chǎn)管理、基于數(shù)字孿生的性能優(yōu)化與診斷控制、面向不同交易市場(chǎng)/環(huán)境/能源的運(yùn)行優(yōu)化和經(jīng)營決策等問題。

近年來，形態(tài)仿生、功能仿生、結(jié)構(gòu)仿生、信息與控制仿生等仿生學(xué)方法，在諸多領(lǐng)域具有顯著的創(chuàng)新應(yīng)用。仿生學(xué)通過研究生物的結(jié)構(gòu)和功能原理等方法，模仿構(gòu)建生物模型映射的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而建造解決問題的智能實(shí)體模型。

基于此，本文利用仿生學(xué)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)CPS內(nèi)涵引入智慧電廠進(jìn)行研究分析，充分考慮人、社會(huì)行為與發(fā)電廠生產(chǎn)、管理、經(jīng)營等各環(huán)節(jié)的耦合關(guān)系和相互影響，構(gòu)建具有系統(tǒng)性、規(guī)范性和通用性的智慧電廠體系架構(gòu)和智能模型，以便兼容和適應(yīng)發(fā)電廠上、下游企業(yè)和集團(tuán)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系。

1 智慧電廠仿生體系

通過借鑒工業(yè)4.0參考架構(gòu)（RAMI4.0）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（AII）以及中國智能制造系統(tǒng)架構(gòu)，對(duì)發(fā)電廠工藝流程、能源屬性、社會(huì)特點(diǎn)等分析，考慮人的行為及社會(huì)與智慧電廠信息物理系統(tǒng)耦合關(guān)系，本文提出了智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)模型，如圖1所示。

智慧電廠參考架構(gòu)分為全生命周期、系統(tǒng)層級(jí)和業(yè)務(wù)特征三個(gè)維度。其中世界互聯(lián)主要指能源/環(huán)境/經(jīng)濟(jì)/政策的融合，業(yè)務(wù)特征是根據(jù)系統(tǒng)融合難度和遞進(jìn)關(guān)系，從數(shù)據(jù)集成逐步實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同/多市場(chǎng)交易/輔助服務(wù)/綜合能源服務(wù)等多元成熟新業(yè)態(tài)。

圖1 智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)模型

智慧電廠被認(rèn)為是一個(gè)具有自我感知、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，更加安全、環(huán)保、高效和經(jīng)濟(jì)的發(fā)電廠。智慧電廠內(nèi)涵與仿人類生物學(xué)特征和功能具有高度的相似性。利用仿生學(xué)的擬態(tài)和演化等方法對(duì)智慧電廠體系架構(gòu)展開仿生特性分析，從體系結(jié)構(gòu)仿生、功能仿生等角度構(gòu)建具有一定意識(shí)形態(tài)的智慧電廠智能體。智慧電廠（Intelligent Power Plant, IPP）仿生體系模型為

式中，SA為體系架構(gòu)，智慧電廠仿人體細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及五官、手臂、大腦等組織和器官；HC為仿人類能力，智慧電廠仿人的工作、學(xué)習(xí)及思考等能力；HA為仿人類屬性，智慧電廠仿人的社會(huì)性和人類對(duì)生活環(huán)境適應(yīng)性等屬性；HF為仿人類特征，智慧電廠仿人類的一些行為特征、生活特征等；HB為仿人類行為，智慧電廠仿人類對(duì)外界刺激做出的條件反射、非條件反射等行為調(diào)節(jié)方式。

2 智慧電廠仿生概念模型及演化過程

目前，我國火力發(fā)電的智慧電廠研究處于探索期，尚未形成統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的定義，通過仿生基因進(jìn)化原理和工業(yè)全面質(zhì)量管理理念對(duì)智慧電廠建設(shè)內(nèi)涵展開更深層次的分析。從技術(shù)方式與業(yè)務(wù)屬性維度對(duì)智慧電廠概念進(jìn)行建模分析，智慧電廠可被理解為發(fā)電技術(shù)、管理技術(shù)與智能技術(shù)螺旋配對(duì)生長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)進(jìn)化的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

圖2 智慧電廠DNA雙螺旋演化模型

基于式（1）建立統(tǒng)一仿生體系，智慧電廠的仿生概念模型（Bionic Conceptual Model of Intelligent Power Plant, BCMIPP）可表示為

