以“两化融合”引领智慧电厂发展

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更新时间：2024-05-17 09:16:32 发布时间：24小时内

发展是一个哲学名词，是事物不断前进的过程，由小到大，由简到繁，由低级到高级，由旧物质到新物质的运动变化过程。根源是事物的内部矛盾。以下是本站分享的以“两化融合”引领智慧电厂发展，希望能帮助到大家!

　　以“两化融合”引领智慧电厂发展

　　***总书记指出，要“加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”。对于已经进入工业化后期的江苏而言，全面推进信息化和工业化深度融合，是贯彻新发展理念、提升发展水平、建设“强富美高”新江苏的重大战略选择。尽管当前清洁能源迅猛发展，但在未来一定时期内，煤炭仍将是一次能源的重要依靠力量。煤炭的清洁高效利用，成为当前我国能源战略的努力方向。火电企业具有良好的信息化基础，借助“两化融合”契机，推动智慧电厂建设，将进一步提升协同管理水平和资源利用效率，对我国能源发展具有深远意义，也与我国的能源发展战略相契合。

　　一、推进全省智慧电厂建设恰逢其时

　　智慧电厂是信息化与智能化技术在发电领域的高度发展与深度融合，主要体现为大数据、物联网、可视化、先进测量与智能控制等技术的系统化应用。其基本架构包括智能感知层、智能控制层与智能管控层，其主要特征是泛在感知、自适应、智能融合与互动化，其主要目标是通过整合电厂运行监控、故障诊断、安全管理、物资供应和设备维护的全过程，利用数据挖掘、先进算法和预测控制等智能方法，实现事故的事前预警、事中控制，实现生产的优化控制、优化调度，让经营分析更智慧、管理决策更科学、资源利用更高效。发展智慧电厂，即恰逢其时又意义重大，主要体现在以下三个方面。

　　重大发展战略的引导，是智慧电厂发展的“指明灯”。20_年政府工作报告指出，要“打造工业互联网平台，拓展‘智能+，推动传统产业改造升级”。国家发展和改革委员会也推出了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，推动化石能源生产清洁、高效、智能化。江苏省以“两化”深度融合为切入点，启动实施了大中型企业智慧化推进工程，实现大中型企业电子商务应用全覆盖和智能化装备技术改造大提升，信息技术逐步融入工业研发设计、产品装备、生产管理和市场服务。为响应政策号召，作为电力生产的主力军，火电企业应因勢而谋、应势而动，积极探索智慧电厂的发展道路。

　　信息技术和人工智能技术的突飞猛进，是智慧电厂发展的“助推器”。发电企业自存在以来便拥有大量的数据和繁杂的控制系统，需要通过记录、监测、分析大量数据来进行设备的操作和控制。20世纪80年代以前，火电厂监控系统为常规仪表，监控系统只是实现简单的监视和控制。80年代中后期，随着计算机技术快速发展，集散控制系统(DCS)和汽机数字电液控制系统(DEH)逐步得到应用。20世纪90年代，机组控制和联锁保护功能得以完善，在线性能计算、指标分析等功能出现。进入21世纪以后，随着通信技术、信息处理技术和芯片制造技术的进步，安全仪表系统(SIS)、管理信息系统(MIS)等管理系统的应用，电厂的管理水平和管理体制发生了根本变化。近年来，5G、云计算、物联网、大数据等信息化前沿科技的兴起与发展，成为智慧电厂发展强有力的“助推器”，给传统火电企业向信息化、智能化发展奠定了坚实基础。

　　火电企业自身转型需要，是智慧电厂发展的“原动力”。在经济新常态下，电力市场改革不断深入，电力行业形势不断变化。火电企业发展呈现出两个新的特征：一是机组利用小时数持续走低，灵活性调峰运行成为新常态;二是动力煤成本维持高位，掺烧劣质煤成为新常态。特别是电力辅助服务和电力现货市场的快速发展，对火电企业快速响应电力市场变化、快速响应电网升降负荷需求提出了更高要求。近期，国务院推动完善燃煤机组上网电价形成机制，促进电力市场化交易，降低企业用电成本。这对正处于激烈竞争发展环境下的火电企业而言，处境更加艰难。依赖传统管理方式和现有自动化模式，已经难以适应用电负荷需求快速变化的新形势;通过传统技术改造等途径，在现有技术条件下挖潜增效空间已十分有限，新材料、新工艺应用也面临瓶颈。因此，探索智慧电厂建设，利用人工智能、大数据分析和控制优化系统等信息化手段，使发电更安全、更清洁、更高效，成为火电企业的迫切需要。

