智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

?圖書(shū)在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

?智慧發(fā)電:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用/

馬咸著.

—北京:新華出版社,2023.5

?ISBN978-7-5166-6830-6

?Ⅰ.①智…Ⅱ.①馬…Ⅲ.①智能控制－電網(wǎng)－研究

－中國(guó)Ⅳ.①TM76

?中國(guó)國(guó)家版本館CIP數(shù)據(jù)核字(2023)第091085號(hào)

智慧發(fā)電:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

著??者：馬?咸

責(zé)任編輯：蔣小云????封面設(shè)計(jì)：橙?子

出版發(fā)行：新華出版社

地??址：北京石景山區(qū)京原路8號(hào)郵??編：100040

網(wǎng)??址：

經(jīng)??銷：新華書(shū)店

?????新華出版社天貓旗艦店、京東旗艦店及各大網(wǎng)店

購(gòu)書(shū)熱線國(guó)新聞書(shū)店購(gòu)書(shū)熱線/p>

照??排：中版圖

印??刷：河北盛世彩捷印刷有限公司

成品尺寸：145mm×210mm，1/32

印??張：6.5字??數(shù)：121千字

版??次：2023年5月第一版印??次：2023年5月第一次印刷

書(shū)??號(hào)：ISBN978-7-5166-6830-6

定??價(jià)：69.00元

版權(quán)專有，侵權(quán)必究。如有印裝問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系/p>

前言

能源行業(yè)作為承接國(guó)家能源革命、產(chǎn)業(yè)革命戰(zhàn)略的重要支

柱，其資產(chǎn)具有生命周期長(zhǎng)、價(jià)值高等特點(diǎn)，資產(chǎn)管控能力和

管理質(zhì)量尤為重要。然而，在機(jī)組機(jī)群資產(chǎn)全生命周期評(píng)價(jià)、

運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性提升等方面缺乏統(tǒng)一高效的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)

化、智能化分析管理手段。同時(shí)，電力行業(yè)對(duì)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、

人工智能等新一代信息技術(shù)與先進(jìn)電力生產(chǎn)技術(shù)融合認(rèn)識(shí)不足。

電廠數(shù)據(jù)系統(tǒng)存在嚴(yán)重壁壘，大量沉淀數(shù)據(jù)未能有效整理、分

析、利用產(chǎn)生價(jià)值。對(duì)于重型燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)據(jù)的集成、分析和

管理技術(shù)相對(duì)落后，對(duì)于影響機(jī)組可靠性的典型故障不能有效

識(shí)別。針對(duì)這些問(wèn)題，本研究同步采用物理模型和數(shù)學(xué)模型，

建立了功能完善、覆蓋范圍廣的燃機(jī)機(jī)群監(jiān)測(cè)診斷分析平臺(tái)，

并首次實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障預(yù)警和廠級(jí)性能優(yōu)化的有機(jī)融合。

融合采用數(shù)學(xué)模型和物理模型的監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)。針對(duì)燃機(jī)

系統(tǒng)參數(shù)間的高耦合性，提出一種包含多傳感器參數(shù)比較的動(dòng)

態(tài)狀態(tài)空間模型，以解決復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)和故障監(jiān)測(cè)結(jié)果穩(wěn)定性

較低的難題。通過(guò)燃機(jī)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，搭建典型故障失效模式，

提高了故障通過(guò)物理模型觸發(fā)報(bào)警的準(zhǔn)確性。該技術(shù)可以在設(shè)

備故障初期階段，根據(jù)設(shè)備潛在問(wèn)題識(shí)別故障。

構(gòu)建監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)、全流程的知識(shí)創(chuàng)

-01-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

新管理。燃機(jī)機(jī)群監(jiān)測(cè)診斷云平臺(tái)技術(shù)的研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了

大型電力集團(tuán)燃機(jī)全生命周期管理，為國(guó)家能源行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)

提供新探索與借鑒。它的建設(shè)不僅是加強(qiáng)燃機(jī)關(guān)鍵資源、核心

要素管控的重要手段，更是信息化、工業(yè)化“兩化”融合的具

體實(shí)踐，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合。

本書(shū)研究通過(guò)運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)兩大基礎(chǔ)平臺(tái)和機(jī)器學(xué)

習(xí)、模式識(shí)別、人機(jī)交互三大通用技術(shù)體系，構(gòu)建了基于人工

智能技術(shù)的監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化預(yù)警和信息

數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。書(shū)中通過(guò)實(shí)踐總結(jié)了監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)下的組

織體系、制度體系、管理體系、價(jià)值體系，為我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型

提供具體的實(shí)施路徑和重要的示范指導(dǎo)，希望能夠推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)

型升級(jí)創(chuàng)造商業(yè)價(jià)值和社會(huì)效益。書(shū)中論述構(gòu)建的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)診

斷中心架構(gòu)、智能現(xiàn)場(chǎng)模型、中心電廠指數(shù)型組織和交互管理

模式、預(yù)測(cè)診斷價(jià)值評(píng)估體系，為監(jiān)測(cè)診斷的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)和價(jià)

值實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型做出有力探索。

-02-

目

錄

CONTENTS

第一章?緒論…………………001

第一節(jié)?研究背景………001

第二節(jié)?天然氣發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)…021

第三節(jié)?國(guó)內(nèi)外數(shù)字化發(fā)電應(yīng)用概況…030

第四節(jié)?小結(jié)……………052

第二章?智慧能源基礎(chǔ)能力建設(shè)……………055

第一節(jié)?系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施…………………057

第二節(jié)?數(shù)據(jù)能力………057

第三節(jié)?感知能力………059

第四節(jié)?網(wǎng)絡(luò)安全保障能力……………062

第三章?監(jiān)視診斷方法………065

第一節(jié)?基于物理模型的性能預(yù)測(cè)診斷方法…………065

第二節(jié)?預(yù)測(cè)和診斷的動(dòng)態(tài)狀態(tài)空間模型……………066

第三節(jié)?基于隨機(jī)森林識(shí)別燃?xì)廨啓C(jī)的故障因子……074

第四節(jié)?基于滑動(dòng)窗口的殘差預(yù)警技術(shù)………………078

-I-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

第四章?監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)架構(gòu)…………………079

第一節(jié)?監(jiān)視設(shè)備類型…………………079

第二節(jié)?分布-集中存儲(chǔ)、邊緣-中心計(jì)算方法………080

第三節(jié)?監(jiān)測(cè)診斷平臺(tái)架構(gòu)……………081

第五章?監(jiān)測(cè)診斷評(píng)價(jià)體系…………………084

第一節(jié)?評(píng)價(jià)指標(biāo)方法…………………084

第二節(jié)?商業(yè)價(jià)值評(píng)估方法……………090

第六章?基于監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)的指數(shù)型組織建設(shè)………096

第一節(jié)?構(gòu)建指數(shù)型組織………………096

第二節(jié)?云服務(wù)商業(yè)模式推廣…………102

第三節(jié)?管理模式與流程………………104

第七章?大型電力監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)平臺(tái)建設(shè)………………113

第一節(jié)?服務(wù)平臺(tái)建設(shè)…………………114

第二節(jié)?監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)平臺(tái)…………126

第三節(jié)?監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)建設(shè)………………156

第八章?監(jiān)測(cè)診斷工控系統(tǒng)安全……………184

第一節(jié)?控制系統(tǒng)信息安全現(xiàn)狀………185

第二節(jié)?控制系統(tǒng)防護(hù)核心技術(shù)………186

第三節(jié)?電力控制系統(tǒng)安全建議………188

第九章?效益與評(píng)價(jià)指標(biāo)分析………………190

第一節(jié)?經(jīng)濟(jì)效益分析…………………190

第二節(jié)?管理效益分析…………………191

第三節(jié)?評(píng)價(jià)與展望……192

參考文獻(xiàn)………194

-II-

第一章?緒論

第一節(jié)?研究背景

當(dāng)前信息通信技術(shù)對(duì)中國(guó)發(fā)電行業(yè)的貢獻(xiàn)價(jià)值正處于量變

到質(zhì)變的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。在全球新一輪電力科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，

互聯(lián)網(wǎng)與發(fā)電行業(yè)融合發(fā)展具有廣闊前景和無(wú)限潛力。推動(dòng)供

給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，深入推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”，加快建設(shè)

和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)

濟(jì)深度融合，已成為不可阻擋的時(shí)代潮流。深入分析電力信息

技術(shù)和企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的問(wèn)題，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智

能與傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)的深度融合，努力實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合能源發(fā)電機(jī)組

集群運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)、分析與診斷，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”、

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的混合運(yùn)用。從而實(shí)現(xiàn)大型電力集團(tuán)燃機(jī)全生

命周期管理，消除區(qū)域、行業(yè)及企業(yè)間的壁壘，探索國(guó)家能源

行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)新模式。

1.1.1?國(guó)家能源與數(shù)字化政策

能源是社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源安全是國(guó)家安全的重要

-001-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

組成部分，對(duì)國(guó)家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會(huì)長(zhǎng)治久安至

關(guān)重要。習(xí)近平總書(shū)記明確提出，面對(duì)能源供需格局新變化、

國(guó)際能源發(fā)展新趨勢(shì)，保障國(guó)家能源安全，必須推動(dòng)能源生產(chǎn)