式中，業(yè)務(wù)基（Business, BU）由安全（Safety, Saf）、運(yùn)行（Operation, Ope）、設(shè)備（Equipment, Equ）、燃料（Fuel, Fue）、物資（Material, Mat）、經(jīng)營（Management, Man）和辦公（Office, Off）七種組成，智能技術(shù)基（Smart Technology, ST）主要由這些業(yè)務(wù)基相適應(yīng)的技術(shù)基配對(duì)而成。

技術(shù)基主要包含智能感知、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能控制等相互融合的技術(shù)。業(yè)務(wù)基和技術(shù)基分別對(duì)應(yīng)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的DNA分子鏈，通過業(yè)務(wù)基和技術(shù)基相互配對(duì)，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)在發(fā)電廠生產(chǎn)和管理過程中的高度滲透，從而提高兩者的有機(jī)融合程度。

隨著發(fā)電和企業(yè)管理技術(shù)以及相應(yīng)的智能技術(shù)相互迭代發(fā)展，該模型螺旋向上生長(zhǎng)，重組DNA，從現(xiàn)階段的CPS向電廠內(nèi)外拓展逐步演化為以人行為、情感及知識(shí)為主的HCPS，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步向企業(yè)內(nèi)外世界交融進(jìn)化成CPSS。

根據(jù)智慧電廠DNA概念模型及發(fā)電企業(yè)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律，智慧電廠大體將經(jīng)歷數(shù)字化電廠→智能化電廠→智慧化電廠三個(gè)階段的演化過程，其區(qū)別、關(guān)系、系統(tǒng)表征和交互模式見表1。

表1 智慧電廠信息物理系統(tǒng)的演化

1）數(shù)字化電廠（Digital Power Plant, DPP）主要是對(duì)電廠物理對(duì)象（如人、機(jī)器、燃料及物資、系統(tǒng)機(jī)理、環(huán)境等）和工作對(duì)象（規(guī)劃設(shè)計(jì)、基建、運(yùn)行維護(hù)等）的數(shù)字化采集、存儲(chǔ)、處理、定量分析和決策，使電廠信息的占有和應(yīng)用打破空間和時(shí)間的某些限制,使信息的應(yīng)用效益達(dá)到最大化。此階段主要將電廠生產(chǎn)控制的PLC嵌入式系統(tǒng)和信息系統(tǒng)融合為CPS。

2）智能化電廠（Smart Power Plant, SPP）是隨著新一代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和“云大物移智”的發(fā)展，以硬件為支撐的嵌入式CPS系統(tǒng)逐漸向網(wǎng)絡(luò)嵌入式轉(zhuǎn)變，使得人類行為、情感、知識(shí)等更容易融入CPS中HCPS，使人在系統(tǒng)場(chǎng)景的構(gòu)建之中，具有自治性、反應(yīng)性、主動(dòng)性、進(jìn)化性等智能體特征。目前我國大部分電廠處于DPP向SPP建設(shè)進(jìn)程中。

3）智慧化電廠（Intelligent Power Plant, IPP），隨著SPP建設(shè)中HCSP智能體的成熟，物理、信息和社會(huì)的實(shí)時(shí)化平行互動(dòng)需求將加劇，催生出了CPSS多智能體（Multi-Agent System, MAS）建設(shè)需求，通過多智能體使各智能體互相通信，彼此規(guī)劃、協(xié)調(diào)組織和決策。有效提高電廠優(yōu)化預(yù)測(cè)決策等問題的魯棒性和適應(yīng)性能力，實(shí)現(xiàn)物理、人和社會(huì)等資源的一體化協(xié)調(diào)與融合。

3 智慧電廠CPS/HCPS/CPSS系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1 智慧電廠仿生CPS神經(jīng)系統(tǒng)框架

CPS內(nèi)涵高度符合智慧電廠的建設(shè)目標(biāo)和要求，為智慧電廠體系架構(gòu)、建模分析與控制、智慧管理等建設(shè)提供了方法和工具。

利用信息通信控制技術(shù)模擬生物體感覺器官、神經(jīng)元、效應(yīng)器以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)在智能活動(dòng)中的信息采集、處理和控制過程，構(gòu)建仿生CPS神經(jīng)系統(tǒng)框架，如圖3所示。CPS仿生神經(jīng)系統(tǒng)由單個(gè)CPS系統(tǒng)（神經(jīng)元）組成，通過采用統(tǒng)一的通信和接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)CPS子系統(tǒng)信息共享和協(xié)作。

