重資產流程工業數字化轉型新路徑

葉李濤

在“中國制造2025”的背景下，隨著“兩化融合”進程的推動，火電企業智慧化建設意義重大。在2023“直通烏鎮”全球互聯網大賽工業互聯網專題賽上，朗坤智慧科技股份有限公司（以下簡稱“朗坤智慧”）所帶來的“智慧運行系統（智慧監盤）”項目，以工業物聯網平臺為基礎，綜合運用“云大物移智”等先進技術，將智能算法和設備運行機理規則相融合，結合專家系統，能實現設備關鍵參數的劣化分析和設備故障預測，同時給出相關操作指導和優化方案，可廣泛應用于發電、冶金、化工等行業。

節能減排，數字化轉型順勢而為

國家“十四五”規劃里指出，推動能源清潔低碳安全高效利用，降低碳排放強度，支持有條件的地方率先達到碳排放峰值，制定2030年前碳排放達峰行動方案。

在“雙碳”目標提出后，火電機組日常調峰范圍不斷擴大，深度調峰、啟停調峰、調頻輔助服務等發電輔助服務成為常態；同時機組的節能減排、環保管控等方面的要求也越來越高，運行人員日常操作量大幅上升，存在監盤工作壓力大、參數異常發現晚等問題。傳統的監盤模式已經不適應日趨復雜的安全、環保、經濟等各方面精細化要求。

由此可見，無論從應對外部形勢變化的需要，還是從火電集控運行自身發展來看，積極推進數字化轉型、開展智慧運行系統建設，勢在必行。

作為工信部國家級“雙跨”工業互聯網平臺企業，朗坤智慧自成立起就深耕以能源行業為代表的重資產流程工業，至今已經有20余年。其團隊成員中，既有行業領軍的管理人才、理論與實踐兼備的工藝專家，也有精通軟件產品架構與研發的IT工程師等，經驗豐富、能力全面。

在前期良好合作的基礎上，朗坤智慧與江蘇國信揚州發電有限責任公司簽訂戰略合作協議，成立智慧運行研發中心，圍繞智慧監盤系統展開聯合攻關，系統最終順利投運。

2021年7月，智慧監盤系統首先在江蘇國信揚電公司上線運行，后續分別在中海油珠海天然氣發電公司、中海油阜寧熱電有限責任公司、中山嘉明電力有限公司、中海福建燃氣發電有限公司、磐石建龍鋼鐵有限公司、南水北調江蘇泵站技術有限公司等項目中推廣應用。

技術創新，從“人防”轉向“技防”

朗坤智慧在現有DCS和SIS數據基礎上，圍繞系統總體架構、數據挖掘方法、智能算法、監盤模型和專家知識庫等方面開展了研究，研發了基于工業互聯網平臺的智慧監盤系統，并實現工程應用，實現“人防”向“技防”的轉變。

從技術的角度來看，智慧監盤系統實現了多項創新——

提出了基于機理規則和AI算法深度融合的智慧運行監控功能架構，建立了基于數據的智能監控模型，為智慧運行監控系統的數據處理、模型可視化、報警調度、機組監督和操作指導提供了基礎；

研發了基于局部波峰波谷與多項式擬合的運行數據趨勢識別方法、基于滑動窗口的多元時間序列缺失值填充方法等數據挖掘方法，實現了電廠海量歷史數據的自動采集、清洗、相關性分析以及從歷史數據中快速提取特征參數；

研發了電站鍋爐效率對標優化的數據分析方法、參數周期性波動的監測方法、參數晃動監測方法、基于GMM和線性貝葉斯的設備早期劣化預警方法等適用于電廠變工況的智能算法，實現了機組全系統關鍵參數異常的快速判斷和預警；

構建了基于數理和機理雙驅動的覆蓋機組各類異常工況的預警模型，建立了與預警模型相關聯的專家知識庫，取得了多參數綜合診斷的技術突破，實現了基于電廠運行規程、運行經驗、故障處理方案等先驗知識結構化處理的運行操作指導。

智慧監盤系統是建立在對DCS已有測點參數分析的基礎之上，未新增現場設備或測點，投資較小；模型可復用性高，可快速應用于其他機組項目，在技術上具有領先優勢。系統穩定投運后，可在減少機組非停、延長設備維護周期、降低機組發電能耗、減員增效、降低培訓投入成本等方面給用戶帶來價值，具有良好的經濟效益與社會效益。

“兩化融合”，信息技術賦能工業企業

無論是工業企業做信息化轉型，還是信息技術企業服務工業企業，“兩化融合”是世界性難題。朗坤智慧以電廠實時/歷史數據為基礎，通過工業互聯網平臺，覆蓋電廠鍋爐、汽機、電氣三大專業、38個系統，建立了1015個故障診斷模型，其中AI模型占比20%以上，較好地解決了“兩化融合”的難題。

例如，傳統的DCS報警，主要是對設備起到保護作用，無法在運行過程中、事故發生初期給出提醒，需要運行人員翻看畫面并作曲線分析，才能人為提前發現異常。而值班人員在監盤過程中，需要在幾十個畫面中進行來回切換、監控，通常只能按照輕重緩急進行分類，加之設備老化、負荷變化快等因素，這給運行操作監盤帶來了較大壓力。

而如今的智慧監盤，將報警分成了三級：一級報警指設備發生故障和運行提醒，需要值班員手工干預，并進行操作處理；二級報警是黃色指示燈，提醒運營人員某些參數偏離正常值，但是沒有引起故障；三級報警實現優化提醒，接到報警之后明確故障原因，并給運行人員提供具體建議，以輔助值班人員及時進行故障處理。同時，智慧監盤會根據電廠運行規程、運行經驗、故障處理方案等知識構建專家知識庫，系統產生報警時，自動推送相關的操作指導和優化方案。

朗坤智慧相關負責人介紹，目前國內建設智慧運行相關的火電機組不超過50臺，加上E級以上的燃氣機組，國內有2000臺以上的火電機組沒有建設智慧運行系統，其潛在的市場規模在40億元左右。

在基于工業互聯網的智慧運行系統正迎來快速發展期的當下，朗坤智慧將進一步思考如何與投融資機構互動以支持產品推廣、如何通過產業界意見反哺自身產品迭代等，繼續深度賦能重資產流程工業數字化轉型，提升產業競爭力，促進工業互聯網平臺和實體經濟更好結合。

（作者單位：浙江省圖靈互聯網研究院）