和消費(fèi)革命。黨的十八大以來(lái)，黨中央國(guó)務(wù)院以及相關(guān)部門推

出了一系列指導(dǎo)政策，推動(dòng)能源革命戰(zhàn)略深化貫徹落實(shí)，保障

國(guó)家能源安全。

2014年，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議講

話中提出，要推動(dòng)能源消費(fèi)革命，抑制不合理能源消費(fèi)；推動(dòng)

能源供給革命，建立多元供應(yīng)體系；推動(dòng)能源技術(shù)革命，帶動(dòng)

產(chǎn)業(yè)升級(jí)；推動(dòng)能源體制革命，打通能源發(fā)展快車道；全方位

加強(qiáng)國(guó)際合作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放條件下能源安全。這是我國(guó)能源發(fā)展

的國(guó)策，基本要求可以概括為“四個(gè)革命，一個(gè)合作”。

2015年，中共中央國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體

制改革的若干意見(jiàn)》（中發(fā)〔2015〕9號(hào)），標(biāo)志著中國(guó)新一輪電

力行業(yè)改革的開(kāi)始。此輪電改中包含的還原電力商品屬性，構(gòu)

建電力市場(chǎng)體系，穩(wěn)步推進(jìn)售電側(cè)改革等要求為發(fā)電企業(yè)帶來(lái)

新挑戰(zhàn)與新機(jī)遇。

2016年，國(guó)家發(fā)改委與國(guó)家能源局共同制定的《能源生產(chǎn)

和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016-2030）》是貫徹與落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記能

源革命論述的具體指導(dǎo)戰(zhàn)略，提出了能源革命“三步走”主要

任務(wù)，規(guī)劃了我國(guó)未來(lái)能源系統(tǒng)發(fā)展的整體路徑。同年發(fā)布的

《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》以及配套的電力與可再生能源專項(xiàng)

規(guī)劃描繪了“十三五”能源發(fā)展藍(lán)圖，明確了發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)

任務(wù)和措施，確定了未來(lái)五年電力“統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調(diào)發(fā)展，清

-002-

第一章?緒論

潔低碳、綠色發(fā)展，優(yōu)化布局、安全發(fā)展，智能高效、創(chuàng)新發(fā)

展，深化改革、開(kāi)放發(fā)展，保障民生、共享發(fā)展”的基本原則。

2017年，黨的十九大報(bào)告提出，推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革

命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。同年，國(guó)家發(fā)改委

聯(lián)合國(guó)家能源局共同發(fā)布的《推動(dòng)絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海

上絲綢之路能源合作愿景與行動(dòng)》響應(yīng)了習(xí)近平總書(shū)記提出的

“一帶一路”倡議與加強(qiáng)國(guó)際能源合作的要求。

2018年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》

確定了未來(lái)三年的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整工作重點(diǎn)，提出煤炭集中使用，

清潔利用的基本原則，為傳統(tǒng)電力行業(yè)的環(huán)保、能耗與安全提

出了更高要求。

2019年，國(guó)家能源局召開(kāi)黨組中心組學(xué)習(xí)（擴(kuò)大）會(huì)議專

題學(xué)習(xí)交流能源安全新戰(zhàn)略貫徹落實(shí)情況。強(qiáng)調(diào)在戰(zhàn)略推進(jìn)中

的七個(gè)突出，進(jìn)一步推動(dòng)能源安全新戰(zhàn)略走深走實(shí)。

綜上，黨的十八大以來(lái)，國(guó)家能源改革進(jìn)入了全新的發(fā)展

階段，一系列能源相關(guān)政策的推出為能源企業(yè)指明了未來(lái)清潔、

高效、安全、可持續(xù)的發(fā)展道路。作為中央直管特大型國(guó)有企

業(yè)、電力行業(yè)排頭兵的大型電力集團(tuán)應(yīng)堅(jiān)持以創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠

色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念為引領(lǐng)，深刻把握新時(shí)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)

發(fā)展新形勢(shì)，準(zhǔn)確把握新時(shí)代能源電力發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的

新趨勢(shì)，圍繞建設(shè)清潔低碳、包容多樣、智慧互聯(lián)、安全高效

的能源供應(yīng)服務(wù)體系。

當(dāng)今世界，信息技術(shù)革命日新月異，對(duì)國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)、

文化、社會(huì)、軍事等領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)融

-003-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

入社會(huì)生活方方面面，深刻改變了人們的生產(chǎn)和生活方式。習(xí)

近平總書(shū)記指出，要發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，加快推動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，依

靠信息技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，不斷催生新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，用

新動(dòng)能推動(dòng)新發(fā)展。要推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，利用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)新

應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全方位、全角度、全鏈條的改造。黨的

十八大以來(lái)，黨中央高度重視網(wǎng)信、兩化融合、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等工

作，將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等上升為國(guó)家戰(zhàn)略，

出臺(tái)了一系列指導(dǎo)性政策。A

2015年，國(guó)務(wù)院陸續(xù)發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)

網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》《關(guān)于促進(jìn)云計(jì)算創(chuàng)新發(fā)展培育信息產(chǎn)

業(yè)新業(yè)態(tài)的意見(jiàn)》《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》等政策文件，使

互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)得到了快速全面的發(fā)展。

2016年，發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)＋”智慧能源

發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確了能源行業(yè)應(yīng)積極推進(jìn)的十大重點(diǎn)任

務(wù)，提出將大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)有

效融合，推進(jìn)智慧能源的廣泛應(yīng)用，有效推動(dòng)能源系統(tǒng)朝著智

能化、高效化的方向發(fā)展。同年，國(guó)家《“十三五”規(guī)劃綱要》

提出實(shí)施網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，加快建設(shè)數(shù)字中國(guó)，國(guó)務(wù)院發(fā)布的

《國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》也提出了以信息化驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代化，建

設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)。

2017年，黨的十九大做出了建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)

A出自習(xí)近平總書(shū)記在2018年4月全國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作會(huì)議上

發(fā)表的重要講話。

-004-

第一章?緒論

字中國(guó)、智慧社會(huì)的重大戰(zhàn)略部署。同時(shí)，要推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大

數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。

2018年，習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作會(huì)議

上深刻闡述了網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的重要戰(zhàn)略思想，做出了加快信息化發(fā)

展，加快推動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提高全要素生產(chǎn)率，加強(qiáng)“一

帶一路”沿線國(guó)家在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、網(wǎng)絡(luò)安全

等方面合作的重大決策。

綜上，黨的十八大以來(lái)，網(wǎng)信、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)

字中國(guó)等工作已上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工

智能等技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了深度融合的新階段。在這樣的時(shí)

代背景下，大型電力集團(tuán)應(yīng)積極通過(guò)數(shù)字化、科技創(chuàng)新等手段

引領(lǐng)能源行業(yè)發(fā)展，大力發(fā)展智慧能源技術(shù)，推動(dòng)集團(tuán)高質(zhì)量

發(fā)展，在新一輪能源技術(shù)革命中走在前列。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大型電力集團(tuán)在新時(shí)代、新形勢(shì)、新背景

下，承接國(guó)家能源革命戰(zhàn)略的根本要求，是大型電力集團(tuán)履行

企業(yè)使命的基本保障。

1.1.2?能源與環(huán)境變化趨勢(shì)

一、能源清潔低碳發(fā)展成為全球大勢(shì)

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，全球范圍內(nèi)對(duì)能源清潔低碳發(fā)

展的需求越來(lái)越高。在應(yīng)對(duì)氣候變化和環(huán)境污染方面，各國(guó)政

府和企業(yè)都紛紛制定了清潔能源和低碳發(fā)展的計(jì)劃和目標(biāo)。

一方面，清潔能源的發(fā)展已成為全球趨勢(shì)。風(fēng)能、太陽(yáng)

-005-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

能、水能和生物能等可再生能源的應(yīng)用逐漸普及，成為主流能

源。同時(shí)，各國(guó)政府也在加大對(duì)清潔能源的投資和政策支持力

度，促進(jìn)清潔能源的發(fā)展。

另一方面，低碳發(fā)展也成為各國(guó)發(fā)展的方向。世界各國(guó)紛

紛制定了低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的計(jì)劃和目標(biāo)，推動(dòng)綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

在工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域，各國(guó)也在推廣低碳技術(shù)和產(chǎn)品，

降低碳排放。

總之，能源清潔低碳發(fā)展已成為全球大勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)

發(fā)展的重要途徑。未來(lái)，各國(guó)將繼續(xù)加大力度，推動(dòng)清潔能源

和低碳發(fā)展的進(jìn)程。二、環(huán)境空氣污染亟須有效應(yīng)對(duì)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)在過(guò)去30年的迅速發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境空氣污染問(wèn)

題日益嚴(yán)重，隨著生態(tài)文明建設(shè)的加快推進(jìn)，大幅削減各種污

染物排放，有效防治環(huán)境與大氣污染，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)

成為全社會(huì)、全行業(yè)亟須有效應(yīng)對(duì)的問(wèn)題之一。與此同時(shí)，打

贏“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”等行動(dòng)計(jì)劃已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)，能源

行業(yè)則是其中的關(guān)鍵因素。因此，堅(jiān)決落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院重

