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新型電力系統(tǒng)中建設(shè)煤電智慧燃料之思考

來源：《中國能源觀察》 時間：2024-09-02 16:55

　　新型電力系統(tǒng)中建設(shè)煤電智慧燃料之思考

　　大唐國際發(fā)電股份有限公司黨委委員、副總經(jīng)理　路平

　　近年來，在“雙碳”目標(biāo)背景下，我國新能源裝機(jī)規(guī)模快速躍升，正逐步成為新型電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)中的主力軍。煤電基礎(chǔ)電源地位向“兜底、調(diào)峰、應(yīng)急”轉(zhuǎn)換，決定了其既要具備快捷高效調(diào)節(jié)能力，又須科學(xué)管控企業(yè)成本打造核心競爭力，這是當(dāng)前必須面對和解決的現(xiàn)實(shí)問題。

　　隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速推進(jìn)，以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)不斷突破，數(shù)字化轉(zhuǎn)型為煤電提高燃料精準(zhǔn)供應(yīng)效率和成本精益化管控能力提供了機(jī)遇，助力推動燃料管理全鏈條向智慧化邁進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)管理水平質(zhì)的飛躍。

　　建設(shè)智慧燃料的必要性和可行性

　　建設(shè)智慧燃料的必要性

　　發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的需要。技術(shù)革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新型配置、產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級能夠催生新質(zhì)生產(chǎn)力，推動提高全要素生產(chǎn)率。煤電燃料也必須由粗放的管理方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐约夹g(shù)進(jìn)步推動的精益化、智慧化管控模式，提高全流程生產(chǎn)率。

　　建設(shè)新型電力系統(tǒng)的需要。煤電在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用，而且隨著新能源出力及用戶負(fù)荷的瞬間變化對應(yīng)及時調(diào)峰，智慧燃料可適時調(diào)整燃煤品質(zhì)、供應(yīng)量，既能提高整體生產(chǎn)運(yùn)行效能，科學(xué)管控燃料成本，又能有效保障電力安全供應(yīng)。

　　提高核心競爭力的需要。在市場經(jīng)濟(jì)條件下，企業(yè)必須不斷創(chuàng)新才能在激烈的市場競爭中生存并不斷發(fā)展。建設(shè)新型電力系統(tǒng)背景下，煤電設(shè)備利用小時無疑會大幅下降，在電價一定的條件下，煤電企業(yè)唯有依靠智慧燃料踏準(zhǔn)采購節(jié)奏、實(shí)時精準(zhǔn)優(yōu)化配煤摻燒方案，實(shí)現(xiàn)成本最低化，才能保證在電量現(xiàn)貨競爭中處于優(yōu)勢。

　　建設(shè)智慧燃料的可行性

　　數(shù)字技術(shù)賦能加快。國家加快推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用深度融合，伴隨工業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)、信息通信領(lǐng)域前沿技術(shù)的突破，人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)在煤電行業(yè)深度應(yīng)用成為可能，賦能燃料市場分析、智慧計劃調(diào)運(yùn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量驗(yàn)收、成本控制、異常診斷、經(jīng)營決策等應(yīng)用場景。

　　企業(yè)燃料信息化成果為智慧燃料建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。近年來，煤電企業(yè)越來越重視智慧電廠建設(shè)，編制了信息化建設(shè)規(guī)劃，加大了科研資金投入力度。同時，基于燃料信息化數(shù)據(jù)化、財務(wù)一體化等已有信息系統(tǒng)對燃料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、優(yōu)化調(diào)運(yùn)等功能的基礎(chǔ)框架進(jìn)行迭代升級，可助力智慧燃料建設(shè)。

　　智慧燃料概念及技術(shù)特點(diǎn)

　　智慧燃料指運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和燃料專業(yè)相關(guān)技術(shù)，集成燃料市場、運(yùn)輸、接卸、輸送和采制化、儲存、摻配及發(fā)電設(shè)備和燃料管理信息，實(shí)現(xiàn)從市場分析、采購行為到入爐摻燒、智能報表燃料全流程的實(shí)物流、信息流、價值流在線智慧化管控。

　　智慧燃料是智慧電廠的重要組成部分和經(jīng)營決策管理系統(tǒng)的核心，以價值管控為主線、以風(fēng)險防控為前提、以過程指導(dǎo)為動力，立足燃料管理及生產(chǎn)運(yùn)行全流程價值創(chuàng)造關(guān)鍵控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)各環(huán)節(jié)最優(yōu)指導(dǎo)。