CPS仿生神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程是根據(jù)需求使用不同的一次能源輸入，利用量測(cè)裝置（感受器）采集數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)信息通過有線、無線通信網(wǎng)絡(luò)（傳入神經(jīng)）傳輸至信息數(shù)據(jù)平臺(tái)（中樞神經(jīng)系統(tǒng)），然后信息數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算后，將生成的決策及指令通過有線、無線通信網(wǎng)絡(luò)（傳出神經(jīng)）傳輸至執(zhí)行機(jī)構(gòu)（效應(yīng)器）。

根據(jù)用戶個(gè)性化需求調(diào)整電、熱、冷等多種能源生產(chǎn)的特定參數(shù)。電廠借助這一套“仿生神經(jīng)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)自我感知、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)、行為決策能力。

圖3 智慧電廠仿生CPS神經(jīng)系統(tǒng)框架

3.2 智慧電廠仿生HCPS/CPSS的構(gòu)成

考慮發(fā)電廠個(gè)人行為及社會(huì)群體決策的影響，利用仿生神經(jīng)學(xué)方法對(duì)電廠CPS系統(tǒng)向內(nèi)外部擴(kuò)展延伸至HCPS/CPSS。構(gòu)建一個(gè)人/社會(huì)世界-物理世界-信息世界互聯(lián)互通的智慧電廠生態(tài)體系。HCPS/CPSS可認(rèn)為是CPS2.0/3.0，與CPS具有相似的特征和體系架構(gòu)，但信息獲取的廣度和深度不同，下文以智慧電廠HCPS為例分析其構(gòu)成。

智慧電廠HCPS系統(tǒng)根據(jù)不同業(yè)務(wù)及生產(chǎn)工藝流程可劃分為若干特定的人-信息-物理子系統(tǒng)（Human-Cyber-Physical Sub-System, HCPS-S）。對(duì)單個(gè)HCPS-S系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行人、物理及信息建模分析，根據(jù)模型物理量、信息量的輸入與輸出參數(shù)一一映射原則，對(duì)分裂的人-物理系統(tǒng)（Human-Physical System, HPS）、CPS系統(tǒng)以及人-信息系統(tǒng)（Human-Cyber System, HCS）模型進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的優(yōu)化。

隨著智慧電廠DNA概念模型的不斷進(jìn)化，通過對(duì)人行為模型、信息模型和物理模型相互反饋循環(huán)，逐步實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠“人-信息-物理”三元合一的深度融合。智慧電廠仿生HCPS/CPSS的構(gòu)成如圖4所示。

通過對(duì)發(fā)電生產(chǎn)工藝和經(jīng)營管理分析，本文利用上述智慧電廠仿生體系，建立發(fā)電廠仿生HCPS/ CPSS的構(gòu)成描述方程為

CPS橫向可分解為部件級(jí)（Components）、設(shè)備級(jí)（Equipment）、系統(tǒng)級(jí)（System）、系統(tǒng)之系統(tǒng)（Systems of Systems, SoS）、機(jī)組級(jí)（Unit）、廠級(jí)（Plant）六個(gè)層級(jí)，后者依次為前者的累加，相互交叉，最終構(gòu)成一個(gè)自由靈活配置并高度協(xié)同的多層級(jí)智慧電廠。

圖4 智慧電廠仿生HCPS/CPSS的構(gòu)成

對(duì)CPS縱向分析，智慧電廠是CPS、HCPS、CPSS的并集，三種系統(tǒng)同時(shí)存在，相互交融。通過人-信息子系統(tǒng)（Human-Cyber Sub-System, HCS-S）將發(fā)電廠生產(chǎn)和管理人員的感知、機(jī)理分析與控制功能向信息系統(tǒng)映射復(fù)制遷移，使HCPS系統(tǒng)具有神經(jīng)系統(tǒng)“認(rèn)知、學(xué)習(xí)、分析、決策”能力；物理系統(tǒng)通過增加各種智能傳感、檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施，形成電廠數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)感知體系。

同時(shí)，信息物理子系統(tǒng)（Cyber-Physical Sub-System, CPS-S）將物理子系統(tǒng)和信息子系統(tǒng)在感知、分析、決策、控制及管理等方面深度融合，代替電廠人員大部分的體力和腦力活動(dòng)，并且充分考慮社會(huì)影響，通過網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)將各子系統(tǒng)集成為更大的HPS、CPS以及HCS系統(tǒng)，進(jìn)而進(jìn)化至HCPS/CPSS。