點(diǎn)決策部署、打造可持續(xù)的能源供應(yīng)體系將成為行業(yè)未來(lái)的必

然選擇。

綜上，隨著全球氣候變化與環(huán)境空氣污染帶來(lái)的影響，能

源行業(yè)將邁向綠色、低碳、循環(huán)、可持續(xù)的發(fā)展道路，能源清

潔化必將成為未來(lái)企業(yè)發(fā)展的要求之一，這種趨勢(shì)使傳統(tǒng)發(fā)電

企業(yè)必須以有效、合理的方式尋求轉(zhuǎn)型。

-006-

第一章?緒論

1.1.3?數(shù)字化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個(gè)全球性的趨勢(shì)。隨著人工智能和

機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用，制造業(yè)正在通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)優(yōu)化

生產(chǎn)線、提高生產(chǎn)效率和降低成本。這些技術(shù)可以幫助企業(yè)更

好地掌握生產(chǎn)過(guò)程和數(shù)據(jù)，優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃和資源利用，以提高

生產(chǎn)效率和質(zhì)量。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以連接制造設(shè)備和工廠設(shè)

施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和數(shù)字化。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，

制造企業(yè)可以更好地監(jiān)測(cè)生產(chǎn)線、設(shè)備和供應(yīng)鏈，提高生產(chǎn)過(guò)

程的可視性和透明度。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以幫助制造

企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)和設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實(shí)可

以讓工人進(jìn)行模擬操作，提高生產(chǎn)線的效率和質(zhì)量。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

可以讓設(shè)計(jì)師更好地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改進(jìn)。

同時(shí)，制造企業(yè)可以通過(guò)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)來(lái)分析生產(chǎn)

數(shù)據(jù)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。這些技術(shù)可以幫助企業(yè)更好地掌

握數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化的生產(chǎn)?？傊?，

制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個(gè)全球性的趨勢(shì)，可以幫助制造企業(yè)提

高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低成本和提高競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)，隨著技術(shù)

的不斷發(fā)展，制造業(yè)將會(huì)更加數(shù)字化、智能化和靈活化。

然而數(shù)字化技術(shù)賦能能源行業(yè)發(fā)展仍有幾個(gè)問(wèn)題需要…

回答：

落實(shí)能源消費(fèi)革命：使用傳統(tǒng)能源進(jìn)行發(fā)電在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍

為主流的情況下，如何進(jìn)一步降低發(fā)電能耗，實(shí)現(xiàn)清潔低碳、

安全高效？

-007-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

落實(shí)能源供給革命：在電力需求趨于不穩(wěn)，供給聚焦“風(fēng)

光氣服”的情況下，如何保障總體供給穩(wěn)定，建立高質(zhì)量的多

元化供應(yīng)體系？

落實(shí)能源技術(shù)革命：在發(fā)電與數(shù)字化新技術(shù)不斷深化發(fā)展

的情況下，如何能快速吸收、緊密結(jié)合、創(chuàng)新應(yīng)用，全面推動(dòng)

產(chǎn)業(yè)升級(jí)？

落實(shí)能源體制革命：在電力市場(chǎng)發(fā)生新變化，國(guó)資國(guó)企改

革進(jìn)入攻堅(jiān)期的形式下，如何引領(lǐng)能源體系市場(chǎng)化、法制化，

明確二三級(jí)企業(yè)功能定位，激發(fā)企業(yè)活力？

全方位加強(qiáng)國(guó)際合作：如何落實(shí)國(guó)際化，實(shí)現(xiàn)資本、技

術(shù)、管理的輸出，包括形成合理的收購(gòu)梯隊(duì)，提升工程和運(yùn)營(yíng)

的自主能力，并在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速的復(fù)制擴(kuò)張？

這些都可以通過(guò)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略要求。

保障電力供給安全，在能源供給轉(zhuǎn)向清潔化、多元化的情

況下，保障電力供給安全是行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)，作為首都能

源安全的基石，大型電力集團(tuán)責(zé)無(wú)旁貸。引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)，

作為中央直接管理的企業(yè)，大型電力集團(tuán)應(yīng)成為行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

的先鋒，從技術(shù)和模式方面引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。推動(dòng)電力市場(chǎng)化改

革，大型電力集團(tuán)應(yīng)在電力市場(chǎng)化改革中推動(dòng)并引領(lǐng)上下游企

業(yè)，積極拓展電力行業(yè)價(jià)值鏈，開(kāi)發(fā)新市場(chǎng)。

數(shù)字化能力的建設(shè)是大型電力集團(tuán)總目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)

展、打造現(xiàn)代治理體系、激發(fā)企業(yè)發(fā)展新動(dòng)能。

世界一流能源企業(yè)應(yīng)主動(dòng)響應(yīng)未來(lái)社會(huì)、行業(yè)、新能源技

術(shù)的趨勢(shì)，以數(shù)字化為重要抓手，引領(lǐng)行業(yè)變革，探索新發(fā)展

-008-

第一章?緒論

方向。對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)外行業(yè)一流企業(yè)，借鑒發(fā)展學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，明確數(shù)

字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)與內(nèi)容，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

1.數(shù)字化趨勢(shì)帶來(lái)行業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型

以人工智能、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

（ABCDT）等技術(shù)為代表的數(shù)字化技術(shù)逐步在能源行業(yè)內(nèi)開(kāi)展

應(yīng)用，將改變企業(yè)管理模式與電力行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。國(guó)際能源署

認(rèn)為未來(lái)的數(shù)字化電力系統(tǒng)將從單向、分工明確轉(zhuǎn)向多向、高

度集成。

數(shù)字化新興技術(shù)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)在電力行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展主要

體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

人工智能：基于電力行業(yè)的創(chuàng)新人工智能應(yīng)用正在不斷涌

現(xiàn)，這些應(yīng)用包括無(wú)人機(jī)對(duì)遠(yuǎn)程運(yùn)輸物資檢查的分析，設(shè)備故

障的提前預(yù)測(cè)，非計(jì)劃停機(jī)的防止等。

云+中臺(tái)架構(gòu)：相較于現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)設(shè)施，云+中臺(tái)架構(gòu)提

供了強(qiáng)大的階躍優(yōu)勢(shì)，其中包括提供更快的速度，更可靠的端

到端連接安全性，更低的成本與可靠性、可擴(kuò)展性，以及跨區(qū)

域資產(chǎn)的可見(jiàn)性。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G：隨著5G技術(shù)的到來(lái)，電力企業(yè)能通過(guò)

與互聯(lián)網(wǎng)相連的新設(shè)備收集數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)新服務(wù)，提高生產(chǎn)率和

效率，改善實(shí)時(shí)決策，解決關(guān)鍵問(wèn)題，以及創(chuàng)造新的和創(chuàng)新的…

體驗(yàn)。

網(wǎng)絡(luò)安全：大多數(shù)電力企業(yè)開(kāi)始意識(shí)到信息攻擊的巨大威

脅，了解到企業(yè)自身沒(méi)有充分的措施來(lái)加以應(yīng)對(duì)，這促使企業(yè)加

速采用具有高可靠性的信息安全解決方案與網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)。

-009-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

平臺(tái)經(jīng)濟(jì)：平臺(tái)經(jīng)濟(jì)在應(yīng)對(duì)當(dāng)今電網(wǎng)面臨的來(lái)自分布式能

源以及全新商業(yè)模式的挑戰(zhàn)時(shí)，擁有巨大發(fā)展?jié)摿ΑＥc此同時(shí)，

基于平臺(tái)經(jīng)濟(jì)概念的市場(chǎng)還能為企業(yè)提供創(chuàng)新模式，重新構(gòu)想

生產(chǎn)者與消費(fèi)者間的關(guān)系。

大規(guī)模定制：隨著擁有個(gè)性化需求的電力消費(fèi)者的涌現(xiàn)，

面向客戶需求的大規(guī)模定制在電力生產(chǎn)、輸配以及營(yíng)銷中占有

越來(lái)越重要的地位，因此電力企業(yè)應(yīng)及時(shí)更新經(jīng)營(yíng)管理理念以

適應(yīng)市場(chǎng)的變化。

全新商業(yè)模式：電力公司正在越來(lái)越多地利用數(shù)字化技術(shù)

改變其商業(yè)模式，從而使其能在由分布式發(fā)電、可再生能源、

智能電網(wǎng)、儲(chǔ)能技術(shù)、非傳統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和與產(chǎn)銷者推動(dòng)的能源

市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)。

產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：電力公司通過(guò)綜合運(yùn)用數(shù)字化先進(jìn)技術(shù)，為

實(shí)際產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景提供綜合信息技術(shù)解決方案，與此同時(shí)，通過(guò)建

立資源整合型平臺(tái)，從線上線下同步強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)協(xié)同程度，提升

