電力設計企業數字化轉型實踐調研分析

吳 剛，黃建城，任治軍，李啟宏

(1. 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇 南京 211102；2. 中國電建集團湖北省電力規劃設計研究院有限公司，湖北 武漢 430040 )

0 引言

習近平總書記多次強調，要加快發展數字經濟，推動實體經濟和數字經濟融合發展。以大數據、云計算、人工智能為代表的數字技術與能源產業相互滲透、深度融合，成為引領能源產業變革、實現創新驅動發展的源動力。電力設計企業正處在傳統產業轉型升級、新興產業培育發展的關鍵階段，全面貫徹創新發展理念，全面推進數字化轉型[1-2]，是中央企業履行責任使命的必然要求，是應對行業變革和環境變化的必由之路，是實現企業高質量發展的內生動力。筆者聚焦電力設計企業數字化轉型工作，通過對中國電力規劃設計協會的19 家會員單位開展問卷調查，對中國電建華東院、中國能建廣東院、中國能建西南院、中國能建中南院、中國電建湖北院及同炎數智科技(重慶)有限公司等數字化轉型標桿單位開展實地訪談，在此基礎上，總結分析電力設計企業數字化轉型的現狀與問題、機遇與挑戰，并提出數字化轉型的實施路徑，以期為電力設計企業數字化轉型提供借鑒參考。

1 數字化轉型現狀與問題

1.1 數字化轉型發展現狀

數字化體系建設方面，多數企業處于數字化轉型啟動期，采用“公司領導小組+數字化職能部門+數字化研發部門+二級機構數字化小組”的數字化組織體系，人員規模20 ～50 人；部分企業處于數字化轉型加速期，成立數字化中心[3]或數字化公司，專營數字化業務，“業務+IT”人員超過50 人，業務板塊也有相應的數字化小組配合數字化戰略執行。

數字化基礎設施方面：多數企業實現萬兆主干、千兆到桌面的局域網，擁有多個互聯網出口，建成企業無線網絡及完善的機房配備，完成服務器虛擬化、桌面云和超融合平臺建設。但部分企業的數字基礎設施較為薄弱，無法滿足平臺化、網絡化的發展要求。

網絡信息安全方面：多數企業實現網絡核心交換機冗余配置，部署了下一代防火墻和虛擬化病毒防護系統，建設了異地數據容災機制，涉密信息化設備配備完整、運行規范；但部分企業互聯網出口管控不力，員工可以隨意訪問外部網站，可能帶來病毒、惡意軟件等安全威脅。

業務數字化方面：多數企業高度重視建筑信息模型(building information modeling，BIM)協同設計平臺建設，積極推動BIM 正向設計，實現專業內和專業間的數據交換與信息共享，實現系統設計與布置設計關聯校驗、建模計算出圖一體化、綜合碰撞檢測等；但部分企業雖然建設了BIM 協同設計平臺，但是BIM 平臺與專業軟件的數據交換困難，仍存在較為嚴重的三維建模與二維出圖互不關聯的問題。

產品數字化方面：多數企業引進了國產數字化移交平臺，將BIM 模型與工程建設過程中產生的各類數據相互關聯，形成集三維模型、二維圖紙、專業提資、屬性數據等為一體的數字化移交成果，在重點項目中實現了全過程、全專業、漸進式數字化移交，為工程建設和運行維護提供數據增值服務。

數字產業化方面：部分企業根據業主需求和自身業務優勢探索布局相關數字化業務，包括智慧電廠、智能變電站、線路智能監測、智慧工地[4]、海上風電大數據中心等，一般與軟件公司合作開發形成解決方案。

管理智慧化方面：多數企業已建設投用設計項目管理系統、總包項目管理系統，并建立了包括人資、財務、物資、采購、合同、辦公、文檔、黨建等各類職能管理系統。中國能建和中國電建已初步完成財務一體化平臺建設，基本實現集團內部財務數據互聯互通。

1.2 數字化轉型主要問題

數字化體系建設方面：數字化發展戰略與企業的組織架構、業務流程、經營模式、商業模式、企業文化等不匹配，數字化人才儲備不足，數字化制度體系不完善。

數字基礎設施方面：基礎算力資源不滿足當前數字化轉型發展需要，數字基礎設施管理缺少精細化、自動化、智能化措施，數據治理水平較低，主數據管理未實現集中化、標準化，尚未建立企業級數據倉庫，利用數據輔助決策不足。

網絡信息安全方面：體系化建設不夠，現有安全技術措施尚未得到充分利用，未能實現持續監測處置，對數據保護措施不足，人員網絡安全意識有待提升。

中封裝了停止采集和關閉采集設備等方法，用于程序退出之前關閉采集卡。DeviceHSLAI16AO2類為Adapter，它繼承自AbstractDevice并持有一個對HSL類的引用，通過調用HSL中的相應方法來重寫AbstractDevice中的5種方法，進而實現操作采集卡的最終目的。若DAS中需要加入新的采集卡，則只需添加一個新類，讓其繼承AbstractDevice并引用廠家提供的庫函數來重寫以上5種虛方法即可，無需對上層軟件代碼進行修改。