　　二、江苏智慧电厂建设存在的问题

　　总体来看，江苏省火电企业智慧电厂建设开局良好。然而，一方面伴随着能源供给侧结构性改革和电力市场改革的不断深入，智慧电厂建设遇到了一些新情况、新变化。另一方面，江苏智慧电厂建设仍处于起步和探索阶段，距离实现安全、高效、绿色、智能的目标仍有一定差距。当前，全省智慧电厂项目的发展普遍存在以下问题。

　　对智慧电厂的认知不足，项目建设缺少标准规范。一是片面理解智慧电厂概念。智慧电厂建设主要围绕三个方面，即感知、协同、优化，分别对应智能感知、智能控制和智慧管控三个层级。优化是最终目的，感知是基础，协同是手段。有些企业不能正确理解三者之间的关系，在建设智慧电厂的过程中本末倒置，一味强调信息集成、智慧管理，而忽视了生产过程的优化。二是缺乏标准规范引导。智慧电厂是随着信息技术发展而产生的新生事物，其建设的构架、模式尚缺乏相应的标准和规范。虽然国家层面颁布了一些鼓励引导政策，但大多数还属于意见建议或方向性的指引，并未对智慧电厂的建设提出详细具体的标准与规范。因此，目前智慧电厂建设存在较大随意性，存在盲目和混乱等问题。

　　对智慧电厂建设急于求成，脱离企业自身生产实际。一是项目缺乏系统性谋划。智慧电厂的建设横向涵盖设计、制造、基建、运营、退役全过程，体现全生命周期管理，纵向上还要打通设备制造商、安装检修公司、集团级层面之间的信息交互和数据联通。然而，当前智慧电厂建设出现盲目一拥而上的情况，基本没有系统性谋划，忽视底层基础和层级互通，也跟不上自动化、信息化领域出现的新技术、新动向，在建设过程中既走了弯路，又造成了资金浪费。二是忽视企业自身需要。不少电厂急于追求各种新名词，热衷于打造形象工程，没有立足于解决火电机组迫切需要解决的实际问题。有的认为搞智慧电厂就是进行自动化升级，用技术手段堆砌智慧概念，用虚拟现实、无线定位、生物识别等技术的简单运用来定义智慧电厂，而没有与主机、主设备紧密关联，以实现生产过程的优化。对于火电灵活性调峰、低负荷下环保设备稳定性提升、主辅设备运行优化、重要设备事故预警诊断等提升火电企业核心竞争力的关键问题关注明显不够。

　　对智慧电厂关键技术掌握不够，缺少优秀复合型人才。一是关键技术应用存在“痛点”。在实际运用中，有两个关键问题影响着智慧电厂有效发挥作用。首先是大数据样本的修正和补充能力较差。火电企业浩如烟海的数据测点不可避免地会失效，并反馈回错误数据或造成数据缺失。大数据平台如何剔除异常数据、补充缺失数据，为系统正确判断设备状态，是目前数据感知方面的“痛点”。其次是数学模型与人工智能算法缺乏有效融合。智能算法通常需要海量数据进行预学习，而传统数学模型与人工智能算法融合能极大提高火电企业对数据的分析处理能力，但数学模型与人工智能算法的有效融合，仍是目前应用过程中的痛点。二是相关人才十分紧缺。智慧电厂旨在减少重复劳动、简化操作流程，但并非完全取代人的能动性。相反，在智慧电厂的建设和使用过程中，对高端人才的需求反而更加突出。智慧电厂的成功建设，关键在人才。智慧电厂是信息化、智能化与发电企业深度融合的产物，对人才的要求也大大提高，既要精通发电技术，又要深谙信息技术，但擅长两个学科的复合型人才目前十分紧缺，这在很大程度上阻碍了智慧电厂的快速发展。

