2025年数智赋能+推动热电能源绿色高质量发展报告

夏建涛博士国务院国资委机械工业经济管理研究院特聘研究员上海全应科技有限公司董事长2025年1月6日星期一 工业从自动化迈向智能化 中美人工智能技术对比：通用 vs 专用一 Geoffrey Hinton2018年图灵奖获得者2024年诺贝尔物理学奖获得者 “人工智能+"赋能实体产业高质量发展，是充分考虑我国优势与劣势后的理性正确选择！ 十九届中央政治局第三十四次集体学习推动我国数字经济健康发展 “数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。” 充分发挥海量数据和丰富应用场景优势，促进数字技术与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级，催生新产业新业态新模式，不断做强做优做大我国数字经济。”一习近平 (2021.10.18) 人工智能赋能工业面临的四大挑战 数据噪声：工业数据带有强噪声，无法直接用于数字模型训练需要结合物理量感知原理进行数据清洗，清除噪声。 数据褪化：工业数据随着设备工况变化而改变，只有新鲜的数据才能反应设备真实运行状况。数据价值随着时间逐渐褪化。 知识融合：工业机理/专家知识与数字建模技术深度融合，才能保障模型的正确性，减少对数据量的需求。 工业AI算法：融合工业机理和专家知识，利用“小”数据的AI学习算法，实现安全、准确、轻量化的工业智能系统。 能源安全与双碳目标矛盾日益突出 能源结构快速改变，煤电成为兜底保障和有效支撑 推进煤电绿色低碳化发展技术研讨暨年度绿色低碳优秀技术与项目展示交流会 全国累计发电装机容量约29.2亿干瓦，同比增长13.9%。其中，太阳能发电装机容量约6.1亿干瓦，风电装机容量约4.4亿干瓦。发电量9.3万亿度，增长6.7%。其中火电发电量6.1万亿度，占66%；太阳能、风能、水力、核能等绿色能源发电量总计3.2万亿度，占34%。注：数据来自能源局官网 新型电力系统：数智赋能多源融合，灵活高效，清洁低碳 2023/3/28日，能源局27号文：加快推进能源数字化智能化发展 1．立足我国能源资源赋，先立后破数字技术与能源产业发展深度融合3．提高能源产业数字化智能化水平构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系 精准控制难 岗位协作难 负荷分配难 需求预测难 生产过程需要多岗位协同操控。缺乏统一精准调度指令，多岗位难以精准配合。 客户汽/电负荷变动频繁，人工经验难预测，无法及时预调整，客户需求难跟随 燃煤热值波动、设备工况变化、仪表精度漂移、系统延迟反应，令运行人员难以准确掌握，难以精准控制。 火电机组运行面临全新挑战 ALLSENSE全应数字能源先锋 灵活调峰 热电联产 随着太阳能、风能等新能源装机容量快速增加，火电机组正在从原来的主体能源地位演变为保障新能源高比例供给消纳的支撑性能源。新能源所固有的波动性、随机性、间歇性特征，要求火电机组必须具有负荷深度调整和负荷变化快速响应能力，实现风光煤储多源协同互补，需求响应柔性灵活。 随着我国火电机组供热改造的持续推进，火电机组需要在发电的同时供热，热能与电能深度耦合、相互影响，让机组运行调控更具挑战。 机组提效 现货交易 随着我国电力现货交易的逐步推广，电价波动范围日益增大，火电机组需要根据实时电价实时调整发电策略，提高发电收益。 随着煤炭价格持续上涨，火电机组需要优化锅炉、汽机、辅机等全系统运行效率，对机组运行进行精准调控，方能降低运营成本。 环保严控 自控品质 随着火电机组深调改造和供热改造的推进，火电机组负荷调整深度和变化速度越来越大，传统DCS自动控制系统难以满足日益增加的火电灵活性调控需求。同时，燃煤品质波动、机组设备老化、以及新能源叠加等因素，让人工更难掌控全局，无法实现全系统精准调控。 随着国家越来越重视环境保护，火电机组的烟气排放指标越来越严苛，，尤其是低负荷下的环保控制难度高，环保成本日益增加。 