產(chǎn)業(yè)鏈整體效率。

2.數(shù)字化技術(shù)在其他相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用

除了電力行業(yè)，數(shù)字化技術(shù)還廣泛而深刻地改變著煤炭、

煤化工、金融、能源服務(wù)等行業(yè)板塊的經(jīng)營(yíng)管理與運(yùn)營(yíng)。

在煤炭行業(yè)，數(shù)字化技術(shù)正越來(lái)越多地被用于地質(zhì)建模、

流程優(yōu)化、自動(dòng)化、預(yù)測(cè)性維護(hù)以及改善工人的健康和安全。具

體的應(yīng)用案例包括在控制室操作的無(wú)人駕駛卡車和遠(yuǎn)程設(shè)備等。

在金融行業(yè)，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)從多維度全方位地融入金融

相關(guān)服務(wù)。具體的應(yīng)用案例包括通過(guò)設(shè)置數(shù)據(jù)湖，結(jié)合數(shù)據(jù)分

-010-

第一章?緒論

析技術(shù)為企業(yè)金融部門進(jìn)行敏捷決策，使用機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)，

提高金融流程效率，以及通過(guò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)使集團(tuán)用戶獲取

實(shí)時(shí)財(cái)務(wù)信息，提高組織績(jī)效等。

在煤化工行業(yè)，數(shù)字化技術(shù)主要體現(xiàn)在一體化數(shù)據(jù)環(huán)境的

打造。具體的應(yīng)用案例包括打造涵蓋整個(gè)工廠生命周期的橫向

資源集成，與從管理層到現(xiàn)場(chǎng)層的縱向數(shù)據(jù)集成，來(lái)滿足一體

化數(shù)據(jù)環(huán)境的基本要求，同時(shí)通過(guò)構(gòu)建真實(shí)作業(yè)場(chǎng)景，達(dá)到模

擬維護(hù)作業(yè)，提升員工人身安全性的目的。

在能源服務(wù)行業(yè)，數(shù)字化技術(shù)主要體現(xiàn)在商貿(mào)物流領(lǐng)域。

具體的應(yīng)用案例包括通過(guò)打造集成化的前端門戶與數(shù)字化的中

臺(tái)與后臺(tái)，對(duì)供應(yīng)鏈生態(tài)圈進(jìn)行智慧協(xié)同，以達(dá)到敏捷化的…

目標(biāo)。

隨著數(shù)字化技術(shù)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)在電力行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展，電

力行業(yè)的參與者正擁有越來(lái)越多的手段與方式積極參與數(shù)字化

變革。市場(chǎng)、供應(yīng)者、消費(fèi)者關(guān)系的變化與外部環(huán)境的數(shù)字化

決定了數(shù)字化技術(shù)是傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)未來(lái)發(fā)展的基石之一。同時(shí)，

數(shù)字化技術(shù)也深刻地改變著煤炭、金融、煤化工、能源服務(wù)等

各行業(yè)板塊的經(jīng)營(yíng)管理與日常運(yùn)營(yíng)。大型電力集團(tuán)應(yīng)適應(yīng)行業(yè)

發(fā)展新常態(tài)，準(zhǔn)確把握未來(lái)趨勢(shì)，積極利用信息技術(shù)以及數(shù)字

化帶來(lái)的新動(dòng)能，主動(dòng)引領(lǐng)未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展，通過(guò)數(shù)字化手

段帶動(dòng)集團(tuán)內(nèi)部各板塊提升，開(kāi)創(chuàng)數(shù)字化時(shí)代集團(tuán)發(fā)展的新…

局面。

3.大型電力集團(tuán)智慧電力發(fā)展戰(zhàn)略

國(guó)際一流電力企業(yè)啟動(dòng)了全面數(shù)字化戰(zhàn)略，通過(guò)數(shù)字化搶

-011-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

占發(fā)展先機(jī)。

（1）案例分析——德國(guó)Uniper電力集團(tuán)

Uniper集團(tuán)在2016年完成與E.ON公司的拆分后，便立刻制

定了集團(tuán)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，面臨著由迅速變化的電力市場(chǎng)與

快速變革的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手帶來(lái)的挑戰(zhàn)。Uniper希望通過(guò)快速的數(shù)字

化轉(zhuǎn)型整合公司內(nèi)部的管控，為公司未來(lái)的發(fā)展提供有價(jià)值的

決策輔助。與此同時(shí)，Uniper希望通過(guò)選擇合理的數(shù)字化技術(shù)，

確定轉(zhuǎn)型規(guī)模，使公司在節(jié)約數(shù)字化投資成本的基礎(chǔ)上帶來(lái)切

實(shí)的成效，提高公司的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率。

數(shù)字化目標(biāo)：成為數(shù)字驅(qū)動(dòng)的企業(yè)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措：在集團(tuán)管控層面，制定了長(zhǎng)期的數(shù)字化

管控建設(shè)項(xiàng)目，搭建了包含運(yùn)營(yíng)管理協(xié)同、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)、

智能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)解決方案等功能的數(shù)字化管控平臺(tái)。在企

業(yè)運(yùn)營(yíng)層面，通過(guò)電子化辦公等方式打破了地域因素所造成的

協(xié)同困難，提升了集團(tuán)生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)效率，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)

更好地確保了員工的安全。在創(chuàng)新支持層面，與數(shù)字解決方案

公司合作，使用先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)打造流程集成平臺(tái)，為集團(tuán)在

全球能源市場(chǎng)獲益提供基礎(chǔ)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功關(guān)鍵：Uniper認(rèn)為，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功的關(guān)

鍵主要有四點(diǎn)。

高管掛帥。集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型由集團(tuán)執(zhí)行副總裁與首席信息

官直接負(fù)責(zé)。

允許失敗。接受試錯(cuò)為項(xiàng)目帶來(lái)的不確定性。

復(fù)合人才。由了解業(yè)務(wù)的IT部門負(fù)責(zé)人牽頭執(zhí)行。

-012-

第一章?緒論

全員參與。對(duì)員工持續(xù)地進(jìn)行培訓(xùn)與宣貫。

Uniper的數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例說(shuō)明，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的同時(shí)，需

要技術(shù)完善和提升信息化基礎(chǔ)水平，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型打好基礎(chǔ)。

同時(shí)，也要意識(shí)到數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，以放慢需要統(tǒng)

籌長(zhǎng)期計(jì)劃，另一方面可以引入互聯(lián)網(wǎng)快速試錯(cuò)、快速迭代的

發(fā)展模式。除此之外，一把手工程、復(fù)合型人才、全員參與是

數(shù)字化轉(zhuǎn)型成果的關(guān)鍵保障。

（2）案例分析——意大利國(guó)家電力公司

意大利國(guó)家電力公司在2017年制定了預(yù)算高達(dá)53億歐元的

數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，通過(guò)將集團(tuán)資產(chǎn)全面數(shù)字化，達(dá)到集團(tuán)以客

戶為中心，創(chuàng)造可持續(xù)且有長(zhǎng)期價(jià)值的集團(tuán)總目標(biāo)，同時(shí)為集

團(tuán)發(fā)展中遇到的各種問(wèn)題提供解決方案。

數(shù)字化目標(biāo)：通過(guò)數(shù)字化與創(chuàng)新為集團(tuán)創(chuàng)造可持續(xù)價(jià)值。

數(shù)字化舉措：在企業(yè)運(yùn)營(yíng)層面，提出了集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型六

大要素，從資產(chǎn)、客戶、員工、云、平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)安全方面進(jìn)行

數(shù)字化轉(zhuǎn)型和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以提高集團(tuán)運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)水平。在

創(chuàng)新支持層面成立了EnelStartup部門，通過(guò)在全世界各地的10

個(gè)創(chuàng)新中心，與外部創(chuàng)業(yè)公司，風(fēng)投機(jī)構(gòu)以及行業(yè)專家共同合

作，支持了超過(guò)200個(gè)能源創(chuàng)新項(xiàng)目。

（3）案例分析——西班牙伊比德羅拉公司

西班牙伊比德羅拉公司在2018年至2022年之間投資約48億

歐元用于數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并將通過(guò)使用數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)

提升發(fā)電廠的效率。除此之外，也將數(shù)字化投資重點(diǎn)放在改善

資產(chǎn)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)上。

-013-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

數(shù)字化目標(biāo)：通過(guò)數(shù)字化將企業(yè)打造成為高效、主動(dòng)應(yīng)變

的能源運(yùn)營(yíng)商。

數(shù)字化舉措：在集團(tuán)管控層面，通過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、建立企

業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)的治理體系和數(shù)據(jù)管理中心，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)為

集團(tuán)管理決策提供建議與支持。在企業(yè)運(yùn)營(yíng)層面，提出了數(shù)字

化轉(zhuǎn)型九大支柱，通過(guò)充分利用數(shù)字化技術(shù)與先進(jìn)解決方案，

提升從規(guī)劃到生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)再到營(yíng)銷的全流程效率與水平。在創(chuàng)新

支持層面，鼓勵(lì)新創(chuàng)意，每年在公司內(nèi)部為員工開(kāi)展75個(gè)創(chuàng)新

項(xiàng)目，投入7000萬(wàn)歐元支持能源領(lǐng)域的顛覆性創(chuàng)新。

西班牙伊比德羅拉公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例說(shuō)明，提升數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)化、建立企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)的治理體系和數(shù)據(jù)管理中心，是數(shù)

字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。建立體系化的創(chuàng)新管理，如建立創(chuàng)新基金、

內(nèi)部創(chuàng)新項(xiàng)目孵化和跟蹤管理，可以有效擴(kuò)大企業(yè)整體創(chuàng)新的

基礎(chǔ)、引導(dǎo)創(chuàng)新的方向、提升創(chuàng)新成功的可能。

通過(guò)三家公司的案例對(duì)標(biāo)，可以發(fā)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先的數(shù)字化戰(zhàn)