　　三、推进江苏智慧电厂建设的对策建议

　　智慧电厂建设是一个“学习—实践—再学习—再实践”的过程，不能一蹴而就，必须紧紧依托江苏省“两化融合”的政策环境，久久为功。

　　加强政策引导，树立示范标准。建议把智慧电厂建设上升为江苏省能源发展重要试点方向，融入两化融合整体布局，加强对智慧电厂建设的有序引导，统一建设目标、实施流程、评价指标，结合江苏实际制定相应规范与标准。同时建议对在智慧电厂建设中取得实效、有良好示范作用的企业予以宣传，对达标的“两化融合”贯标企业，给予信息化投入费用加计扣除的税收优惠政策，参照高新技术企业享受所得税优惠税率等扶持政策，激发企业持续推进智慧电厂建设的动力。火电企业自身要加强与有关部门的沟通协调，积极参与智慧江苏、智慧园区等示范工程试点，参加相关管理体系贯标评定，梳理总结建设进程中的成熟经验与失败教训。

　　从困扰企业的实际问题出发，有序推进项目发展。一是坚持问题导向。智慧电厂的重点是服务于生产发电，建议集团公司和发电企业要牢牢把握智能发电这个核心，以生产过程的关键问题、机组运行的核心设备、企业管理的重点业务为突破点，以优化设备控制、优化设备预警诊断、优化设备运维和优化经营决策为导向。既要勇于创新、大胆突破，也要稳扎稳打、逐步发展，着力解决火电企业在新常态下追求高质量发展的“痛点”、难点。二是坚持有序发展。智慧电厂建设覆盖火电企业生产管理的全系统、全过程，涉及面广、任务量大，建议集团公司按照政府引导政策，积极构建智慧电厂标准体系、研发体系和生产体系，健全智慧电厂建设交流合作机制，提前谋划布局，按照“数字化建设、物联网建设、模型化建设、智能一体化建设”四个步骤有计划推进，使各个电厂之间信息融合，各个功能模块之间协调配合，以点带线，以线带面，避免出现无序、无效的投资。

　　以创新破解关键技术难题，注重人才引进培养。一是坚持创新发展。在智慧电厂的建设过程中，创新是第一推动力。建议整合政府、企业、科研院所和高校等优势资源，不断完善以政府为主导、以企业为主体、以院校为支撑的技术创新体系，打造高质量的产业技术创新联盟、产品创新联盟与行业技术推广平台。要为关键共性技术、前沿引领技术、颠覆性创新技术提供“试验田”，用创新破解制约智慧电厂推进的技术性难题。二是坚持以人为本。建议各级政府进一步加强对复合型人才的引进，为智慧电厂相关的复合型高端人才提供优厚政策条件。利用好江苏高校多、企业多的先天优势，打通高端人才和优秀企业之间的壁垒，让人才进得来、留得住。集团公司和发电企业要用好现有技术人才资源，加强对内部人才的多元化培养，“送出去”学，“请进来”教。不仅要学习发电技术，而且要学习先进的信息技术，以智慧电厂建设助推复合型人才成长，以复合型人才成熟促进智慧电厂建设。

　　突出数据集成，坚持集中管控和整体协同。数据集成是智慧电厂建设的基础。在火电企业全生命周期内，要坚持扩大数字化集成范围，注重信息系统的集成和融合，运用智能设备、物联网等，在安全生产、设备运维、指标监测、经营管理等各个环节实现信息化、数字化、智能化。对于建设初期未纳入数字化范围内的设备，有计划地实施数字化改造，努力将各种设备归集在数据一体化平台。管控集中是智慧电厂建设的关键。在生产环节，要结合实际利用好数据一体化平台，积极应用智能设备和先进人工智能算法，不断提升智能优化、智能诊断、智能检修、智能运营、智能安防和网源协调能力。在管理环节，充分运用数据一体化平台、管理标准化系统等，增强经营管理的智能化管控能力，利用好各类便携式智能终端，开发各类型业务的智能化应用，提升集中管控、大数据分析和远程智能办公水平。整体协同是智慧电厂建设的目标。应注重通过信息化、自动化手段推动多业务集成，实现火电企业生产运行、市场营销和经营决策全过程的协同管理，并建立起与之相适应的智慧化技术与管理模式。使之既能实现个体目标最优，又能实现综合目标最优，进而实现管理流程、决策机制的优化与變革。

