人工智能与智慧电厂

【课题背景】

近年来，随着大数据、云计算、互联网、物联网、人工智能等技术的出现与使用，集成化、数字化、智能化、智慧化已成为现代煤电企业追求的运营目标。但在实际的操作过程中，仍存在着以下几大问题

Ø 不了解人工智能技术的底层原理和工作机制

Ø 对智慧电厂的概念、标准及实现路径不清，无法实际指导工作

由于智慧电厂是一个庞大而系统性的建设，员工对整个体系认知不完善，在实际操作中实现难度大，效率低下。本次课程将从实现智慧电厂的关键技术人工智能谈起分享智慧电厂的相关内容。

【课程收获】

1. 了解人工智能的发展史、工作原理

2. 了解智慧电厂的整个体系及运作

【参与人员】本课程适宜于：煤电厂

【学员任务】

1. 任务一：了解人工智能、原理及工作机制

2. 任务二：理解智慧电厂的定义、标准和内容架构

3. 任务三：了解智慧电厂落地实践指导原则、内容和落地要领

【课程时长】1天（6小时）

【课程大纲】

模块一：AI

一、AI技术的基本概念与发展历程

1. AI的定义与主要分支（机器学习、深度学习、自然语言处理等）。

2. AI技术的发展历程与重要里程碑。

3. 当前AI技术的热点领域与前沿动态(生成式AI、大模型与AI agent)。

二、AI技术的基本原理与核心算法

1. 机器学习的基础理论与常用算法（监督学习、无监督学习、强化学习等）。

2. 深度学习的原理与神经网络架构（卷积神经网络、循环神经网络。生成对抗网络等）。

3. 自然语言处理的关键技术与挑战（语义理解、机器翻译等）。

三、AI技术的应用领域与前景展望

1. AI在各行各业的应用案例与成功经验。

2. AI技术的未来发展趋势与潜在影响。

3. 面临的挑战与伦理问题。

模块二：智慧电厂

一．背景与定义：“双碳”政策与科技发展，驱动传统电厂向数字化、智能化、智慧化发展

1.解读能源“十四五”规划相关内容，明确电力系统的发展改革方向

2.能源高质量发展，加速推进能源互联、智慧电厂和新型电力系统建设

3.智慧电厂建设，从源头上把控，实现绿色高效高质发展

4.智慧电厂，设备可靠，电网安全，生产绿色，决策科学的一套电力生产系统

5.发展历程，从信息自动化、数字化、智能化到智慧化电厂的建设

【政策&案例】

1.能源局相关“十四五”规划内容的解读

2.西门子与华润电力合作，将共同建设基于MindSphere混合云技术的集中监视与分析专家系统

二．智慧电厂特点与标准：围绕业务效率、效益和科学管理，对现有自动化电厂进行智慧化改造

1.有助于实现电厂的设备可靠、电网安全、业务高效和绿色环保

2.是以数字化技术，如新型传感、物联网、AI和数字孪生技术为技术支撑

3.能够起到3D可视化监控和数据决策的管理价值

4.需要执行力、信息化、节能环保、预警机制、学习型企业和企业文化六大体系来支持

5.是一个复杂而漫长的过程，需要结合自身业务，确定改造的顺序

【概念解析】

1.能源互联网链型图解析

2.相关数字化技术解析：物联网传感、AI、数字孪生、3D建模

三．智慧电厂内容：多视角系统认知智慧电厂，构建智慧电厂立体图画

（一）以一体化大数据管控平台支撑，融合智慧设备，架设稳定可靠的设备管理体系

1.基于DCS实现主辅控一体化控制，跨平台打通数据接口，消除信息孤岛，优化控制功能和智能管理

2.借助现场总线系统，链接智能现场设备和自动化系统，实现设备的诊断

3.机组自启停控制系统（APS），显著增加记住控制自动化水平，实现减员增效

4.锅炉智能吹灰系统，在线计算和监测锅炉各项指标，实现低成本运行

5.脱硝+传感监测，防控锅炉气温偏差大，水冷壁高温腐蚀等情况

6.新型控制算法，实现设备控制“自分析、自诊断、资管理、自趋优、自恢复、自学习、自提升”能力

7.依托管理系统参数数据分析，对设备维护管理进行预测性维护

8.依托系统设置、数据采集分析，协助完成修建计划决策

9.通过一体化信息管理系统，汇集整体数据，借助AI系统，实现远程、自主化运维

【案例】

1.大唐姜堰智慧电厂设备运维场景分析

2.浙江某电厂，在锅炉监视点上部署非接触式的超声波测距传感器，对火力发电厂锅炉膨胀系数等相关数据进行智能监测

（二）3D可视化+智能传感+AI+大数据分析+预警系统，构建安全电厂

1.智能巡检：采用AI视频智能分析系统，对人、车、物、场等实现智能自动化巡检任务