3.3 智慧電廠CPS/HCPS/CPSS物理結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)智能電廠或智慧電廠CPS/HCPS/CPSS實(shí)時(shí)監(jiān)控、混合建模分析、動(dòng)態(tài)仿真和智能控制，構(gòu)建了智慧電廠的物理結(jié)構(gòu)如圖5所示。將傳統(tǒng)生產(chǎn)控制Ⅰ區(qū)和生產(chǎn)監(jiān)控Ⅱ區(qū)合并為智能控制安全Ⅰ區(qū)。電廠物理系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)通過傳感器和專用通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至智能控制Ⅰ區(qū)DCS存儲(chǔ)服務(wù)器。

根據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》的要求，通過防火墻隔離將DCS存儲(chǔ)服務(wù)器數(shù)據(jù)映射傳輸至智能控制Ⅰ區(qū)大數(shù)據(jù)平臺(tái)中，通過數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的人類知識(shí)及三維機(jī)理模型，進(jìn)行優(yōu)化、預(yù)測(cè)、診斷、決策建模和在線仿真，構(gòu)建CPS/HCPS/CPSS數(shù)字孿生體。根據(jù)物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息和人類知識(shí)，不斷自我學(xué)習(xí)提高仿真及數(shù)學(xué)模型精度，當(dāng)達(dá)到預(yù)定精度后將仿真和模型計(jì)算結(jié)果，通過專線和防火墻鏡像至DCS控制系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用控制器中，對(duì)物理系統(tǒng)實(shí)體進(jìn)行嵌入式或分布式控制。

而在智慧管理安全Ⅱ區(qū)中構(gòu)建大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，實(shí)時(shí)鏡像智能控制Ⅰ區(qū)大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)，開發(fā)高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器功能實(shí)現(xiàn)“人機(jī)料法環(huán)”全身命周期管理。通過Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)相互映射和融合，在虛擬環(huán)境中構(gòu)建一個(gè)物理系統(tǒng)、人/社會(huì)、信息系統(tǒng)深度融合的數(shù)字孿生發(fā)電廠。

圖5 智慧電廠信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4 基于仿生體系的智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

火力發(fā)電廠是一個(gè)涉及多參數(shù)、多耦合和多目標(biāo)的復(fù)雜連續(xù)工業(yè)系統(tǒng)，不能以孤立的離散數(shù)據(jù)直接控制與管理。為了實(shí)現(xiàn)智慧電廠CPS/HCPS/CPSS的自由組合，需要具有規(guī)范、可分解、統(tǒng)一的智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

通過遵循面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA)，基于信息和通信技術(shù)（Information and Communication Technology, ICT），在統(tǒng)一的模型及服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，構(gòu)建智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。通過橫向服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠內(nèi)部工業(yè)生產(chǎn)或管理全部信息的集成優(yōu)化。

通過縱向服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)電廠內(nèi)部不同部門、不同業(yè)務(wù)之間的互聯(lián)互通、協(xié)同優(yōu)化，以及集團(tuán)內(nèi)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的互聯(lián)。通過服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如信息化系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、交易市場(chǎng)系統(tǒng)等）的信息共享、協(xié)調(diào)優(yōu)化控制及流程化管控。

因此，智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)可為智能系統(tǒng)和業(yè)務(wù)功能建設(shè)提供安全、可靠、高效和穩(wěn)定的應(yīng)用平臺(tái)和數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)支撐，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的橫向集成與縱向貫通，打破數(shù)據(jù)孤島。通過模擬神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)細(xì)胞的分層現(xiàn)象，本文基于仿生體系，構(gòu)建如圖6所示的智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。智慧電廠HCPS/CPSS劃分為設(shè)備層（效應(yīng)器）、感知層（細(xì)胞膜）、基礎(chǔ)設(shè)施層（細(xì)胞器）、平臺(tái)層（細(xì)胞質(zhì)）和應(yīng)用層（細(xì)胞核）的層級(jí)架構(gòu)。

在仿生智慧電廠五層架構(gòu)體系中，每一層相互獨(dú)立且互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電廠信息離散系統(tǒng)、社會(huì)/人連續(xù)系統(tǒng)和發(fā)電物理連續(xù)系統(tǒng)在計(jì)算、通信、傳感、控制、管理等方面的有機(jī)融合與高度協(xié)作，打破業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)孤島，最終實(shí)現(xiàn)智慧電廠信息流、業(yè)務(wù)流、能源流的三流合一。