　　以“两化融合”引领智慧电厂发展

　　各位专家，各位同仁，上午好!下面我就国家能源集团国华电力智慧企业探索做一个介绍，我是国华电力研究中心王文彬。首先我介绍一下国家能源投资集团的基本情况，国家能源投资集团是一家综合的能源企业，拥有煤炭、火电、新能源、水电、运输、化工、科技环保、金融等八个产业板块，是全球最大的煤炭生产公司，火力发电公司、风力发电公司和煤石油化工公司。在世界500强排名是101，国华电力公司是成立于1999年三月，为国家能源投资公司全资子公司。资产遍布京津冀15个省、直辖市、自治区以及印度尼西亚等国家，发电重点建设在港口等区域。下面从四个方面对国华电力智慧企业建设做一个分享，主要是从智慧企业建设的背景、智慧企业的理解与思考、智慧企业的探索，包括智慧企业建设及案例分享。首先，我对智慧企业建设的背景做一个介绍。其实刚才好多老师、专家都已经介绍了，我们新一代的信息技术，特别是大数据、工业互联网、云计算、人工智能的快速发展，促使企业向智慧企业转变。党的十九大提出深化供给侧改革，加快建设创新型国家，推进互联网、大数据、人工智能与实体经济融合。中国制造2025也提出了工业化和信息化的深度融合，对于能源企业来说面临两大主题，一个是智能生产，另一个是智慧企业。智能生产重点研究新一代的信息技术智能设备在企业中的应用，智慧企业重点研究通过新一代的信息技术与技术管理融合，形成一个全新的管理范式。作为能源企业目前面临的形势和挑战，能源结构调整不断深入，我国能源格局正在发生变革，新能源产业快速发展，电力产能过剩，传统能源企业转型升级高质量发展需求不断增加，提升能源系统效率，高品质发电将成为今后发电企业发展的重要目标。国家能源投资集团提出了1169整体战略和工作布局，提出了坚持创新引领发展，瞄准能源科技前沿，加快推进重大科技研发和集中攻关，打造智慧企业，引领我国能源技术革命，转变发展方式，优化布局结构。提出了五大工程，包括党建领航工程、智能智慧工程、全面环保工程、转型升级工程、战略人才工程，最终提升企业的价值创造能力。智慧企业的理解与思考。对智慧企业，行业有不同的认识，仁者见仁、智者见智，我们公司认为，智慧企业是企业信息化发展的新阶段，是以现代信息技术为支撑，不断吸收工业4.0、工业互联网等新兴技术、先进理念和管理手段于一体，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化企业，智慧企业是一个系统的复杂工程。首先，我们认为应该具备灵敏的感知、畅通的互联、敏捷的响应、动态的调整、科学的判别。智能企业应该由以下几部分组成，智能设备、智能控制、智能生产、智能管理和智能决策。呈现的特点有以下几个方面，一个是数据赋能，实现从数据向知识跃迁。智慧管理，形成人机协同下的感知—分析—政策—执行的自我跃进。对智慧企业的理解，智能体系+发电生产/管理等于智慧企业。从资产优化到资产协同管理、资产过程管理到设备基础管理。从燃料到热能高效管理，实现一个智能资产。从资产优化管理方面，从财务运营、燃料供应、安全生产、节能等方面实现决策。具体的方法论方面，我们认为从企业管理的方式，包括生产方式，以及信息技术的一个相互融合、支撑、促进，从而实现生产关系的优化，生产力的提升，我们企业的智能智慧。从发电生产方面，是顺应能源革命的趋势，满足节能环保的要求，实现清洁发电、高效生产。业务管理方面，是优化配置企业资源，及时管控运营秩序，智能保障安全生产，实现资源节约共享，业务敏捷协同、决策及时科学的管控机制。从信息服务方面，移动技术、大数据、云计算、三维可视化等新技术的深入应用，提供敏捷的信息服务，助力智能生产、绿色发电，支撑管理创新。下面介绍一下我们国华电力智慧企业的探索。国华电力智慧企业探索主要分为四个阶段，第一是规划蓝图，第二是示范实践，第三是总结提升，第四个阶段是方案落地。