大唐國際黨委委員、副總經(jīng)理路平：新型電力系統(tǒng)中建設煤電智慧燃料之思考

近年來，在“雙碳”目標背景下，我國新能源裝機規(guī)模快速躍升，正逐步成為新型電力系統(tǒng)電源結構中的主力軍。煤電基礎電源地位向“兜底、調峰、應急”轉換，決定了其既要具備快捷高效調節(jié)能力，又須科學管控企業(yè)成本打造核心競爭力，這是當前必須面對和解決的現(xiàn)實問題。

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

建設智慧燃料的必要性和可行性

建設智慧燃料的必要性

發(fā)展新質生產(chǎn)力的需要。技術革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新型配置、產(chǎn)業(yè)深度轉型升級能夠催生新質生產(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，轉變?yōu)橐约夹g進步推動的精益化、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)揮著調節(jié)作用，而且隨著新能源出力及用戶負荷的瞬間變化對應及時調峰，智慧燃料可適時調整燃煤品質、供應量，既能提高整體生產(chǎn)運行效能，科學管控燃料成本，又能有效保障電力安全供應。

提高核心競爭力的需要。在市場經(jīng)濟條件下，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。建設新型電力系統(tǒng)背景下，煤電設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采購節(jié)奏、實時精準優(yōu)化配煤摻燒方案，實現(xiàn)成本最低化，才能保證在電量現(xiàn)貨競爭中處于優(yōu)勢。

建設智慧燃料的可行性

數(shù)字技術賦能加快。國家加快推進產(chǎn)學研用深度融合，伴隨工業(yè)領域關鍵技術、信息通信領域前沿技術的突破，人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等信息技術在煤電行業(yè)深度應用成為可能，賦能燃料市場分析、智慧計劃調運、數(shù)據(jù)質量驗收、成本控制、異常診斷、經(jīng)營決策等應用場景。

企業(yè)燃料信息化成果為智慧燃料建設奠定了基礎。近年來，煤電企業(yè)越來越重視智慧電廠建設，編制了信息化建設規(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、財務一體化等已有信息系統(tǒng)對燃料基礎數(shù)據(jù)、優(yōu)化調運等功能的基礎框架進行迭代升級，可助力智慧燃料建設。

智慧燃料概念及技術特點

智慧燃料指運用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和燃料專業(yè)相關技術，集成燃料市場、運輸、接卸、輸送和采制化、儲存、摻配及發(fā)電設備和燃料管理信息，實現(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、以風險防控為前提、以過程指導為動力，立足燃料管理及生產(chǎn)運行全流程價值創(chuàng)造關鍵控制點，實現(xiàn)關聯(lián)各環(huán)節(jié)最優(yōu)指導。

智慧燃料可與供應鏈上下游（包括煤炭、鐵路等單位）、相關業(yè)務系統(tǒng)（生產(chǎn)、營銷、財務等）互聯(lián)和數(shù)據(jù)互換，具有開放性、擴展性、融合性。

智慧燃料的技術特點主要包括以下6個方面：

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

——云計算。通過云計算技術，實現(xiàn)燃煤物理、化學以及價值數(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)。利用此技術實現(xiàn)對燃煤運輸、配送、計量和堆取設備設施的實時感知、智能控制、自動化數(shù)據(jù)采集和運維管理。

——5G技術?？蓪崿F(xiàn)發(fā)電、燃料設備之間的高速連接、數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控和智慧化管控，提高工作效率。

——人工智能。通過人工智能技術實現(xiàn)對燃煤采購計劃調運、采制化、配送、堆取、入爐配煤摻燒建模、優(yōu)化、報警、修正和智能調節(jié)。

——遠程音視頻。對運輸、接卸、儲存、堆取和入爐燃燒現(xiàn)場狀態(tài)實時可觀、提示、報警、控制等。

建設的基本原則和思路

智慧燃料堅持“頂層設計、技術領先、經(jīng)濟適用、安全可靠”的原則。

——頂層設計：由集團信息化管理和業(yè)務部門對智慧燃料建設模式、技術路線、管控需求進行設計、研發(fā)。

——技術領先：高標準、高起點，大膽使用前沿的工業(yè)、信息技術和先進設備設施。

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

——安全可靠：建設防火墻等保障體系，確保網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)保密及設備運行安全。

在全面建成數(shù)字燃料體系基礎上建設智慧燃料，提升燃料管理全面感知能力、智慧預測能力、智慧計劃與調度能力、儲煤管理和智慧配煤摻燒能力，達到燃料供應管理和成本控制國內一流水平。

智慧燃料主要應用場景

1.煤炭市場分析模型——采購策略的依據(jù)

影響煤炭供應形勢和價格走勢的因素復雜，但供求關系的“基本面”是主要因素。供應側因素包含煤炭產(chǎn)能產(chǎn)量、進出口煤量、全社會煤炭庫存、石油與天然氣供應、鐵路運輸運量等情況。需求側因素包含電力、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、國內宏觀經(jīng)濟走勢、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)運銷存數(shù)據(jù)中的其他因素。

基于煤炭產(chǎn)、運、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解析運算，生成短期、中長期、遠期市場走勢曲線，包括價格測算，能夠有效指導燃料工作者提前謀劃采購和存儲策略，提升保障供應和價格控制能力。

根據(jù)煤電企業(yè)的需求，煤炭市場曲線可以是全國性的，也可以是關注重點關聯(lián)區(qū)域的。為避免投資浪費，應堅持集團統(tǒng)一開發(fā)、各級使用的建設模式。