略重點(diǎn)聚焦通過(guò)數(shù)字化手段通過(guò)改進(jìn)經(jīng)營(yíng)管理、優(yōu)化運(yùn)行生產(chǎn)、

加強(qiáng)指揮調(diào)度等方案，推進(jìn)企業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

（4）國(guó)家電網(wǎng)有限公司的數(shù)字化戰(zhàn)略

國(guó)家電網(wǎng)有限公司在2019年3月成立了互聯(lián)網(wǎng)部，提出了

建立“泛在電力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略，明確了集團(tuán)未來(lái)5年的數(shù)

字化建設(shè)工作目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)線上率100％，對(duì)外涉電業(yè)務(wù)

線上率90％。

建設(shè)目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，

大力提升數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、獲取、靈活應(yīng)用能力。對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)“數(shù)

-014-

第一章?緒論

據(jù)一個(gè)源、電網(wǎng)一張圖、業(yè)務(wù)一條線”，“一網(wǎng)通辦、全程透

明”，對(duì)外廣泛連接內(nèi)外部服務(wù)資源和服務(wù)需求，打造能源互聯(lián)

網(wǎng)生態(tài)圈，適應(yīng)社會(huì)形態(tài)、打造行業(yè)生態(tài)、培育新興業(yè)態(tài)，支

撐“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建設(shè)。

建設(shè)計(jì)劃：通過(guò)三年攻堅(jiān)，到2021年初步建成泛在電力工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；通過(guò)三年提升，到2024年建成泛在電力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

建設(shè)方案：建設(shè)包含對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)、對(duì)外業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)共享、基

礎(chǔ)支撐、技術(shù)攻關(guān)與安全防護(hù)6個(gè)方面，11個(gè)重點(diǎn)方向的“泛在

電力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。

（5）中國(guó)南方電網(wǎng)的數(shù)字化戰(zhàn)略

中國(guó)南方電網(wǎng)在2019年4月發(fā)布了“數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字南

網(wǎng)建設(shè)行動(dòng)方案”，明確提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)數(shù)字南網(wǎng)的必由

之路，確定了未來(lái)五年的數(shù)字化工作思路和轉(zhuǎn)型路徑。為了更

好地推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，南方電網(wǎng)將信息部更名為數(shù)字化部。

聚焦三個(gè)數(shù)字化：聚焦電網(wǎng)數(shù)字化、運(yùn)營(yíng)數(shù)字化和能源生

態(tài)數(shù)字化。

建設(shè)計(jì)劃：2019年初步完成向基于南網(wǎng)云的新一代數(shù)字

化基礎(chǔ)平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的轉(zhuǎn)型；2020年全面建成數(shù)字化基礎(chǔ)

平臺(tái)和廣泛的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)鏈上下游互聯(lián)互通；

2025年基本實(shí)現(xiàn)“數(shù)字南網(wǎng)”。

“4321”建設(shè)方案：建設(shè)包含電網(wǎng)管理、客戶服務(wù)、調(diào)度

運(yùn)行、企業(yè)級(jí)運(yùn)營(yíng)管控的四大業(yè)務(wù)平臺(tái)，建設(shè)南網(wǎng)云、數(shù)字電

網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三大基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字

政府及粵港澳大灣區(qū)利益相關(guān)方的兩個(gè)對(duì)接，建設(shè)并完善公司

-015-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，最終實(shí)現(xiàn)“電網(wǎng)狀態(tài)全感知、企業(yè)管理全在

線、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)全管控、客戶服務(wù)全新體驗(yàn)、能源發(fā)展合作共贏”

的“數(shù)字南網(wǎng)”。

（6）國(guó)家能源集團(tuán)的數(shù)字化戰(zhàn)略

國(guó)家能源集團(tuán)由集團(tuán)信息部牽頭，在2018年提出以集團(tuán)

“1169”戰(zhàn)略體系為引領(lǐng)的“智慧能源”企業(yè)建設(shè)規(guī)劃，應(yīng)用推

進(jìn)新一代信息技術(shù)與能源生產(chǎn)的融合應(yīng)用，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、

智能化為主要手段，不斷提升企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型水瓶。

建設(shè)目標(biāo)：引領(lǐng)能源行業(yè)變革，建設(shè)具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世

界一流能源集團(tuán)，構(gòu)建區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)，打造綜合能源電商，

建設(shè)綜合能源智慧管理系統(tǒng)，通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)與智能終端直接

相連，實(shí)現(xiàn)靈活高效的營(yíng)銷服務(wù)。

建立以數(shù)據(jù)為支撐的決策支持體系，建設(shè)“業(yè)務(wù)流、信息

流、資金流、價(jià)值流”四流合一的經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)，搭建集團(tuán)電

子交易平臺(tái)，提高采購(gòu)效率、節(jié)省采購(gòu)成本、有效降低庫(kù)存，

并建設(shè)產(chǎn)業(yè)一體化的運(yùn)營(yíng)協(xié)同平臺(tái)。

（7）中國(guó)華電集團(tuán)公司的數(shù)字化戰(zhàn)略

中國(guó)華電集團(tuán)公司由集團(tuán)信息管理部牽頭，在2018年10月

發(fā)布了“數(shù)字華電規(guī)劃”，提出運(yùn)用先進(jìn)數(shù)字化信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)

能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造升級(jí)，加快集團(tuán)公司戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、

高質(zhì)量與安全發(fā)展，為建設(shè)具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流能源企

業(yè)提供充分可靠的信息化核心支撐能力。

建設(shè)目標(biāo)：按照集團(tuán)公司建設(shè)具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流

能源企業(yè)要求，用先進(jìn)適度的信息技術(shù)，推動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

-016-

第一章?緒論

和高質(zhì)量發(fā)展。

1.1.4?能源行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

1.全行業(yè)企業(yè)積極探索新方向

隨著電力行業(yè)價(jià)值鏈的不斷擴(kuò)展，行業(yè)上下游企業(yè)正在積

極探索行業(yè)新方向與新領(lǐng)域，例如國(guó)家電網(wǎng)、國(guó)家能源集團(tuán)等

企業(yè)紛紛提出能源互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及數(shù)字化相關(guān)戰(zhàn)略。

因此，作為電力行業(yè)排頭兵的大型電力集團(tuán)應(yīng)通過(guò)新技術(shù)與數(shù)

字化手段積極探索行業(yè)轉(zhuǎn)型帶來(lái)的新模式與新業(yè)態(tài)。

2.電力體制改革帶來(lái)行業(yè)新形態(tài)

電力體制改革和電力交易機(jī)制使電力行業(yè)價(jià)值鏈進(jìn)一步擴(kuò)

展和延伸，帶來(lái)包括電力交易、能源服務(wù)在內(nèi)的眾多行業(yè)新元

素，為發(fā)電企業(yè)帶來(lái)新機(jī)遇與新挑戰(zhàn)。

除此之外，隨著售電業(yè)務(wù)從電網(wǎng)剝離，售電公司將作為全

新的市場(chǎng)主體進(jìn)入售電環(huán)節(jié)參與競(jìng)爭(zhēng)。調(diào)查顯示，注冊(cè)資本金

一億元以上的售電公司其母公司大部分是電力相關(guān)行業(yè)的專業(yè)

公司，具有進(jìn)入售電市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)。這些專業(yè)公司中，占比最大

的是發(fā)電企業(yè)，具備明顯的電價(jià)成本優(yōu)勢(shì)。自此，售電市場(chǎng)出

現(xiàn)了不同資本成立的售電主體，它們將發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)

的市場(chǎng)上充分競(jìng)爭(zhēng)。作為五大發(fā)電公司之一的大型電力集團(tuán)應(yīng)

當(dāng)充分利用自身優(yōu)勢(shì)積極進(jìn)入售電環(huán)節(jié)，發(fā)掘售電市場(chǎng)化改革

能夠?yàn)楣編?lái)的新效益。

3.可再生能源重要性日益提升

據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來(lái)可再生能源作為發(fā)電

-017-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

來(lái)源的占比將從2015年的約24％上升到2050年的約85％，其中

風(fēng)電占比將由約3.5％上升到約36％，光伏占比將從約1％上升

到約22％，而煤炭發(fā)電占比將從約39％逐漸降低，到2050年基

本淘汰。因此，新能源、可再生能源在發(fā)電部門的重要性日益…

提升。

4.新能源技術(shù)推動(dòng)行業(yè)變革

以風(fēng)能、太陽(yáng)能為代表的可再生能源技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將

給以傳統(tǒng)火電為代表的非可再生能源的發(fā)展帶來(lái)巨大壓力，因

可再生能源技術(shù)普遍存在缺乏規(guī)模和可預(yù)測(cè)性等問(wèn)題，隨著新

能源的占比逐漸上升，減少配電系統(tǒng)故障以及提高電網(wǎng)的穩(wěn)定

性成為許多傳統(tǒng)電力企業(yè)的重要需求。為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)平衡，發(fā)電

企業(yè)需要將可再生能源與傳統(tǒng)能源整合到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，幫