国华电力20_年完成了智能国华的顶层设计，一个宗旨、三大要素、六个一体，以现代的信息技术为支撑，推进互联网+能源，以创新、互联、融合为路径，推进“两化融合”，以企业、社会、人共同发展，协同共赢，持续创造价值为宗旨，建设成能源、信息互联互通的智能化企业。具体实践方面，以国华云为支撑，通过借鉴互联网六大思维，实现企业的制度信息化、组织虚拟化、营运社会化、资源共享化、业务智能化、决策高效化，实现我们的技术、业务管理的创新。同时，促使体制机制、组织的创新。最终的目标，是以国华电力云平台为支撑，以绿色环保、安全高效、节约共享、敏捷协同为目标，以六中心建设为手段，实现生产数字化、营运智能化、管理信息化，打造融“可靠感知、真实再现、及时响应、业务协同、管控决策”五大能力为一体的智能发电企业。下面我对探索的第二阶段，示范实践的情况做一个介绍。首先是在北京燃气热电智能化建设示范，主要是推动发电厂自动化发展，安全监控、报警，包括设备预防式检修，包括数据资源共享、智能巡检，包括生产运营的这些技术。通过这些技术，和我们的管理，包括生产控制的结合，促使了燃气热电组织模式的变革，由传统的一种组织方式向“一控三中心”转变，实现了功能按岗定制、信息集成共享、业务深度融合等建设要求。在试点示范的基础上，我们做了为期一年的智慧电站的功能设计总结，主要是三个方面，一个是数字化与过程自动化方面，我们从编码体系、数字化信息采集、自动化设备控制这些功能进行了总结。目标是建立物理的信息系统，贯通设备、自动化和信息化的基础设施，实现智能生产。从数据整合与业务智能方面，我们从智能设计，从建设，包括数字化移交、全生命资产管理等方面做了总结，形成高价值的数据资源和标准化的业务流程。从数据建模与决策分析方面，做了一个生产运营优化，设备状态检测，包括竞价上网一些功能的总结，目的就是提高高标生产管理，实现高品质的智能发电。第四个阶段就是方案落地，在前面的规划蓝图，包括我们实践的基础上，包括总结的基础上，我们编制了国华电力智能智慧工程的实施方案，是以国华电力工业互联网平台为基础，支持我们智能电站建设，包括智慧企业的建设。这个我们称为国华1361工程。智能工程系统方案，从系统设计、平台建设、应用开发几个维度制定了国华十大关键任务，促进企业向智能化方向转型发展。下面重点介绍一下智慧企业建设及案例分享。首先我们建成了国华电力工业互联网平台，我们是在私有云上做的。国华工业互联网平台是国华电力智慧企业建设的基础，集大数据分析、应用系统开发平台，还有信息资源运维平台为一体，实现发电设备的全生命周期贯通，各发电厂间的数据打通以及管理数据的融通，结合实际业务，进行数据挖掘，提高设备的可靠性，改善系统的经济性，保证环保的先进性以及管理的提升。应用中心是依据我们的业务需求，开发应用服务，构建应用商城。主要是从运行优化、故障预警、经营决策，包括隐患，包括上面提到的六中心建设。这就是我们工业互联网的架构，刚才我说了，分四个层面，从各个发电厂获取数据，进入资源中心，通过数据中台的一些组件，包括开发工具，构建了应用中心的一些应用。下面对各个层的功能做一个简单的介绍。这是我们资源中心的一个界面，资源中心就是国华的私有云，目标就是把基础设施，像存储、计算、网络等硬件资源，作为服务，提供给我们电厂，提供给我们的用户，支持快速的资源分配和部署。目前我们资源中心已经部署完毕，投入使用。这里面我们也做了一个边缘计算的尝试，在电厂层面设了一个边缘计算中心，对一些要求计算速度和资源消耗比较大的一些应用，我们通过边缘计算来实现。下面这张图是一个整体的框架，以及一些状态监控和实时部署的一些画面。PaaS数据中台这一块，数据治理层面，我们建设了以Hadoop为核心的数据资源池，实现了各类数据分布式存储，并行计算和分析。建立统一的数据管理系统，开展了数据治理，提供数据服务，目前已经接入4家电场10台机组数据，随着应用系统的开发逐步接入其他机组数据。我们现在是10台机组，7类主数据和12个系统，这是主数据界面。