　　智慧燃料可與供應(yīng)鏈上下游（包括煤炭、鐵路等單位）、相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)（生產(chǎn)、營銷、財務(wù)等）互聯(lián)和數(shù)據(jù)互換，具有開放性、擴(kuò)展性、融合性。

　　智慧燃料的技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下6個方面：

　　——大數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對燃料物理指標(biāo)全方位全流程定置管理、燃料化學(xué)指標(biāo)全天候跟蹤、燃料價值全鏈條監(jiān)督管控。

　　——云計算。通過云計算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)燃煤物理、化學(xué)以及價值數(shù)據(jù)的解析、建模、存儲、共享和孿生利用，生成市場走勢曲線、采購、摻燒及取煤模型等。

　　——物聯(lián)網(wǎng)。利用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)對燃煤運(yùn)輸、配送、計量和堆取設(shè)備設(shè)施的實(shí)時感知、智能控制、自動化數(shù)據(jù)采集和運(yùn)維管理。

　　——5G技術(shù)。可實(shí)現(xiàn)發(fā)電、燃料設(shè)備之間的高速連接、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控和智慧化管控，提高工作效率。

　　——人工智能。通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對燃煤采購計劃調(diào)運(yùn)、采制化、配送、堆取、入爐配煤摻燒建模、優(yōu)化、報警、修正和智能調(diào)節(jié)。

　　——遠(yuǎn)程音視頻。對運(yùn)輸、接卸、儲存、堆取和入爐燃燒現(xiàn)場狀態(tài)實(shí)時可觀、提示、報警、控制等。

　　建設(shè)的基本原則和思路

　　智慧燃料堅持“頂層設(shè)計、技術(shù)領(lǐng)先、經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠”的原則。

　　——頂層設(shè)計：由集團(tuán)信息化管理和業(yè)務(wù)部門對智慧燃料建設(shè)模式、技術(shù)路線、管控需求進(jìn)行設(shè)計、研發(fā)。

　　——技術(shù)領(lǐng)先：高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)，大膽使用前沿的工業(yè)、信息技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備設(shè)施。

　　——經(jīng)濟(jì)適用：流程快捷、節(jié)約投資，各項(xiàng)功能適用燃料業(yè)務(wù)管理，防止“面子”和“看板”工程。

　　——安全可靠：建設(shè)防火墻等保障體系，確保網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)保密及設(shè)備運(yùn)行安全。

　　在全面建成數(shù)字燃料體系基礎(chǔ)上建設(shè)智慧燃料，提升燃料管理全面感知能力、智慧預(yù)測能力、智慧計劃與調(diào)度能力、儲煤管理和智慧配煤摻燒能力，達(dá)到燃料供應(yīng)管理和成本控制國內(nèi)一流水平。

　　智慧燃料主要應(yīng)用場景

　　1.煤炭市場分析模型——采購策略的依據(jù)

　　影響煤炭供應(yīng)形勢和價格走勢的因素復(fù)雜，但供求關(guān)系的“基本面”是主要因素。供應(yīng)側(cè)因素包含煤炭產(chǎn)能產(chǎn)量、進(jìn)出口煤量、全社會煤炭庫存、石油與天然氣供應(yīng)、鐵路運(yùn)輸運(yùn)量等情況。需求側(cè)因素包含電力、化工、冶金、建材等行業(yè)對煤炭需求，新能源發(fā)展規(guī)模及發(fā)電量，石油與天然氣需求情況等。此外，還存在國際、國內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)走勢、能源政策、氣候狀況及突發(fā)事件等間接體現(xiàn)在煤炭產(chǎn)運(yùn)銷存數(shù)據(jù)中的其他因素。

　　基于煤炭產(chǎn)、運(yùn)、需、存等量化大數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等信息技術(shù)解析運(yùn)算，生成短期、中長期、遠(yuǎn)期市場走勢曲線，包括價格測算，能夠有效指導(dǎo)燃料工作者提前謀劃采購和存儲策略，提升保障供應(yīng)和價格控制能力。

　　根據(jù)煤電企業(yè)的需求，煤炭市場曲線可以是全國性的，也可以是關(guān)注重點(diǎn)關(guān)聯(lián)區(qū)域的。為避免投資浪費(fèi)，應(yīng)堅持集團(tuán)統(tǒng)一開發(fā)、各級使用的建設(shè)模式。