2.智能监控：基于互联网+的安全管理系统和3D可视化虚拟系统，实时监控人员动态

3.电子围栏：虚拟电子围栏自动报警，防止非工作人员误入设备间造成危险

4.锅炉传感：借助新型传感器+大数据，提前预测爆管风险，剑豪泄漏事故发生

【案例】

1.大唐姜堰智慧电厂设备运维场景分析

2.LoRaWAN®传感器在锅炉安全中的应用

（三）智慧电厂，依托智能传感+预测报警实现生产环节的绿色环保

1.在锅炉炉膛出口安装锅炉CT，掌控锅炉热态，实现锅炉燃烧系统优化运行，达到节能减排作用。

2.构建“虚拟电厂”，实现多类型电能供给整合，通过互联网技术解决智慧用电，C2M反向管理

【案例】

1.大唐南京发电厂掀开“绿色火电”新篇章

2.浙江通过数字化、智能化电网技术，搭载 1000 万千瓦“虚拟电厂”，整体实现节能减排。

（四）融入智慧电网系统，共同构建新型电力系统，实现智慧电厂的可持续性发展

1.新型智慧电力系统，借助分布式发电技术，实现资源的有效整合利用

2.虚拟电厂的出现，优化产业用电结构，倒逼火电进行内部可持续性改造

3.整合区域新能源电厂，实现协同性发展

4.内部加强脱硫脱硝技术改进，实现低排零排的可持续性发展

【解析】

1.华为光伏智慧方案解读

2.分布式发电

（五）“数据+算力+算法”，极大提升工作效率和管理决策

1.从问题分析到数据自动及时反馈，敏捷性思维，渗透整个工作环节

2.“智能传感+大数据+AI”贯穿整个业务工作流程，自动化、智慧化替代人工决策和指令下达

3.借助信息化系统，打通全业务链条，组织内外高度协同，工作效率体验升级

4.智慧生产效率加速：人工智能与设备激励相结合，优化生产性能和运行效率

5.3D可视化数字孪生电厂，助力人才培养训练，加速人才培养效率

（六）依托智慧电厂系统，科学决策，降低费用投入，提升产品品质，拉升整体经济效益

1.通过一体化大数据管理分析平台，科学预测制定原材料采购，避免资源占用浪费

2.智能化管控生产工艺，实现纯净发电，节能减排，创造碳汇交易机遇

3.架设新型虚拟电厂，整合资源，实现经济效益多元化

4.智慧电厂，降低一线执行工作人员成本，降本提效

5.通过app，跨界嫁接更多合作机构，数据共享，实现新型业务新发展

四、智慧电厂的现状和未来展望

1.现状：从信息自动化向数字化、智能化方向挺进

2.未来：区块链技术重构能源体系，智慧电厂面临新型挑战

3.国内外智慧电厂发展情况简述

【解析】国内外智慧电厂案例

模块三：智慧电厂落地建设实践

一．智慧电厂的建设，是一个“业务+技术+管理”的组合式命题

1.解析智慧电厂的模型架构，从业务管理、技术嵌入到组织管理的全方位结合

2.新组织的成立，围绕项目展开新的组织协同，新文化

3.首席数字官，负责整体智慧电厂的项目管理

4.搭载智慧电厂的数字化中台，强化中台战略

【解析】

1.智慧电厂的整体功能架构图

2.组织协同与项目管理

二．业务提效：罗列各业务场景，明确智能化的顺序，逐次实现，并最终实现智慧化

1.根据业务链条和内部协同，拆分各场景

2.寻找有成功经验的业务场景优先智能化，解决场景工作效率、效益问题

3.以最快实现项目效益为原则，探求有可能实现智能化的业务场景

4.整合外部科研、专家团队，提出需求，形成共同体，寻求解决方案

5.围绕业务智能化，组织相关人员展开培训，并确保高效运用技术工具

【关键概念解析】

1.业务链及业务链上的元素

2.从产业互联网的智慧化借鉴落地要素

三．中台战略：构建“容器”型系统，私有化搭建智能电厂生态系统

1.中台战略：业务中台、技术中台、数据中台和组织中台

2.容器型产品开发，确保外部三方合作伙伴统一开发语境，提升业务的耦合度

3.借助前沿开发技术，确保物联网、AI的可落地型和实现

4.强化算法模型，实现丰富的业务数据模型，辅助管理决策

5.链接内部协同，实现组织内外部OA办公、数据调用、操作权限、操作记录等组织功能

【概念解析】 中台战略、容器型产品、算法

四．管理创新：新组织、新文化，构建高协同性组织管理体系

1.价值认同，跨部门、跨学科围绕项目落地的基础

2.角色认知，确保能力边界与激励体系拥有充分而正确的角色认知

3.价值扩展，组织内部与外部合作的前提

4.价值共享，构建新型的业务结构，谈好商业合作

5.新组织文化，创新型文化建设和学习型组织的营造