目的已完成关系型数据库、缓存数据库、时序数据库、大数据库建设，并投入使用，共导入27.8亿条、18.7TB数据，平台按照PB级别进行规划。这是我们Hadoop的界面，包括数据查询的界面。这是我们数据的分布，从分布图可以看出，这些数据大多数提供在实时数据上偏多，大概占90%，甚至95%以上。PaaS层的开发中心，我们已经部署完成统一开发平台、统一运维监控平台、服务组件平台，随着应用开发，逐步完善公共服务组件和业务服务组件。我们现在正在随着应用开发和一些应用组件以微服务模式注入到平台里，以实现模块式开发。应用中心这一块，目前已投入运行的应用有经营决策、运行优化指导、故障预警及智能诊断、国华工业互联网门户等系统，正在开发的有智慧班组、智慧纪检、隐患分析管理等等。今天东南大学的司老师做了一个故障预警或者模型学习的介绍，其实这个思路和我们不谋而合，我们是在传统的基于机理模型分析基础上，充分利用工业互联网平台大数据分析和计算能力，进行了一个数据关联性模型的分析，包括故障模型的集中学习，以提升故障诊断的精度。在性能计算机运行优化方面，我们也是充分运用大数据分析工具，在厂间横向指标找差距，从多维度数据分析查原因，以提高我们机组能耗优化。这是运行优化的主界面，包括煤耗因素分析。这是技术参数的显示，包括一个设备卡片，和设备卡片里面可以包含设备参数，包括性能指标情况，实时显示出来。这是不同机组之间多维度的一个参数工况分析对比，这个还是比较有实用价值的。这是经营决策的一些界面，包括一些报表、指标、定义。这是利用大数据平台，做的多维度煤耗分析的界面。平台所用的指标都是采用配置式，便于业务人员自主生成指标。这是报表设计器，可以帮助电厂或者专业人员按照需求快速定义报表。这是一个看板设计器，刚才我给大家演示的界面都是通过我们的看板设计器来设计的，通过看板设计器能方便定义管理看板，利用图形化的表现方式，让数据更直观更易懂，因人而异，根据自己的喜好来设计自己的看板。下面就国华电力智慧企业建设几个关键点进行一个分享，在为期几年的建设过程中，我们有几点体会，这些关键点确定我们智慧企业建设的深度。一个是体制机制，另一个是组织保障，第三个是人员保障，第四个是基础保障。从体制机制方面，主要是三个方面，对于企业来说，要从智慧企业的角度梳理公司的管理流程，理清、优化公司各部门、各电厂职责。第二是建立动态的评估、考核激励机制，加强对各单位的考核管控，确保智慧企业建设始终按照规划设计开展。第三是建立持续的改进机制，不断完善系统建设的各项功能。组织保障方面，要成立专门的、常态化的组织机构，由公司主要领导担任组长，这个非常关键。各部门和单位负责人为成员，各单位按照工程建设组织机构及职责分工，落实各级责任，细化任务分工，工程定期召开协调会进行计划盘点，保障项目有序推进。人员保障，其的有序推进，人员保障是基础。培养专业技术、管理技术、信息技术融合的复合式人才是工程向纵深推进的关键要素，要加强人员跨界培养，选择经验丰富的咨询公司。基础保障，企业要加强内部管理，推动各项工作标准化、表单化，为信息提供坚实的基础。各发电单位要充分提升设备的可靠性，全面推进现场设备的自动化、智能化水平，降低人员工作负荷。各发电单位要开展好设备编码、物资编码、故障代码等核心数据的治理，为数据分析打好基础。这是我们的几点体会。最后对我们国华电力工业互联网平台的优势做一个推荐。我们国华公司工业互联网平台构建了“一平台、多站点、云服务”易扩展的平台架构，汇聚了所属各发电厂数据。利用微服务架构搭建模块化的应用开发环境，制定了标准的应用开发规范及数据治理规范，具有便捷的应用开发环境。具有良好的信息化建设基础，和潜在的应用系统用户。我们的初衷和想法就是想打造国华工业互联网生态环境，我们希望能和相关上下游充分利用我们的数据资源优势和统一开发的规范，来国华工业互联网平台进行应用开发，各个电厂能按照需要选择适合自己的应用，从而形成我们一个合作共赢的生态环境。谢谢大家!