　　2.智慧計劃——實(shí)現(xiàn)采購成本最低

　　智慧計劃以運(yùn)輸?shù)綇S煤價最低為管理目標(biāo)，主要管控采購結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化，即在保證安全、環(huán)保的前提下，對可采購的、不同品質(zhì)的煤源按照需求（周期計劃采購量）進(jìn)行智慧匹配，系統(tǒng)通過尋優(yōu)生成采購模型。在給定礦點(diǎn)煤炭合同量、質(zhì)量指標(biāo)（包括發(fā)熱量、硫份、水分、灰分、揮發(fā)分、可磨系數(shù)等指標(biāo)）、到廠標(biāo)煤單價（含運(yùn)雜費(fèi)、途損）等條件下，智慧計劃通過大數(shù)據(jù)運(yùn)算，匹配出符合生產(chǎn)要求和價值控制的不同礦點(diǎn)、不同煤質(zhì)的采購量，生成綜合成本最低采購模型。

　　模型可根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)、運(yùn)力、廠內(nèi)儲煤以及其他實(shí)際情況，再次根據(jù)量、質(zhì)、價指標(biāo)生成人工指令，由系統(tǒng)反復(fù)運(yùn)算直至生成完全具有實(shí)際操作性的計劃為止。

　　3.智慧調(diào)運(yùn)——智慧計劃和配煤摻燒的保障

　　智慧調(diào)運(yùn)是基于月度智慧計劃和煤場存煤數(shù)量、質(zhì)量指標(biāo)及發(fā)電負(fù)荷曲線，形成的日、周、月燃煤調(diào)運(yùn)方案，由系統(tǒng)共享、指導(dǎo)煤礦及運(yùn)輸商有序調(diào)運(yùn)燃煤到指定煤場。

　　智慧調(diào)運(yùn)是智慧計劃落實(shí)的重要環(huán)節(jié)，是數(shù)字化煤場和智慧配煤摻燒的重要前提和基礎(chǔ)。利用大數(shù)據(jù)、GPS、人臉識別等技術(shù)，系統(tǒng)實(shí)時調(diào)度和監(jiān)控燃煤在裝、在途、入廠、接卸及車輛回空運(yùn)行狀況，控制來煤數(shù)量、質(zhì)量，有效提高調(diào)運(yùn)效率，控制入廠煤質(zhì)量。

　　4.智能驗(yàn)收——燃料采制化智慧閉環(huán)管控

　　智慧驗(yàn)收是指對入廠燃煤采樣、送樣、制樣、化驗(yàn)等驗(yàn)收環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全流程自動化無人化運(yùn)行，以及數(shù)據(jù)自動實(shí)時可靠采集與分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制。

　　智能驗(yàn)收運(yùn)用自動化、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程音視頻等技術(shù)，與自動采樣系統(tǒng)封閉式連接，利用氣動傳輸管道將煤樣輸送至全自動制樣機(jī)，機(jī)器人完成制樣，智能存查煤樣，全自動化驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)全程全自動智能驗(yàn)收。采制化煤質(zhì)數(shù)據(jù)信息流實(shí)時在線運(yùn)行，由系統(tǒng)進(jìn)行采集、統(tǒng)計、報警、解析。系統(tǒng)自動定期對檢驗(yàn)設(shè)備精準(zhǔn)度進(jìn)行校驗(yàn)、修正。

　　燃煤計量、采制化重點(diǎn)場所和區(qū)域配置音視頻、門禁等設(shè)備，確保計量及采制化全流程、全天候得到監(jiān)控，操作規(guī)范化、無干擾，有效提高化驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，防范廉政風(fēng)險。

　　5.智慧化煤場——配煤摻燒尋優(yōu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

　　智慧化煤場利用人工智能技術(shù)、無人值守斗輪機(jī)和無人機(jī)、盤煤儀、音視頻等設(shè)備設(shè)施，實(shí)時動態(tài)監(jiān)控煤場、煤倉分堆及分層燃煤的數(shù)量、質(zhì)量、價格等信息，在系統(tǒng)中建立三維煤堆模型，實(shí)現(xiàn)對煤場的數(shù)字化、智能化管控。

　　智慧化煤場指令入場煤按規(guī)劃堆放、入倉，靜態(tài)煤場燃煤數(shù)量、質(zhì)量、價格、位置、分層臺賬清晰，燃煤入場入倉動態(tài)作業(yè)時，系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)督和更新煤量、質(zhì)量、價格以及存煤信息，實(shí)現(xiàn)在場燃煤量質(zhì)價及坐標(biāo)實(shí)時掌控。這是配煤摻燒追求成本最低化建模尋優(yōu)的基礎(chǔ)。