助系統(tǒng)根據(jù)特定地區(qū)的電網(wǎng)需求進(jìn)行優(yōu)化，更經(jīng)濟(jì)地提供電力，

提高系統(tǒng)靈活性，提高投資決策效率。

隨著行業(yè)變化創(chuàng)造新模式，市場(chǎng)改革帶來(lái)新競(jìng)爭(zhēng)，電力行

業(yè)上下游企業(yè)必須通過(guò)新的經(jīng)營(yíng)方式以合理應(yīng)對(duì)市場(chǎng)與大環(huán)境

帶來(lái)的變化，經(jīng)營(yíng)多元化也必將成為未來(lái)企業(yè)發(fā)展的要求之一。

同時(shí)，新能源技術(shù)的發(fā)展不僅意味著電力企業(yè)擁有更先進(jìn)的環(huán)

保和低碳發(fā)電技術(shù)，如何通過(guò)數(shù)字化技術(shù)使新能源與傳統(tǒng)能源

發(fā)電有效協(xié)同、靈活調(diào)配是電力行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要關(guān)注點(diǎn)。

1.1.5?研究解決問(wèn)題

我國(guó)發(fā)電行業(yè)不斷推進(jìn)信息化升級(jí)改造工作，每天產(chǎn)生海

量數(shù)據(jù)，但現(xiàn)有技術(shù)和管理模式對(duì)于電力數(shù)據(jù)的集成、分析和

-018-

第一章?緒論

管理技術(shù)相對(duì)落后，主要表現(xiàn)為：一、各個(gè)電廠之間數(shù)據(jù)共享

不暢，信息孤島效應(yīng)較強(qiáng)。各電廠存在嚴(yán)重的數(shù)據(jù)壁壘，單一

業(yè)務(wù)、類型的數(shù)據(jù)即使體量再大，缺乏互聯(lián)共享，其價(jià)值大打

折扣。二、數(shù)據(jù)管控能力不強(qiáng)，缺乏對(duì)機(jī)組群的統(tǒng)一集中管理。

大數(shù)據(jù)時(shí)代中，數(shù)據(jù)集成度的高低、數(shù)據(jù)管控能力的強(qiáng)弱直接

影響了數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。三、信息未能有效利用，

缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的深入挖掘利用。目前數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)無(wú)法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中

存在的關(guān)系，預(yù)測(cè)機(jī)組性能未來(lái)變化趨勢(shì)，尤其是缺乏挖掘數(shù)

據(jù)背后隱藏知識(shí)的手段。四、信息安全風(fēng)險(xiǎn)抵御能力需要進(jìn)一

步提升。電力行業(yè)關(guān)系國(guó)家戰(zhàn)略安全，是涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵領(lǐng)

域。網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)手段需要進(jìn)一步加強(qiáng)，從目前的被動(dòng)防御向

多層次的主動(dòng)防御轉(zhuǎn)變。

另一方面，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組作為一種先進(jìn)發(fā)電技

術(shù)，在電力生產(chǎn)應(yīng)用中遇到了一些問(wèn)題。主要表現(xiàn)為：

一、集團(tuán)公司對(duì)燃機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成度較低，調(diào)度水平弱。

燃機(jī)系統(tǒng)與煤機(jī)系統(tǒng)相比具有高度的集成度和豐富的傳感器測(cè)

點(diǎn)，但這些數(shù)據(jù)沒(méi)有形成集中使用，相互間無(wú)法進(jìn)行有效對(duì)比。

二、為適應(yīng)調(diào)峰需要，燃?xì)鈾C(jī)組起停頻繁，我國(guó)高效診斷

技術(shù)需求迫切。我國(guó)電力裝機(jī)容量較高，燃?xì)鈾C(jī)組作為一種靈

活性較強(qiáng)的機(jī)組，在電力生產(chǎn)過(guò)程中主要用于調(diào)峰工作，這會(huì)

造成機(jī)組頻繁的起停。頻繁的起停容易造成機(jī)組出現(xiàn)故障，同

時(shí)對(duì)機(jī)組的效能是計(jì)算時(shí)效要求更高。

三、燃機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷，缺乏統(tǒng)一的管理體系。我國(guó)燃機(jī)

大部分均裝有，生產(chǎn)廠家提供的控制系統(tǒng)，但系統(tǒng)間由于數(shù)據(jù)

-019-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

結(jié)構(gòu)和接口不同，往往無(wú)法集中統(tǒng)一管理。

智慧能源主要運(yùn)用了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)

的理論，對(duì)集團(tuán)燃?xì)鈾C(jī)組設(shè)備故障缺陷典型數(shù)據(jù)的取值、分析，

形成了幾百種計(jì)算方法，這些計(jì)算方法運(yùn)用到發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)

過(guò)程中，通過(guò)大數(shù)據(jù)計(jì)算，一旦運(yùn)行數(shù)據(jù)與典型數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差

而且符合預(yù)設(shè)的失效模式，系統(tǒng)便會(huì)報(bào)警，專業(yè)分析人員通過(guò)

分析數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)解決方案，消除缺陷，從而降低機(jī)組設(shè)備

故障率，提高安全性。

智慧能源是通過(guò)發(fā)電監(jiān)測(cè)、分析與診斷中心的建設(shè)，幫

助集團(tuán)系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)避免事故停機(jī)并盡快恢復(fù)生產(chǎn)。設(shè)計(jì)用于提

高設(shè)備可靠性、避免意外事件，快速響應(yīng)各發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與維

護(hù)需求，協(xié)助各發(fā)電企業(yè)做出決策，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)…

效益。

基于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組機(jī)群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)預(yù)測(cè)的

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先

進(jìn)技術(shù)，為燃機(jī)設(shè)備全生命周期提供預(yù)警、故障診斷、性能優(yōu)

化與增值服務(wù)，大幅提高集團(tuán)公司燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組設(shè)備可靠性，

優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，降低運(yùn)維成本，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保。

監(jiān)測(cè)診斷云平臺(tái)建設(shè)，在對(duì)集團(tuán)公司電廠設(shè)備全生命周期

管理的基礎(chǔ)上，新技術(shù)將被推廣到全集團(tuán)內(nèi)的各個(gè)電廠，也將

被推廣到發(fā)電行業(yè)其他集團(tuán)的機(jī)組，消除區(qū)域、行業(yè)及企業(yè)間

的壁壘，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，為國(guó)家能源行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供新探索

與借鑒。

國(guó)內(nèi)大型電力集團(tuán)專業(yè)隊(duì)伍和機(jī)構(gòu)建設(shè)處于試驗(yàn)階段，云

-020-

第一章?緒論

平臺(tái)建設(shè)將會(huì)形成極好的示范效應(yīng)，成為能源行業(yè)、電力系統(tǒng)

的一個(gè)創(chuàng)新亮點(diǎn)，具有很高的社會(huì)價(jià)值，對(duì)于推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”

在發(fā)電行業(yè)的推廣與應(yīng)用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的推動(dòng)作用。中心建設(shè)中采

用當(dāng)今最為先進(jìn)的軟件平臺(tái)技術(shù)，具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性。隨著

技術(shù)研發(fā)，將產(chǎn)生一批燃機(jī)發(fā)電機(jī)組專用的分析算法和生產(chǎn)過(guò)

程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的通用算法，只需要很低的邊際成本就可以把

本研究中的遠(yuǎn)程設(shè)備診斷和提高能效等高級(jí)功能擴(kuò)展到其它燃

氣機(jī)組，形成規(guī)模效應(yīng)。

第二節(jié)?天然氣發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1.2.1?燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

燃?xì)廨啓C(jī)是一種利用燃?xì)馊紵a(chǎn)生的高溫高壓氣體驅(qū)動(dòng)旋

轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子，從而產(chǎn)生功率的熱力機(jī)械。它通常由壓氣機(jī)、燃

燒室、渦輪機(jī)和配套設(shè)備等部分組成。壓氣機(jī)將空氣壓縮并送

入燃燒室，燃燒室中的燃料和壓縮后的空氣混合燃燒，產(chǎn)生高

溫高壓氣體，通過(guò)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子，如發(fā)電機(jī)、壓縮

機(jī)、泵等，從而產(chǎn)生動(dòng)力或熱能。燃?xì)廨啓C(jī)具有起動(dòng)快、響應(yīng)

速度快、能量利用率高、排放污染物少等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)

用于發(fā)電、航空、海洋工程、石油化工等領(lǐng)域，是一種高效、

靈活、環(huán)保的能源設(shè)備。

當(dāng)前國(guó)際燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)被GE公司、西門子、三菱重工等公

-021-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

司占據(jù)，三家共占有國(guó)際市場(chǎng)份額約88％。自主研發(fā)產(chǎn)品的缺

失導(dǎo)致我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)長(zhǎng)期受制于人，隨著燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的不斷

突破，燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)目前穩(wěn)步增長(zhǎng)。當(dāng)前我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)

和生產(chǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，并且產(chǎn)品附加值較低，缺少

高端燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)化替代仍是未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的

主要方向。

燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)分為單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)兩種，單循環(huán)

燃?xì)廨啓C(jī)是指由燃?xì)廨啓C(jī)單獨(dú)構(gòu)成熱力循環(huán)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)中不僅燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，同時(shí)利用其排出的

高溫?zé)煔?，使鍋爐產(chǎn)生蒸汽再帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。因利用了燃

