智慧电厂参考架构分为全生命周期、系统层级和业务特征三个维度 。其中世界互联主要指能源/环境/经济/政策的融合，业务特征是根据系统融合难度和递进关系，从数据集成逐步实现源网荷储协同/多市场交易/辅助服务/综合能源服务等多元成熟新业态 。
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图1 智慧电厂工业互联网参考架构模型
智慧电厂被认为是一个具有自我感知、自学习和自适应能力，更加安全、环保、高效和经济的发电厂 。智慧电厂内涵与仿人类生物学特征和功能具有高度的相似性 。利用仿生学的拟态和演化等方法对智慧电厂体系架构展开仿生特性分析，从体系结构仿生、功能仿生等角度构建具有一定意识形态的智慧电厂智能体 。智慧电厂（Intelligent Power Plant, IPP）仿生体系模型为
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式中，SA为体系架构，智慧电厂仿人体细胞结构以及五官、手臂、大脑等组织和器官；HC为仿人类能力，智慧电厂仿人的工作、学习及思考等能力；HA为仿人类属性，智慧电厂仿人的社会性和人类对生活环境适应性等属性；HF为仿人类特征，智慧电厂仿人类的一些行为特征、生活特征等；HB为仿人类行为，智慧电厂仿人类对外界刺激做出的条件反射、非条件反射等行为调节方式 。
2 智慧电厂仿生概念模型及演化过程目前，我国火力发电的智慧电厂研究处于探索期，尚未形成统一和标准的定义，通过仿生基因进化原理和工业全面质量管理理念对智慧电厂建设内涵展开更深层次的分析 。从技术方式与业务属性维度对智慧电厂概念进行建模分析，智慧电厂可被理解为发电技术、管理技术与智能技术螺旋配对生长，动态进化的DNA双螺旋结构模型，如图2所示 。
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图2 智慧电厂DNA双螺旋演化模型
基于式（1）建立统一仿生体系，智慧电厂的仿生概念模型（Bionic Conceptual Model of Intelligent Power Plant, BCMIPP）可表示为
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式中，业务基（Business, BU）由安全（Safety, Saf）、运行（Operation, Ope）、设备（Equipment, Equ）、燃料（Fuel, Fue）、物资（Material, Mat）、经营（Management, Man）和办公（Office, Off）七种组成，智能技术基（Smart Technology, ST）主要由这些业务基相适应的技术基配对而成 。
技术基主要包含智能感知、物联网、云计算、大数据、移动互联网、人工智能、智能控制等相互融合的技术 。业务基和技术基分别对应DNA双螺旋结构模型的DNA分子链，通过业务基和技术基相互配对，实现智能技术在发电厂生产和管理过程中的高度渗透，从而提高两者的有机融合程度 。
随着发电和企业管理技术以及相应的智能技术相互迭代发展，该模型螺旋向上生长，重组DNA，从现阶段的CPS向电厂内外拓展逐步演化为以人行为、情感及知识为主的HCPS，在此基础上进一步向企业内外世界交融进化成CPSS 。
根据智慧电厂DNA概念模型及发电企业系统发展规律，智慧电厂大体将经历数字化电厂→智能化电厂→智慧化电厂三个阶段的演化过程，其区别、关系、系统表征和交互模式见表1 。
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表1 智慧电厂信息物理系统的演化
1）数字化电厂（Digital Power Plant, DPP）主要是对电厂物理对象（如人、机器、燃料及物资、系统机理、环境等）和工作对象（规划设计、基建、运行维护等）的数字化采集、存储、处理、定量分析和决策，使电厂信息的占有和应用打破空间和时间的某些限制,使信息的应用效益达到最大化 。此阶段主要将电厂生产控制的PLC嵌入式系统和信息系统融合为CPS 。
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