1）物理層：包括物體物理、物體人、物理社會(huì)，其中物體物理指發(fā)電廠各系統(tǒng)和設(shè)備，構(gòu)成了從化學(xué)能至機(jī)械能、電能轉(zhuǎn)換和能量流動(dòng)的復(fù)雜發(fā)電系統(tǒng)。

2）感知層：感知層相當(dāng)于人體神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)神經(jīng)元，應(yīng)具有視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等神經(jīng)末梢功能，是解決發(fā)電廠數(shù)據(jù)孤島問題，構(gòu)建社會(huì)、人、信息、物理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

通過對(duì)現(xiàn)有發(fā)電廠DCS-SIS-MES系統(tǒng)存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)以及外部數(shù)據(jù)的安全高效采集，實(shí)現(xiàn)智慧電廠泛在感知。如對(duì)電廠人員和設(shè)備物資的標(biāo)識(shí)、位置、狀態(tài)，以及生產(chǎn)工藝、設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)過程、管理內(nèi)容和流程數(shù)字化，可促進(jìn)電廠人、機(jī)/物、社會(huì)信息資源集成共享和全面互聯(lián)。

通過將電廠現(xiàn)有的KKS編碼、設(shè)備編碼、物資編碼、固定資產(chǎn)編碼進(jìn)行聯(lián)動(dòng)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建新的四碼合一的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)編碼，賦予發(fā)電廠設(shè)備、物資、工藝唯一ID，保證數(shù)據(jù)的唯一可靠性。利用OPC、MQTT等技術(shù)將底層多源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以接收的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)識(shí)解析，然后通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)MODBUS、HART、PROFIBUS等底層通信協(xié)議的互聯(lián)互通。

對(duì)于部分時(shí)效性要求高的數(shù)據(jù)通過智能網(wǎng)關(guān)等新型邊緣計(jì)算設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能傳感器和設(shè)備數(shù)據(jù)的匯聚處理，以及對(duì)邊緣分析結(jié)果向云端平臺(tái)的間接集成?？捎行Ы鉀Q發(fā)電廠煤質(zhì)在線測(cè)量、換熱器性能監(jiān)測(cè)，煙氣流量監(jiān)測(cè)，爐膛溫度場(chǎng)仿真的及時(shí)性和可靠性，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量與處理。

圖6 基于仿細(xì)胞結(jié)構(gòu)的智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)架構(gòu)

3）基礎(chǔ)設(shè)施層：構(gòu)建HCPS/CPSS神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為平臺(tái)層提供并行高效的云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，通過射頻識(shí)別、LoRa、Zigbee、4G/5G以及UWB/GPS/北斗等定位設(shè)施構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)。

4）平臺(tái)層：通過系統(tǒng)整合、數(shù)據(jù)橫向貫通與集中、業(yè)務(wù)縱向集成、數(shù)字映射、微服務(wù)等策略，將大數(shù)據(jù)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和三維虛擬平臺(tái)融合為發(fā)電廠的一體化平臺(tái)。同時(shí)通過對(duì)門戶、流程、數(shù)據(jù)、運(yùn)維、安全的統(tǒng)一管理，構(gòu)建智慧電廠HCPS中樞神經(jīng)系統(tǒng)大腦功能。

（1）蘊(yùn)含知識(shí)圖譜的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。通過建立包含電廠人/社會(huì)-物理等多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，大數(shù)據(jù)平臺(tái)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、仿真建模等多種技術(shù)，集成生產(chǎn)管理專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，建立發(fā)電廠知識(shí)圖譜，為應(yīng)用層提供快速高效、自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化的智能應(yīng)用模型。同時(shí)該平臺(tái)通過統(tǒng)一對(duì)外服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)接口支持集團(tuán)內(nèi)部、智能電網(wǎng)調(diào)度、政府監(jiān)管部門、市場(chǎng)交易中心等企業(yè)單位之間的數(shù)據(jù)安全交互能力。

（2）智能設(shè)備集中管控的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。隨著智能設(shè)備在發(fā)電廠中不斷得到應(yīng)用，需要一套物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將電廠設(shè)備/人與互聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)電廠物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視、集中管控與服務(wù)。如發(fā)電廠關(guān)鍵參數(shù)智能量測(cè)設(shè)備、巡檢機(jī)器人和無人機(jī)、智能攝像頭、智能移動(dòng)終端等物聯(lián)設(shè)備的靈活部署與集中互聯(lián)管控。