　　智慧化煤場配置安全、環(huán)保監(jiān)督管理功能，建立危險區(qū)域電子圍欄，實(shí)現(xiàn)人車分離和場內(nèi)工作人員數(shù)量、定位管控等，人員進(jìn)入危險區(qū)域系統(tǒng)自動報警，確保場內(nèi)安全。

　　6.智慧摻燒——效益保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

　　智慧摻燒基于發(fā)電負(fù)荷曲線對應(yīng)耗煤需求、鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行煤質(zhì)參數(shù)，結(jié)合智慧計劃、智慧調(diào)運(yùn)入場來煤和智慧化煤場儲煤量質(zhì)價指標(biāo)，以保障安全、環(huán)保生產(chǎn)為前提，以入爐綜合經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)為目標(biāo)進(jìn)行自動迭代優(yōu)化計算，考慮取煤環(huán)境及設(shè)備邊界條件，尋求最佳燃煤摻燒方案。同時，要考慮到原煤倉煤質(zhì)及輸煤周期等因素影響，以提高模型計算的精準(zhǔn)度。

　　智慧摻燒通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、音視頻等技術(shù)手段，指揮斗輪機(jī)等取煤設(shè)施按方案取煤、輸煤，啟用煤倉選擇，入場來煤按方案上煤，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)摻燒。

　　智慧摻燒具有學(xué)習(xí)、積累和優(yōu)化功能。即裝設(shè)快速監(jiān)測煤質(zhì)設(shè)備，實(shí)時自動檢測入爐煤質(zhì)指標(biāo)，并與配煤摻燒方案對比，自動報警并修正配煤摻燒和上煤方案，確保機(jī)組最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式。

　　7.智慧報表——效益快速反映晴雨表

　　智慧燃料利用大數(shù)據(jù)，基于燃煤實(shí)時與累計來、耗、存，以及量、質(zhì)、價數(shù)據(jù)生成制式報表，根據(jù)需求生成定制報表。

　　建立入廠煤價對標(biāo)體系，解析各環(huán)節(jié)短板，及時提供提升決策方案等。

　　8.智慧燃料集控中心——燃料運(yùn)行監(jiān)測駕駛艙

　　智慧燃料集控中心遵照“集團(tuán)統(tǒng)一智慧化平臺、三級主體全業(yè)務(wù)應(yīng)用”原則，是燃料業(yè)務(wù)管控、監(jiān)督、調(diào)度駕駛艙，可集中展示各項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一調(diào)度。

　　圍繞價值鏈，實(shí)現(xiàn)燃料市場分析、合同管理、計劃調(diào)運(yùn)、驗(yàn)收、煤場管理、結(jié)算索賠、統(tǒng)計分析、配煤摻燒、供應(yīng)商管理等全業(yè)務(wù)統(tǒng)一在線智慧化分析和監(jiān)督、管控，并與生產(chǎn)設(shè)備、營銷業(yè)務(wù)、財務(wù)等無縫銜接。

　　智慧燃料集控中心運(yùn)用大數(shù)據(jù)、智能化、人工智能及音視頻等技術(shù)，通過采集智慧燃料各模塊數(shù)據(jù)模型計算、挖掘分析、反饋應(yīng)用，運(yùn)用可視化及圖表實(shí)時直觀展示包括但不限于生產(chǎn)與營銷有關(guān)參數(shù)、燃料指標(biāo)、財務(wù)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場情況等，對生產(chǎn)、燃料運(yùn)行全程數(shù)據(jù)實(shí)時在線監(jiān)測，與模型比對分析，開展智能“后評價”，并提供多元化控制手段，及時開展生產(chǎn)運(yùn)行、營銷及燃料業(yè)務(wù)決策。

　　充分利用科技創(chuàng)新、數(shù)字技術(shù)及算力資源、智能設(shè)備設(shè)施等新質(zhì)生產(chǎn)要素，加快關(guān)鍵環(huán)節(jié)研發(fā)創(chuàng)新和“堵點(diǎn)”突破，唯有實(shí)現(xiàn)包括燃料在內(nèi)的智慧電廠建設(shè)，煤電才能適應(yīng)新型電力系統(tǒng)，步入高質(zhì)量發(fā)展的快車道。

責(zé)任編輯：余璇