氣輪機(jī)的排煙余熱，所以能夠達(dá)到更高的熱力效率，目前大型

燃?xì)廨啓C(jī)均采用聯(lián)合循環(huán)方式。因聯(lián)合循環(huán)啟動(dòng)中需要等待汽

輪機(jī)設(shè)備及管道系統(tǒng)暖機(jī)，故聯(lián)合循環(huán)機(jī)組較單循環(huán)啟動(dòng)時(shí)間

較長(zhǎng)。按燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)布置方式分為一拖一、二拖一等方

式，按聯(lián)合循環(huán)機(jī)組軸系分為單軸、多軸布置方式。

圖1-1?燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱力系統(tǒng)構(gòu)成

燃?xì)廨啓C(jī)按透平進(jìn)口溫度不同進(jìn)行分類，燃?xì)廨啓C(jī)透平進(jìn)

口溫度越高，燃機(jī)效率越高，但對(duì)燃燒器、透平等熱通道部件

-022-

第一章?緒論

的金屬材質(zhì)和冷卻性能要求也越高。E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)透平進(jìn)口溫

度約為1100—1200℃，F(xiàn)級(jí)約為1300—1400℃，H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)透

平進(jìn)口溫度超過(guò)1500℃。

2001年，國(guó)內(nèi)以市場(chǎng)換技術(shù)，主要引進(jìn)上述廠家燃?xì)廨啓C(jī)

產(chǎn)品，并進(jìn)行了一定規(guī)模的國(guó)產(chǎn)化，在國(guó)內(nèi)發(fā)電行業(yè)均有較多

的應(yīng)用。

1.哈電集團(tuán)、南汽與GE公司合作

當(dāng)前美國(guó)GE燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)最為先進(jìn)，該公司燃?xì)廨啓C(jī)容

量最大，效率也最高。其最新推出的GE9HA.02機(jī)型單循環(huán)

540MW，聯(lián)合循環(huán)容量超過(guò)800MW，聯(lián)合循環(huán)效率超過(guò)62％，

運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性得到顯著提高。GE公司H燃?xì)廨啓C(jī)采用全空冷技

術(shù)，第一級(jí)采用單晶材料葉片，燃燒器采用DLN2.6+燃燒技術(shù)，

可以通過(guò)控制系統(tǒng)有效降低NOx、CO的污染物排放，環(huán)保指

標(biāo)處于先進(jìn)行列。

GE燃?xì)廨啓C(jī)在國(guó)內(nèi)裝機(jī)數(shù)量較多，運(yùn)行指標(biāo)和性能較好。

從國(guó)內(nèi)投產(chǎn)的燃機(jī)運(yùn)行情況看，該公司燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)

濟(jì)指標(biāo)較好。

2.上電集團(tuán)與安薩爾多、西門子合作

目前上海電氣與意大利安薩爾多合作，成立了上海安薩

爾多燃?xì)廨啓C(jī)科技有限公司，開(kāi)展燃?xì)廨啓C(jī)自主制造業(yè)務(wù)，上

海安薩爾多公司與江蘇永瀚葉片廠合作，開(kāi)展燃機(jī)葉片的加工

和制造業(yè)務(wù)。上海電氣與安薩爾多的合作必然會(huì)降低燃?xì)廨啓C(jī)

發(fā)電機(jī)組的設(shè)備投資和檢修維護(hù)成本，燃機(jī)運(yùn)行的技術(shù)支持也

將更為便利。安薩爾多在國(guó)內(nèi)主推機(jī)型為9F級(jí)AE94.3，運(yùn)行效

-023-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

率59.2％，單循環(huán)出力為310MW，組成聯(lián)合循環(huán)容量將超過(guò)

460MW，已在國(guó)內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目安裝投用。安薩爾多研制的最新燃

機(jī)為GT36-S5，單循環(huán)出力可達(dá)到489MW，組成聯(lián)合循環(huán)容量

將超過(guò)700MW，該機(jī)型目前已進(jìn)入研制和試驗(yàn)考核階段。

上海電氣已于2014年與西門子解除燃?xì)廨啓C(jī)制造合作關(guān)

系，西門子以“西門子中國(guó)”的名義開(kāi)展燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口業(yè)務(wù)。

德國(guó)西門子研制的最新的燃機(jī)為SGT5-9000HL，單循環(huán)出力即

可達(dá)到568MW，組成聯(lián)合循環(huán)容量將達(dá)到850MW，是當(dāng)今最

大的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)型，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行性能試驗(yàn)考核通過(guò)后可以考

慮該機(jī)型。

3.東電集團(tuán)與三菱公司合作

三菱公司最先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)為M701J型機(jī)組，其聯(lián)合循環(huán)

機(jī)組容量超過(guò)700MW，效率超過(guò)62％，整體性能處于先進(jìn)行

列。三菱研制的最新燃機(jī)為M701JAC，單循環(huán)出力即可達(dá)到

497MW，組成聯(lián)合循環(huán)容量將達(dá)到740MW，目前正處于試驗(yàn)考

核階段。國(guó)內(nèi)安裝數(shù)量最多的為M701F型機(jī)組，運(yùn)行性能較為穩(wěn)

定，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的機(jī)組為華能北京熱電廠

的M701F5型燃?xì)廨啓C(jī)，機(jī)組性能穩(wěn)定。集團(tuán)浙江紹興公司安裝

的M701F4機(jī)組自2013年投運(yùn)以來(lái)運(yùn)行性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。

綜上所述，幾家主流廠商的重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)較為接近，

在燃燒器和熱通道部件設(shè)計(jì)方面各有優(yōu)勢(shì)，燃?xì)廨啓C(jī)容量和技

術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差距不大。

4.燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)展特征

通過(guò)分析不難發(fā)現(xiàn)，燃機(jī)發(fā)電機(jī)組應(yīng)在技術(shù)水平上呈現(xiàn)以

-024-

第一章?緒論

下幾個(gè)特征。

更高的運(yùn)行參數(shù)。為了提高燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行效率，燃?xì)廨?/p>

機(jī)向更高透平初始溫度，更大壓氣機(jī)壓比等高參數(shù)發(fā)展，機(jī)組

運(yùn)行容量也逐步增大，效率得到進(jìn)一步的提升。GE、三菱、西

門子等燃?xì)廨啓C(jī)制造廠正在推出更高效的H型燃機(jī)，聯(lián)合循環(huán)

效率可以達(dá)到62％以上，單套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組容量超過(guò)700MW，

最大可以達(dá)到800MW以上。

燃?xì)廨啓C(jī)透平初溫的下一個(gè)目標(biāo)將達(dá)到1700℃，拓寬燃料

適應(yīng)范圍，進(jìn)一步降低NOx等污染物排放。燃?xì)馔钙竭M(jìn)汽溫度

更高、功率更大、材料耐高溫性能更優(yōu)越，采用更先進(jìn)、更復(fù)

雜的冷卻技術(shù)。壓氣機(jī)朝著大壓比、高效率、運(yùn)行穩(wěn)定的方向

發(fā)展。燃燒室要向耐高溫，提高燃燒效率，減少污染排放的方

向發(fā)展。

更可靠的控制方式。目前燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)因廠家的差異

具有不同的特點(diǎn)，采用由廠家提供的TCS軟件進(jìn)行控制，獨(dú)立

于DCS系統(tǒng)，給運(yùn)行監(jiān)盤帶來(lái)不便，影響控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和統(tǒng)

一。為了對(duì)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行管理，減少運(yùn)行人力，需對(duì)控制

系統(tǒng)進(jìn)行整合，提高燃機(jī)控制的可靠性。

燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，是整臺(tái)機(jī)組的控制指揮中

樞，直接關(guān)系到燃機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為了更好地對(duì)燃機(jī)運(yùn)行

指標(biāo)進(jìn)行控制和分析管理，未來(lái)的燃?xì)廨啓C(jī)將向數(shù)字化和智能

化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一鍵啟停和遠(yuǎn)程控制，主輔機(jī)設(shè)備的可靠性將得

到進(jìn)一步提高。遠(yuǎn)程控制將是未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)控制的重要手段，

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+建設(shè)在線燃機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)專家系統(tǒng)對(duì)燃機(jī)運(yùn)行

-025-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

工況進(jìn)行診斷分析和故障預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備運(yùn)行隱患。

更強(qiáng)的調(diào)峰能力。目前燃?xì)廨啓C(jī)雖具有一定的調(diào)峰能力，

但聯(lián)合循環(huán)機(jī)組存在啟停時(shí)間較長(zhǎng)，啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行排放指

標(biāo)較差的問(wèn)題。

為了適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變動(dòng)需求，對(duì)燃機(jī)一次調(diào)頻能力和調(diào)峰

能力提出了更高的要求，未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)啟停速度將會(huì)更快，動(dòng)

態(tài)響應(yīng)特性趨于完善。調(diào)峰運(yùn)行要求燃機(jī)具有更低的負(fù)荷下限

和低負(fù)荷下高效率運(yùn)行的能力，對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化，解

決燃機(jī)在低負(fù)荷下NOx排放偏高的難題。

1.2.2?燃?xì)廨啓C(jī)制造國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展情況

隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)家大力推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)