（3）基于業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化孿生平臺(tái)。充分利用數(shù)字化建模技術(shù)開發(fā)一套面向發(fā)電廠生產(chǎn)工藝流程仿真及設(shè)備結(jié)構(gòu)的三維數(shù)字化平臺(tái)，融合人員定位技術(shù)、移動(dòng)終端、智能攝像頭、三維及VR/AR仿真培訓(xùn)和仿真技術(shù)，集成生產(chǎn)監(jiān)控、作業(yè)過程、生產(chǎn)管理、智能決策等SIS和MIS傳統(tǒng)信息系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的三維數(shù)字化孿生虛擬電廠。

5）應(yīng)用層：應(yīng)用層是CPS系統(tǒng)最頂層，相當(dāng)于人體的脊髓組織。與平臺(tái)層腦組織共同構(gòu)建了完整的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。應(yīng)用層主要是解決電廠生產(chǎn)運(yùn)營管理的實(shí)際問題，是CPS系統(tǒng)信息流、數(shù)據(jù)流和能源流三流合一的價(jià)值體現(xiàn)，應(yīng)用層可劃分為面向生產(chǎn)的控制區(qū)、信息一體化的管理區(qū)、人機(jī)交互與可視化的交互區(qū)，三大區(qū)共同推動(dòng)著發(fā)電廠智能系統(tǒng)的構(gòu)建和融合。

其中控制大區(qū)主要是實(shí)現(xiàn)智慧電廠HCPS/ CPSS智能配置和執(zhí)行的關(guān)鍵，連接了設(shè)備層與平臺(tái)層?？梢约芍鬏o一體化控制、機(jī)爐自起?？刂?、燃燒優(yōu)化控制、環(huán)保優(yōu)化控制、吹灰優(yōu)化控制以及適應(yīng)智能電網(wǎng)的廠網(wǎng)協(xié)調(diào)控制等系統(tǒng)和模塊。提高機(jī)組運(yùn)行參數(shù)臨界點(diǎn)的智能控制水平，滿足電熱冷等多種能源產(chǎn)品的個(gè)性化需求，確保機(jī)組在不同條件下達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

而管理區(qū)和交互區(qū)是針對(duì)電廠業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的集中部署而虛擬劃分的區(qū)域，主要布置于電廠安全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的Ⅱ區(qū)，管理區(qū)主要以提高工作效率，優(yōu)化企業(yè)管理、少人值守、資產(chǎn)高效利用為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)管理的數(shù)字化、最優(yōu)化和智能化。

5 智慧電廠仿生CPS體系典型應(yīng)用

5.1 基于物聯(lián)網(wǎng)和事件驅(qū)動(dòng)模型的安全生產(chǎn)CPS

實(shí)現(xiàn)人員無傷害、系統(tǒng)無缺陷、管理無漏洞、設(shè)備無障礙、風(fēng)險(xiǎn)可控制、人機(jī)料法環(huán)的和諧統(tǒng)一是以人為本的智慧電廠建設(shè)核心要求。

通過智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)感知層，集成定位系統(tǒng)、移動(dòng)終端、電子圍欄、智能攝像頭、三維仿真平臺(tái)等建立全廠物聯(lián)網(wǎng)感知體系，對(duì)電廠安全管理各環(huán)節(jié)（人機(jī)料法環(huán)）信息采集，構(gòu)建安全生產(chǎn)的CPS，如圖7所示。

對(duì)于某一安全生產(chǎn)事件，系統(tǒng)將以事件驅(qū)動(dòng)觸發(fā)CPS信息流流動(dòng)，同步一一映射建立3W1H（what、where、when、how）分散式CPS子系統(tǒng)，對(duì)安全生產(chǎn)管控中各要素分析結(jié)果實(shí)時(shí)可視化，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、隱患排查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、趨勢(shì)演進(jìn)等，提高安全管控的科學(xué)性、主動(dòng)性和透明性。全面提升電廠運(yùn)營安全與經(jīng)濟(jì)水平。

圖7 基于事件驅(qū)動(dòng)的“人機(jī)料法環(huán)”安全生產(chǎn)管控

除了對(duì)電廠人身安全和設(shè)備安全的數(shù)字化及智能化管控外，同樣可以依據(jù)“人機(jī)料法環(huán)”方法實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電企業(yè)運(yùn)行智能管理、設(shè)備智能管理、燃料智能管理、物資智能管理、經(jīng)營智能管理等進(jìn)行機(jī)理建模、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模、事件驅(qū)動(dòng)建模及其混合建模分析。

