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《2024智慧电厂产业洞察白皮书》全面梳理了全国各大发电企业的智慧化建设前沿动态与实施成效。卓越篇、秘籍篇和集萃篇则深入挖掘了186个前沿案例，覆盖风电、水电、核电、光伏等多个细分领域，全面解析了包括智能巡检机器人、数字孪生电站、虚拟电厂等创新实践的实施路径与技术细节，为发电企业如何利用新一代信息技术进行全面的、系统的升级改造，实现智慧安全、智能运行、智慧经营、智能设备管理等智慧化建设提供参考。
工业 5G 智慧能源数字化创新应用
长安益阳发电有限公司 吴磊、易宏东、邓高俊
1.单位简介
长安益阳发电有限公司位于益阳市赫山区会龙山街道仑塘村，厂址距益阳市城区约 8km。公司成立于1996 年，一期工程建设两台 30 万千瓦亚临界国产燃煤发电机组（于 2001 年实现双投），二期工程建设两台 60 万千瓦超临界燃煤发电机组（于 2007 年、2008 年投产发电）；增容改造后，现公司装机容量 186万千瓦（2×30 万千瓦＋2×63 万千瓦），是湖南省主力火力发电企业之一。三期项目 2×100 万千瓦机组建成后，公司总装机容量达到 386 万千瓦，将成为湖南地区装机容量最大的火力发电企业。充分发挥集团煤电一体化优势、湖南电网核心区位优势，彰显了能源保供的“压舱石”“顶梁柱”作用。至今已累计发电1392 亿千瓦时，上缴税收 45 亿元，为湖南电力供应和经济社会发展做出了积极贡献。企业员工 556 人，公司先后荣获国家“电力安全标准化一级企业”“节能先进示范单位”“高新技术企业”“AAA 信用企业”，湖南省“两型企业”“百强企业”，陕煤集团“安全先进单位”、目标责任考核“优秀企业”等荣誉称号。
2.项目简介
工业 5G 智慧能源数字化创新应用项目围绕发电企业从“基建-生产-运营”的全生命周期管理需求，打造一套“1+4+1+8”智慧能源数字化创新应用体系。项目将进一步完善企业 IT 基础设施，搭建 1 套独立的 5G 专网，同时建设智慧工程管控系统、DCS 系统、生产管理 MIS/SIS 系统、锅炉数字化清洁燃烧控制系统等 4 大信息系统。在此基础上，完成 1 套电力行业数据赋能中台建设，汇聚工程、设备、生产、财务、管理、营销、库存等各维度数据，打造 8 大数据应用场景，服务基建侧、生产侧、经营侧等内部数据应用需求。同时，逐步形成可服务政府监管机构、煤炭生产企业、重点工业园区、重点售电企业等外部数据需求的电力行业重要数据集，实现发电企业数据要素的流通。该项目曾获得工信部第七届“绽放杯”5G 应用征集大赛 5G 应用融合技术专题赛一等奖和“华彩杯”算力大赛中区决赛三等奖。
3.技术方案
建设一套 5G 独享专网，以满足应用网络需求，促进数据采集与传输。项目建设 1 套为电厂工业园区量身打造的 5G 独享专网，结合企业原有内部传输网络，为各类创新应用提供稳定安全的网络环境。项目通过科学合理部署 5G 基站，实现对发电厂区的全方位无死角覆盖，网络架构方面采用核心网下沉设计，确保生产控制大区与信息管理大区的数据隔离与安全传输，满足电力行业的严格安全要求。项目选用高性能网络设备，具备卓越的数据处理能力，能够迅速响应各类复杂的业务请求，确保系统运行的高效性。利用 5G 独享专网等内部网络，项目将对分布在发电厂区各个位置的传感器、智能仪表等设备海量数据进行实时采集，并快速上传至智慧应用，实现数据的即时共享与交互。同时，依托于 5G 独享专网开展远程设备精准操控、高清视频实时监控等应用场景创新，有效驱动生产效能升级。满足基建项目管理和生产运营管理的 5G+办公、5G+北斗通信、5G+UWB 物联网设备、5G+智慧安全、5G+视频监控、5G+人员管控等典型管理区域应用场景，打造 5G+水运码头、5G+煤场斗轮机、5G+翻车机机器人摘钩、5G+设备监测等生产控制场景。
开展四种典型智慧应用。项目根据火力发电企业从“基建-生产-运营”的内部管理需求，建设包括智慧工程管控系统、DCS 系统、锅炉数字化清洁燃烧控制系统、生产管理 MIS/SIS 系统等在内的 4 个基础智慧应用，推动企业内部数字化转型，并为进一步的数据赋能和数据要素流程积累工程、机组、生产、用能等重要原始数据。