業務數字化方面：BIM 協同設計水平參差不齊，設計過程質量管控缺乏有效的技術手段，BIM 正向設計仍處于探索階段，數字化設計的底層平臺和關鍵軟件存在“卡脖子”風險。

產品數字化：缺乏自主可控的數字化移交平臺，受制于軟件平臺的授權許可和功能架構，沒有與總包項目管理系統、智慧工地管理系統等軟件平臺集成應用。

數字產業化方面：數字化研發能力有待提高，缺乏具有自主知識產權和行業影響力的數字化產品。

管理智慧化方面：系統集成與數據共享不足，數據標準和數據治理機制不完善，利用數據輔助決策的能力亟需加強。

2 數字化轉型機遇與挑戰

2.1 數字化轉型機遇分析

云計算方面：隨著應用不斷深入、范圍不斷拓展、場景不斷進化，云計算的形態從最初的公有云、私有云，逐步發展出混合云、分布式邊緣云等多種云計算形態。云計算應用更加敏捷、成本大幅降低。基于云技術的數據中心建設技術路線更加成熟，便于拓展數據中心建設業務。

大數據方面：大數據存儲、大數據分析建模已有許多成功應用案例。利用大數據分析預測、指導實踐的深層次應用正迅猛發展。大數據安全相關研究與實踐日趨深入，可充分利用大數據技術，開展管理大數據分析、采購大數據分析、能源大數據分析、創新智慧電廠、智慧能源、智慧城市建設等。

物聯網方面：已經形成包括芯片、元器件、設備、軟件、集成系統、應用服務等方面較完整的物聯網產業鏈，各關鍵環節發展取得顯著進展。在基礎芯片設計、高端傳感器制造等薄弱環節，與國外差距進一步縮小。“云管邊端”架構的物聯網平臺日臻成熟。可利用物聯網技術，開展智慧電廠、智能電網、智慧能源、智慧工地、智慧園區等研究與應用。

移動互聯方面：5G 移動通信網絡正加速部署，5G 的高帶寬、低時延、大連接、切片等特性將大大提升萬物泛在互聯和行業專業接入服務能力，有力支撐移動應用的高效、差異化需求。針對配電網、電廠、施工工地等應用場景，可開展智能運檢、遠程指揮等應用。

人工智能方面：隨著大數據、云計算等技術的推動，人工智能在影像識別、自然語義翻譯、文本識別等方面發展迅猛，正在以多種方式滿足各行業。可在生成式智能設計、智慧工地建設、智慧運維等方面探索應用。

區塊鏈方面：區塊鏈技術具有多方參與、難以篡改、可追溯的技術特性，注重智能合約。解決了網絡中人與人之間的信任問題，提供了傳統的“信息”互聯網至“價值”互聯網的技術演進路線。可在分布式點對點互信能源交易、能源網絡數字安全、電力市場仿真驗證等方面探索應用。

2.2 數字化轉型主要挑戰

要營造數字化轉型文化氛圍。部分設計院數字化轉型過程中，各層級人員并未統一思想，并未建立“企業必須推動數字化轉型”的共同意愿，仍然認為數字化轉型是信息化部門的任務。因此，需要將數字化文化作為企業文化建設的重要組成部分，明確數字化發展目標和發展方向，自上而下理解數字化轉型升級的價值和意義。只有業務部門、管理部門都積極投入到數字化轉型中去，打破思維定勢與路徑依賴，加大數字化重塑變革力度，企業數字化轉型才能取得實效。

要推進數字技術賦能的商業模式創新。電力設計企業要創新運用“云大物移智鏈”等先進數字技術，以自身擅長的能源電力領域為基礎，加快突破系列算法模型與數字平臺，拓展更多創新驅動、綠色低碳、數字智慧、共享融合的“數字+”典型應用場景，為構建新型電力系統和打造戰新產業提供關鍵支撐。

要強化數據共享與數據治理能力。以數據為核心、以數據驅動業務為途徑的數字化轉型將重新構建電力設計企業的資產格局，數據將在企業發展過程中成為最關鍵的生產要素。電力設計企業要深入挖掘數據價值，構建以主數據平臺和數據中臺為主體的數據共享平臺，深度開展財務、項目、合同等核心數據治理，前瞻布局大數據業務，形成更多數據資產，全力打造數據價值鏈。

要長期投入和著眼于企業長遠發展[5]。企業要制定有針對性的數字化發展規劃，確保資源有效利用，并控制好相關成本。數字化轉型是一項長期而復雜的系統工程，需要從企業發展戰略的高度源源不斷地投入資金和人員。