5.2 數(shù)字孿生和HCPS的智能發(fā)電Agent

局部系統(tǒng)和設(shè)備的故障預(yù)測(cè)性維護(hù)與診斷、運(yùn)行優(yōu)化控制，無法實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)全局最優(yōu)，需要將發(fā)電過程中的燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、環(huán)保系統(tǒng)等各子系統(tǒng)建立的智能體（Agent）通過信息集成技術(shù)集成在一起，構(gòu)建一個(gè)綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保多目標(biāo)全局系統(tǒng)最優(yōu)的多智能體（MAS）。

Agent對(duì)人在電廠生產(chǎn)和管理的行為與知識(shí)經(jīng)驗(yàn)迭代自學(xué)習(xí)，自診斷當(dāng)前工況系統(tǒng)及設(shè)備性能和健康狀態(tài)，MAS體對(duì)各Agent進(jìn)行協(xié)調(diào)組織，分布式計(jì)算和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制各參數(shù)在最佳值和各系統(tǒng)設(shè)備最佳運(yùn)行方式。

因此，實(shí)現(xiàn)智能發(fā)電首先需要對(duì)火電廠局部系統(tǒng)和設(shè)備建立單個(gè)Agent，如對(duì)鍋爐燃燒優(yōu)化控制、冷端優(yōu)化控制、吹灰優(yōu)化控制、脫硫/脫硝優(yōu)化控制、汽輪機(jī)故障診斷、磨煤機(jī)故障診斷、機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)優(yōu)化控制等模型的構(gòu)建。

基于HCPS和數(shù)字孿生的智能發(fā)電建模過程如圖8所示，結(jié)合機(jī)理分析，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)混合模型，引用三維在線實(shí)時(shí)仿真等技術(shù)構(gòu)建數(shù)字孿生體，通過對(duì)發(fā)電廠SIS和DCS兩大系統(tǒng)級(jí)CPS進(jìn)行融合，以及接入內(nèi)外部拓展信息，建立人/信息/物理之間的數(shù)據(jù)映射關(guān)系。

圖8 基于HCPS和數(shù)字孿生的智能發(fā)電建模過程

采用模糊控制、預(yù)測(cè)控制、強(qiáng)魯棒等人工智能算法及控制方法，利用智能變送器和智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)、開放應(yīng)用服務(wù)器等軟硬件資源，對(duì)HCPS/CPSS嵌入式與分散式系統(tǒng)分布式云計(jì)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生Agent的快速響應(yīng)和精準(zhǔn)執(zhí)行控制，使HCPS/CPSS逐步代替電廠人員的作業(yè)行為、分析能力和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)基于HCPS和數(shù)字孿生的智能發(fā)電。

5.3 面向多市場(chǎng)的CPSS聯(lián)合交易輔助決策

目前，我國發(fā)電企業(yè)正面臨不同品種、不同周期的多種市場(chǎng)化交易，給火電企業(yè)經(jīng)營決策帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如：（1）電力市場(chǎng)：①能量市場(chǎng)交易周期不同可分為包括中長(zhǎng)期合約、月度集中競(jìng)價(jià)、日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)；②輔助服務(wù)市場(chǎng)，包含日前調(diào)度備用市場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)、調(diào)頻市場(chǎng)；③容量市場(chǎng)。（2）碳排放權(quán)交易市場(chǎng)。（3）動(dòng)力煤炭市場(chǎng)。（4）污染物排放市場(chǎng)。

考慮上述多種市場(chǎng)耦合性，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化、狀態(tài)檢修、燃料采購和市場(chǎng)交易的聯(lián)合最佳策略，是一個(gè)涉及能源-人-社會(huì)（環(huán)境/經(jīng)濟(jì)/政策）等信息，具有復(fù)雜多變和動(dòng)態(tài)發(fā)展的復(fù)雜巨大系統(tǒng)，通過CPSS解決上述問題的信息采集、建模分析及決策生成。