一套赋能数据中台，提供各类处理工具，形成行业数据集。电力行业赋能数据中台采用分层架构设计，包括数据源层、数据采集层、数据存储层、数据处理层和数据应用层等。数据源层涵盖发电企业各类业务系统数据，如发电设备监测数据、电力销售数据、原材料使用数据等，项目过程中可通过外购数据集对数据进行丰富。数据采集层运用 ETL 工具、日志采集工具等，将多源异构数据高效采集并传输至数据存储层。存储层采用分布式存储技术，构建数据湖和数据仓库，分别存储原始数据与经过清洗、转换的结构化数据，为后续处理与分析提供基础。形成工程建设、设备发电运行、生产调度、能源管理、电力市场交易、环保排放等数据集。八个数据赋能场景，满足多维应用需求，提升企业管理效能。针对内部基建侧、生产侧、经营侧重点需求，构建 8 个数据赋能场景，并逐步进行数据应用场景丰富。
4.项目效益
（1）经济效益
该研发产品投产之后，将会极大的提升企业内部的生产效率和管理水平，显著减少电厂的污染物排放，增加客户黏性，助力公司业务快速发展。关于收入预测和新增税收贡献预测的具体明细如下表所示：
表-收入预测（单位：万元）
（2）社会效益
该项目可显著减少电厂的污染物排放，有助于实现国家“双碳”战略目标；建立开放式的供应链协同平台，连接原材料供应商、设备制造商、物流公司及下游电力用户，实现订单管理、库存状态、物流跟踪等信息的实时共享；通过数据分析和挖掘，为客户提供定制化的能源管理解决方案、节能降耗建议等个性化服务，帮助客户提升运营效率，降低能源消耗成本。
（3）安全效益
该系统可杜绝人员安全事故和设备损坏事故，安全违章行为识别率达到 95%以上，减少不安全作业风险，减少安全管理人员 20%，提高安全管理效率 10%以上；基于全数字化火检技术，实现大倾角、大视角、大景深、数字化全炉膛火焰可视化监测与分析，智能判断燃烧器运行稳定程度，并将等离子负荷指令进行闭环控制，实现稳燃确保机组安全，保证主再热蒸汽温度左右侧偏差在 10℃以内。
（4）推广价值
发展能源数字经济、对传统电力系统进行数字化升级具有巨大的潜力空间。以数据流引领和优化能量流、业务流，将电力运行、客户服务、设备监测等所产生的数据转化为强大的“电力+算力”，为电力用户与相关产业链企业提供高品质数字服务，充分发挥数字要素作用，为能源电力产业链中各个市场主体赋能、赋值、赋智、赋权。从经济性、典型性、代表性等方面看，项目都具有相当的推广应用前景。
5.项目亮点
突破工业园区 5G 专网覆盖面，涵盖工业园区的信息管理大区和生产控制管理区。移动专网采用核心网下沉（控制面 ASM、用户面 UPF）设计，技术架构自底向上应由专网 ECA（边缘计算接入网）、ECN（边缘计算内部网络）、边缘计算互联网（ECI）三部分组成。在电厂厂区建设室内外 5G 基站、5G 核心网、MEC 平台，厂区内的行业终端流量在本地卸载，保障业务高带宽和低时延，实现数据不出厂区，同时实现厂区业务承载的冗余备份容灾，充分保障网络的安全可靠性。厂区规划专门的 TA 区，分配电厂专用的 DNN，实现基于厂区范围的网络隔离，保证企业数据的安全性和隔离性。
突破 5G+工业化联网应用示范深度。充分利用 5G 专网的高度安全性、可靠性、灵活性的特点，打造工业园区用于管理和生产控制的专属 5G 网络，满足项目管理和生产运营管理的 5G+办公、5G+北斗通信、5G+UWB 物联网设备、5G+智慧安全、5G+视频监控、5G+人员管控等典型管理区域应用场景，打造 5G+水运码头、5G+煤场斗轮机、5G+翻车机机器人摘钩、5G+设备监测等生产控制场景。创新火电项目从基建到生产运营全寿命周期中的智慧化、数字化管理模式。包括使用信息化、互联网等网络工具，运用 5G 等通讯平台，进行设备工器具管理、智慧安全管控、参建单位和人员管理、资质管理、基建项目的进度/投资/设备/质量等过程管理。
突破新型电力系统中火电机组灵活性研究方向。建立炉膛温度场数字化模型和粉管调平系统，配合二次风挡板调整；对等离子燃烧器图形火焰进行数字化视觉与温度分析和闭环稳燃控制。解决煤电高效利用、绿色低碳、深度调峰和灵活性调节问题。
创新 DCS+ICS 智能控制国产一体化。在满足机组分散控制系统 DCS100%国产化的基础上，实现主辅集中监控，减员增效，一体化部署 ICS 智能控制的多个模块，实现故障预警、智慧监盘、高温管屏寿命管理、控制回路评估、智能吹灰、高级值班员决策、异常自动处理等模块。打造电厂工业园区数字赋能平台。开展 IT+OT 跨领域数据融合应用，打通数据上下游关联，建设园区从生产到管理深度的数字化典型应用场景，带动上下游产业协同发展。