2.智慧計劃——實現(xiàn)采購成本最低

智慧計劃以運輸?shù)綇S煤價最低為管理目標，主要管控采購結構的最優(yōu)化，即在保證安全、環(huán)保的前提下，對可采購的、不同品質的煤源按照需求（周期計劃采購量）進行智慧匹配，系統(tǒng)通過尋優(yōu)生成采購模型。在給定礦點煤炭合同量、質量指標（包括發(fā)熱量、硫份、水分、灰分、揮發(fā)分、可磨系數(shù)等指標）、到廠標煤單價（含運雜費、途損）等條件下，智慧計劃通過大數(shù)據(jù)運算，匹配出符合生產(chǎn)要求和價值控制的不同礦點、不同煤質的采購量，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)、運力、廠內儲煤以及其他實際情況，再次根據(jù)量、質、價指標生成人工指令，由系統(tǒng)反復運算直至生成完全具有實際操作性的計劃為止。

3.智慧調運——智慧計劃和配煤摻燒的保障

智慧調運是基于月度智慧計劃和煤場存煤數(shù)量、質量指標及發(fā)電負荷曲線，形成的日、周、月燃煤調運方案，由系統(tǒng)共享、指導煤礦及運輸商有序調運燃煤到指定煤場。

智慧調運是智慧計劃落實的重要環(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。利用大數(shù)據(jù)、GPS、人臉識別等技術，系統(tǒng)實時調度和監(jiān)控燃煤在裝、在途、入廠、接卸及車輛回空運行狀況，控制來煤數(shù)量、質量，有效提高調運效率，控制入廠煤質量。

4.智能驗收——燃料采制化智慧閉環(huán)管控

智慧驗收是指對入廠燃煤采樣、送樣、制樣、化驗等驗收環(huán)節(jié)，實現(xiàn)全流程自動化無人化運行，以及數(shù)據(jù)自動實時可靠采集與分析，實現(xiàn)設備遠程集中控制。

智能驗收運用自動化、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和遠程音視頻等技術，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，機器人完成制樣，智能存查煤樣，全自動化驗，實現(xiàn)全程全自動智能驗收。采制化煤質數(shù)據(jù)信息流實時在線運行，由系統(tǒng)進行采集、統(tǒng)計、報警、解析。系統(tǒng)自動定期對檢驗設備精準度進行校驗、修正。

燃煤計量、采制化重點場所和區(qū)域配置音視頻、門禁等設備，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，有效提高化驗數(shù)據(jù)準確性，防范廉政風險。

5.智慧化煤場——配煤摻燒尋優(yōu)的關鍵環(huán)節(jié)

智慧化煤場利用人工智能技術、無人值守斗輪機和無人機、盤煤儀、音視頻等設備設施，實時動態(tài)監(jiān)控煤場、煤倉分堆及分層燃煤的數(shù)量、質量、價格等信息，在系統(tǒng)中建立三維煤堆模型，實現(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)實時監(jiān)督和更新煤量、質量、價格以及存煤信息，實現(xiàn)在場燃煤量質價及坐標實時掌控。這是配煤摻燒追求成本最低化建模尋優(yōu)的基礎。

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，實現(xiàn)人車分離和場內工作人員數(shù)量、定位管控等，人員進入危險區(qū)域系統(tǒng)自動報警，確保場內安全。

6.智慧摻燒——效益保障的關鍵環(huán)節(jié)

智慧摻燒基于發(fā)電負荷曲線對應耗煤需求、鍋爐經(jīng)濟運行煤質參數(shù)，結合智慧計劃、智慧調運入場來煤和智慧化煤場儲煤量質價指標，以保障安全、環(huán)保生產(chǎn)為前提，以入爐綜合經(jīng)濟效益最優(yōu)為目標進行自動迭代優(yōu)化計算，考慮取煤環(huán)境及設備邊界條件，尋求最佳燃煤摻燒方案。同時，要考慮到原煤倉煤質及輸煤周期等因素影響，以提高模型計算的精準度。

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

智慧摻燒具有學習、積累和優(yōu)化功能。即裝設快速監(jiān)測煤質設備，實時自動檢測入爐煤質指標，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，確保機組最經(jīng)濟的運行模式。

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)，基于燃煤實時與累計來、耗、存，以及量、質、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——燃料運行監(jiān)測駕駛艙

智慧燃料集控中心遵照“集團統(tǒng)一智慧化平臺、三級主體全業(yè)務應用”原則，是燃料業(yè)務管控、監(jiān)督、調度駕駛艙，可集中展示各項功能，實現(xiàn)集中統(tǒng)一調度。

圍繞價值鏈，實現(xiàn)燃料市場分析、合同管理、計劃調運、驗收、煤場管理、結算索賠、統(tǒng)計分析、配煤摻燒、供應商管理等全業(yè)務統(tǒng)一在線智慧化分析和監(jiān)督、管控，并與生產(chǎn)設備、營銷業(yè)務、財務等無縫銜接。

智慧燃料集控中心運用大數(shù)據(jù)、智能化、人工智能及音視頻等技術，通過采集智慧燃料各模塊數(shù)據(jù)模型計算、挖掘分析、反饋應用，運用可視化及圖表實時直觀展示包括但不限于生產(chǎn)與營銷有關參數(shù)、燃料指標、財務數(shù)據(jù)及現(xiàn)場情況等，對生產(chǎn)、燃料運行全程數(shù)據(jù)實時在線監(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)運行、營銷及燃料業(yè)務決策。

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