热电智能大脑=【工业机理+大数据】＊ AI算法 ALLSENSE全应能先锋者 数字李生模型构建热电机理 × 专家知识 X AI建模 × 预测控制 数字模型在线学习与动态更新 ADMC热电智能调控系统全面感知全局优化实时调控模型更新 数智赋能：运行无人化，值守少人化 案例1CFB：浙江哲丰能源 系统构成 V三炉两机三双减 ·锅炉 1#、2#炉为130t/hCFB锅炉 3#炉为150t/hCFB锅炉 高温高压参数：9.4MPa、510℃ ·汽机 下游热用户为10台独立运行的纸机。纸机启停、断纸等带来热负荷快速大幅度波动，给热电机组调控带来巨大挑战 ALLSENSE 全应全厂自动投用率99%以上，系统能效提升1.7%数能源先锋者 案例2煤粉炉：山东尚能集团正和热电 ALLSENSE全应数字能源先锋者 【多级蒸汽供应】两个压力等级生产母管（5.0/9.0MPa）多级蒸汽供应（2.0/1.0MPa） （用汽需求波动）下游用汽需求大幅剧烈变化（包含调度、非调度），且关键用于压力测量更新滞后； 【压力控制约束】分期建设，锅炉出口、汽机进口压力偏差大，难以兼顾； （发电功率约束）响应动态电价、高压机组优先带满，各机组有最低/最高发电量、最低抽汽量要求； 3台煤粉锅炉，3台汽轮机，4台双减9.0MPa和5.0MPa两个等级的主汽母管●2.0MPa和1.0MPa两个等级的供汽负荷 炉机运行组合多变响应动态电价 能源先锋字者 智能调控系统上线1年，全厂自动投用率99%以上，单次连续投用时长超500小时 2推进煤电绿色低碳化发展技术研讨暨年度绿色低碳优秀技术与项目展示交流会 案例3火电：华华光60万机组 机组概况 2×600MW机组的锅炉系上海锅炉厂有限公司设计制造的SG2093/17.5-M913型亚临界压力中间一次再热控制循环锅炉。锅炉型式：亚临界压力、一次中间再热、控制循环、汽包炉锅炉采用摆动式燃烧器调温，四角布置、切向燃烧，正压直吹式制粉系统。调峰范围40%~100%BMCR。制粉系统：锅炉采用中速磨煤机直吹式制粉系统，每炉配6台HP1003磨煤机。锅炉先后进行的低氮燃烧器、空预器蓄热元件（三层改两层布置）等改造项目。汽机型式：汽轮机为上海汽轮机厂生产的NZK600-538/538亚临界、一次中间再热、四缸四排汽（双抽）、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机，已进行供热改造。 ADMC火电机组智能调控方案智能协调优化智能锅炉燃烧优化智能环保控制优化 智能协调优化：变负荷速率达3.5%压力波动范围缩小25%，压力打点次数减少68% 机组变负荷速率大幅提升，灵活性有效加强ACE模式指令跟随准确，人工干预大幅减少推进煤电绿色低碳化降廉技菌研时压力控制平稳，压力偏差明显降低既年度绿色 智能脱硝控制优化：NOx排放更平稳AGC/ACE模式下均实现NOx排放的稳定控制 脱硝控制优化 控制原状：对于大延迟非线性的脱硝过程，受设备及脱硝工艺影响，原有PID方案震荡明显，无法连续投用；优化方案：采用与机理建模耦合的预测控制方案，解决脱硝大延迟控制难点，实现NOx排放的稳定控制；实施效果：NOx排放显著改善，扰动快速收敛，可实现长时间连续投用 ACE控制难点 控制难点：ACE模式下锅炉负荷剧烈波动，燃烧状态迅速改变，NOx生成量极速变化；优化方案：针对快速变负荷工况的氮氧化物生成进行机理建模，提高预测控制精度；优化效果：在ACE模式下，实现NOx排放的稳定控制，解决快速下的脱硝控制难题。 *对比工况在相同设备条件、同一批次燃煤下进行：*ACE模式下，AGC指令高频、大幅度、往复变化，指令随机性强； 超过50项热电智能控制发明专利 CFB锅炉燃煤热值的软测量方法和电子设备基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法 基于氧量预测的煤质变化监测方法 >中储式煤粉炉实时入炉煤量的测量方法 工业实时数据时序预测结果的在线修正方法 锅炉燃煤放热响应模型 基于历史运行数据的锅炉参数优化方法 基于压力前馈的燃煤锅炉给煤控制方法 流化床锅炉燃烧系统的智能控制装置 基于机器学习模型的热电生产设备控制方法 100+标杆客户 涵盖5大行业热电、化工、生物医药、食品加工、氧化铝 宁波榭北热电有限公司 绿色低碳化展技术研订 热电行业全场景覆盖