3 數字化轉型實施路徑

未來幾年將是科技革命與產業革命的融合蝶變期、新舊動能轉換的關鍵期，也是電力設計企業“彎道超車”、實現跨越式發展的窗口期。電力設計企業要抓住新機遇，直面新挑戰，以高質量發展為主題，以適應并引領市場需求的價值創造為導向，強化數字化發展戰略的頂層設計，推進新一代數字技術與主營業務深度融合，深度挖掘數據資產，拓展數據應用和服務創新，加快布局數字化業務，提升企業的價值創造能力。

3.1 拓展BIM工程服務

電力設計企業應建立符合工程數字化交付管理要求的覆蓋工程全過程、全業務的流程化、網絡化、標準化的信息化交付管理體系，推進BIM 技術在工程全生命周期的集成應用。加快建設自主可控的BIM 設計平臺、BIM 交付平臺，研發參數化、生成式智能設計軟件，健全數據交互和安全標準，強化設計、生產、施工各環節數字化協同，推動工程建設全過程數字化成果交付和應用，做大做強BIM 咨詢、設計、交付等數字化業務。

3.2 推廣智慧工地建設

電力設計企業可圍繞總包項目施工現場的監管要求，集成施工現場的各專項子系統，利用大數據、云計算、物聯網、BIM、GIS 等技術全方位自動化采集施工過程中的“人、機、料、法、環”等關鍵數據，通過對工程數據集中統一管理和大數據挖掘，實現“一個平臺+一套數據+N 個場景”的多維度展示和精準化管控，提升施工過程的數字化、智慧化水平。

3.3 構建綜合能源系統規劃與仿真平臺

電力設計企業應從綜合能源系統的規劃層面出發，針對綜合能源系統的典型環節和設備進行建模，建立綜合能源系統模型庫，同時根據工程案例搭建系統仿真模型，實現整個系統的多能流平衡計算，提升綜合能源系統規劃設計能力，全面辨識并評價綜合能源系統生產、運營、消費各環節狀況。

3.4 構建智慧能碳(電碳)管理平臺

構建智慧能碳管理平臺。探索“能耗-碳排-綠電-綠證”融合試點，打造高比例低碳能源供需系統、企業低碳能源數字化管服系統、基于區塊鏈存儲技術的綠電溯源認證系統，全面支撐園區企業能碳應用需求。

構建新型電力系統電碳管理平臺。以電力潮流全景展示、電碳流分析、示范區管理、虛擬電廠服務、綠電綠證輔助服務為核心，重點展示“負荷聚合”“智慧聯動”“低碳清潔”的新型電力系統特征，打造電碳盤查(電碳足跡實時統計)、電耗管理(企業碳排及時預警)和電碳服務(碳管理、虛擬電廠聚合服務)三大價值模塊，實現示范區電力管理和碳管理的全流程業務閉環。

3.5 構建綜合能源大數據平臺

推進“源網荷儲一體化”應用，統一接入能源資源、通道資源、用戶負荷、外部環境等數據，實現多種能源協調互補，“電冷熱氣”多種能源類型協同優化，支持綜合能源項目投資、建設和運營的集約化、高效化和智能化管理，為園區、工業企業、大型公共建筑等客戶提供綜合能源服務。

3.6 構建海上風電大數據中心

通過云計算、大數據技術，高效采集和有效整合海上風電工程規劃、建設、運行、維護等全過程數據，實現海上風電海量數據的存儲和再分析，為海上風電各相關方提供數據與應用服務，保障風電場安全可靠運行，促進海上風電規模化、集約化發展。

3.7 融合“東數西算”國家戰略

圍繞算力網、樞紐節點、數據中心等關鍵數字基礎設施，發揮企業在能源領域的優勢，按照“綠色數據中心+新能源一體化”開發模式，積極布局“東數西算”項目，將綠色電力轉化為綠色算力，拓展“數能”融合業務市場。

4 結語

伴隨著新一代數字技術的持續創新與滲透，全球數字經濟向縱深領域推進，數字化轉型成為所有企業在數字經濟時代面臨的巨大挑戰，同時也是機遇。對傳統企業而言，數字化轉型已經不再是一道“選答題”，而是一道關乎生存的“必答題”。企業只有主動擁抱數字技術，抓住數字經濟下的發展機遇，加快數字化轉型，推動產品數字化與服務智慧化[6]，實現高質量發展，才能走在前列、勇立潮頭。

本文聚焦電力設計企業數字化轉型工作，在問卷調查和實地訪談的基礎上，總結分析電力設計企業數字化轉型的現狀與問題、機遇與挑戰，并提出數字化轉型的實施路徑，以期為電力設計企業數字化轉型提供借鑒參考。

參與課題研究的成員還有：馬雪(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司)；王金友(中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司)；儲小釗(中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司)；陳媛媛(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司)；張沅(中國能源建設集團陜西省電力設計院有限公司)等。