火電企業(yè)在上述多種市場(chǎng)耦合發(fā)展下，僅考慮某單一市場(chǎng)交易利潤最大化，或某一周期內(nèi)決策電廠利潤最大化，均無法實(shí)現(xiàn)電廠整體收益最大化和社會(huì)福利最大。以計(jì)及碳排放權(quán)的發(fā)電廠能量交易決策為例分析。發(fā)電廠碳排放量由發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備狀態(tài)等物理系統(tǒng)決定，當(dāng)國家碳排放總額及碳市場(chǎng)供需條件隨著其社會(huì)行為而變化，實(shí)際碳排放權(quán)價(jià)格也在不同時(shí)段發(fā)生波動(dòng)，需要將碳排放權(quán)價(jià)格變化函數(shù)計(jì)入發(fā)電可變成本函數(shù)中。

電力市場(chǎng)交易周期與碳市場(chǎng)交易周期具有不一致特點(diǎn)，對(duì)電力市場(chǎng)的均衡性和社會(huì)總福利結(jié)果的影響也不一致，因此，碳排放權(quán)交易量和價(jià)格會(huì)影響發(fā)電廠的電能量市場(chǎng)報(bào)價(jià)策略和最終利潤，通過CPSS對(duì)低碳市場(chǎng)和能量市場(chǎng)的供需和博弈等社會(huì)行為，以及對(duì)發(fā)電廠物理系統(tǒng)的信息采集、耦合性機(jī)理分析、混合仿真與多目標(biāo)優(yōu)化求解，實(shí)時(shí)量化計(jì)算出考慮碳排放權(quán)和電能市場(chǎng)的最佳組合交易策略，使發(fā)電廠獲得綜合利益長(zhǎng)期的最大化。

6 結(jié)論

智慧電廠建設(shè)是一項(xiàng)涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的復(fù)雜巨大系統(tǒng)工程，需將CPS/HCPS/CPSS作為智慧電廠研究和建設(shè)的核心。本文基于仿生學(xué)建立了規(guī)范統(tǒng)一的智慧電廠仿生體系和DNA概念模型，分析了智慧電廠業(yè)務(wù)和技術(shù)不斷融合、迭代發(fā)展、系統(tǒng)交互的演進(jìn)過程。

考慮到人的行為和社會(huì)因素的影響，在CPS的基礎(chǔ)上提出了智慧電廠仿生HCPS/CPSS神經(jīng)系統(tǒng)的框架和構(gòu)成，利用仿細(xì)胞分層結(jié)構(gòu)構(gòu)建了火力發(fā)電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層級(jí)架構(gòu)。并進(jìn)一步對(duì)其典型應(yīng)用展開分析，用以說明本文所提體系模型的可行性和實(shí)用性。與現(xiàn)有火電廠體系架構(gòu)比較，本文提出的體系架構(gòu)和信息物理系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1）有益于解決目前發(fā)電廠的信息孤島問題，規(guī)范業(yè)務(wù)流程和提高數(shù)據(jù)挖掘價(jià)值密度，提高發(fā)電廠信息物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)仿真、信息集成與協(xié)同共享、同步映射與全局優(yōu)化控制。進(jìn)一步提高發(fā)電廠數(shù)字化、智能化、智慧化水平。

2）考慮到人的行為和社會(huì)因素的影響，在CPS的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充與擴(kuò)展，提出了智慧電廠仿生HCPS/CPSS，促進(jìn)發(fā)電廠信息系統(tǒng)與社會(huì)/人系統(tǒng)和發(fā)電物理系統(tǒng)的有機(jī)融合與高度協(xié)作，有利于實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠自學(xué)習(xí)、自診斷、自趨優(yōu)、自組織、自協(xié)調(diào)及自適應(yīng)全局系統(tǒng)優(yōu)化/診斷/控制。

3）本文構(gòu)建的智慧電廠仿生工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，具有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通用規(guī)范和細(xì)胞層級(jí)獨(dú)立互通的特性，可促進(jìn)智慧電廠信息流、業(yè)務(wù)流、能源流的三流合一，滿足集團(tuán)集中管控、智能電網(wǎng)調(diào)度、設(shè)備制造企業(yè)等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系的兼容性和擴(kuò)展性要求。

4）本文提出的適合火力發(fā)電特性和發(fā)展規(guī)律，具有開放性、規(guī)范性和系統(tǒng)性的智慧電廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)。有利于火電廠上下游企業(yè)的泛在鏈接，加快發(fā)電側(cè)向多能互補(bǔ)、綜合能源服務(wù)以及能源互聯(lián)網(wǎng)等生態(tài)圈的融合構(gòu)建，也可為水電、風(fēng)電等其他發(fā)電廠“智慧化”和“大能源生態(tài)”建設(shè)提供參考。