攻關(guān)，燃?xì)廨啓C(jī)將進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化替代，燃?xì)廨啓C(jī)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展也

在逐步加快。目前，我國(guó)的燃?xì)廨啓C(jī)制造企業(yè)已經(jīng)形成了一定

的規(guī)模，包括航天動(dòng)力、東方電氣、哈飛動(dòng)力、上海電氣、長(zhǎng)

航集團(tuán)等。

其中，航天動(dòng)力是我國(guó)最早進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)和生產(chǎn)的企

業(yè)之一，其生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上都有廣泛應(yīng)用。東

方電氣則是我國(guó)最大的燃?xì)廨啓C(jī)制造企業(yè)之一，其燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)

品已廣泛應(yīng)用于發(fā)電、航空、海洋工程、石油化工等領(lǐng)域。

但目前我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)和制造的總體水平與國(guó)外相

比差距依然較大。一是未掌握燃?xì)廨啓C(jī)熱通道部件制造與維修技

術(shù)以及控制技術(shù)，熱通道部件依賴進(jìn)口；二是未形成完善的研

發(fā)體系，更不具備H級(jí)及以上燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品研發(fā)的能力和技術(shù)。

-026-

第一章?緒論

燃機(jī)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化情況。國(guó)內(nèi)各制造廠家尚無(wú)整套重型發(fā)電

用燃?xì)廨啓C(jī)的制造能力，主要受制于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器、透平等

熱通道部件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。熱通道部件是燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵部分，

由于該部位運(yùn)行溫度高，對(duì)部件材質(zhì)、強(qiáng)度和冷卻都有著很高

的要求。雖然我國(guó)三大動(dòng)力廠以“市場(chǎng)換技術(shù)”引進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)

制造多年，但燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)和制造未能有效掌握，

透平葉片材料和精鑄工藝等關(guān)鍵技術(shù)也未能攻克，無(wú)自主生產(chǎn)

能力。

國(guó)內(nèi)各燃?xì)廨啓C(jī)制造廠設(shè)計(jì)隊(duì)伍較為薄弱，尚無(wú)燃?xì)廨啓C(jī)

整體設(shè)計(jì)的能力，基本處于依靠國(guó)外圖紙進(jìn)行加工的狀況，在

整套設(shè)計(jì)方面沒(méi)有話語(yǔ)權(quán)。

上海電氣與意大利安薩爾多的合作可能會(huì)加快燃機(jī)國(guó)產(chǎn)化

的進(jìn)度，該公司已逐步實(shí)現(xiàn)重型燃機(jī)技術(shù)研發(fā)與設(shè)計(jì)制造一體

發(fā)展，但燃機(jī)核心部分的自主設(shè)計(jì)和制造還要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力。

目前上海電氣與安薩爾多進(jìn)行合作，成立了上海安薩爾多燃?xì)?/p>

輪機(jī)科技有限公司，與江蘇永瀚葉片廠合作，開(kāi)展燃?xì)廨啓C(jī)葉

片制造和加工業(yè)務(wù)。上海電氣與安薩爾多合作后與西門子解除

了燃?xì)廨啓C(jī)制造的合作關(guān)系，但上海電氣同時(shí)具備安薩爾多和

西門子燃?xì)廨啓C(jī)組裝和試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

東方電氣尚不具備燃?xì)廨啓C(jī)的整套設(shè)計(jì)能力，不具備燃機(jī)

熱通道部件的制造能力。以東方電氣首臺(tái)M701F4國(guó)產(chǎn)化機(jī)組為

例，國(guó)產(chǎn)化范圍為轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)葉片等，但燃燒器、透平等關(guān)

鍵部件為日本三菱生產(chǎn)。

哈爾濱電氣在小型燃機(jī)制造上取得了一定的成果，但重型

-027-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

發(fā)電用燃機(jī)輪機(jī)主要由美國(guó)GE公司進(jìn)口，不具備燃機(jī)熱通道部

件的設(shè)計(jì)和制造能力。

盡管三家單位的燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化程度存在一定差異，但近

幾年都在燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化發(fā)展方面積極籌劃，消化吸收燃機(jī)設(shè)

計(jì)和制造技術(shù)，并就燃機(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)行試驗(yàn)和嘗試，以期在燃機(jī)

設(shè)計(jì)制造方面取得突破。

熱力設(shè)備配套情況。國(guó)內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)配套經(jīng)驗(yàn)相

對(duì)不足，尤其是余熱鍋爐、汽輪機(jī)和輔機(jī)設(shè)備的配套還停留在

原燃煤機(jī)組的固有經(jīng)驗(yàn)上，未能充分考慮燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行的帶負(fù)

荷特性和季節(jié)差異，造成燃機(jī)不能滿足實(shí)際電、熱負(fù)荷需求。

目前國(guó)內(nèi)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的配套和熱平衡聯(lián)算主要依靠設(shè)備制造

廠家，業(yè)主方和設(shè)計(jì)方介入不深，造成業(yè)主方對(duì)機(jī)組選型工況

未能完全把握，發(fā)電和供熱能力失衡，不能滿足實(shí)際需求。

因此，為了保證聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的合理配套，需要業(yè)主方、

制造方、設(shè)計(jì)方共同對(duì)需求工況進(jìn)行分析，對(duì)熱平衡進(jìn)行合理

調(diào)整，從設(shè)計(jì)和制造上切實(shí)提高在建機(jī)組和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求的契

合度。在配套設(shè)備的測(cè)算和評(píng)估中可采用先進(jìn)的Thermoflow、

Ebsilon、Gatecycle等熱平衡軟件進(jìn)行，達(dá)到熱力設(shè)備的合理配

置，充分考慮運(yùn)行工況，提高聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的整體效率。

1.2.3?運(yùn)維及檢修服務(wù)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展

燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)先進(jìn)，且價(jià)格昂貴，運(yùn)行維

護(hù)顯得尤其重要，要求運(yùn)行維護(hù)人員有豐富的燃機(jī)管理經(jīng)驗(yàn)。

在我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)引進(jìn)初期，曾發(fā)生過(guò)多起燃?xì)鈮簹鈾C(jī)、透平損

-028-

第一章?緒論

壞的惡性事故，造成過(guò)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，除設(shè)備原因，還有燃

機(jī)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，未能在事故發(fā)生時(shí)將損失降低到最低限

度。為了保證燃機(jī)的安全運(yùn)行，目前國(guó)內(nèi)重型發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)

的運(yùn)維還主要依靠制造廠家的長(zhǎng)協(xié)服務(wù)，大部分燃機(jī)本體熱通

道部件的故障判斷和檢修還需返回國(guó)內(nèi)或國(guó)外的檢修部門進(jìn)行，

國(guó)內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)檢修還主要停留在人工拆裝階段，不具備燃機(jī)本

體熱通道部件的故障判斷、壽命評(píng)估、修理改造的能力。

目前國(guó)內(nèi)燃機(jī)檢修需求大，費(fèi)用高，人員少。雖然國(guó)內(nèi)天

然氣發(fā)電發(fā)展迅速，但生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用成本過(guò)高，一直是困擾各

燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)的難題。

在燃機(jī)備品備件上，市場(chǎng)上的主流工業(yè)重型燃機(jī)的關(guān)鍵部

件的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，始終掌握在國(guó)外公司手中。國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)制

造企業(yè)不具備燃機(jī)熱通道關(guān)鍵部件的國(guó)產(chǎn)化能力，這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)

燃機(jī)備件市場(chǎng)的供貨價(jià)格始終居高不下。

燃機(jī)檢修具有易上手，難精通的特點(diǎn)，大部分檢修隊(duì)伍依

靠從制造廠商或國(guó)內(nèi)大型航發(fā)企業(yè)挖掘技術(shù)人才，作為檢修業(yè)

務(wù)骨干。但類似燃機(jī)制造廠長(zhǎng)協(xié)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)工程師等關(guān)鍵崗位，

相關(guān)人員無(wú)法在短期內(nèi)培養(yǎng)成才，限制了燃?xì)廨啓C(jī)檢修業(yè)務(wù)的

發(fā)展。目前，我國(guó)燃?xì)怆姀S的燃機(jī)本體檢修工作主要依靠設(shè)備

制造廠長(zhǎng)協(xié)來(lái)完成，簽訂檢修和維護(hù)合約。

綜上，以傳統(tǒng)故障分析和機(jī)理分析為先導(dǎo)的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)維

檢修技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展較慢，技術(shù)封鎖較多，人員技術(shù)水平增長(zhǎng)

速度較慢。采用智慧化、數(shù)字化、信息化技術(shù)可以為燃?xì)廨啓C(jī)

運(yùn)維檢修、預(yù)測(cè)性維護(hù)提供一條可期的發(fā)展路徑。

-029-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

第三節(jié)?國(guó)內(nèi)外數(shù)字化發(fā)電應(yīng)用概況

2014年德國(guó)政府推出了工業(yè)推進(jìn)計(jì)劃“工業(yè)4.0”，美國(guó)也

推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似概念。2015年，我國(guó)首次提

出“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，2017年印發(fā)深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”

發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)。2018-2023出臺(tái)多部推進(jìn)工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相關(guān)文件。推動(dòng)5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等

與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合。

當(dāng)前結(jié)合5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升發(fā)電

設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的廣度和深度，并解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題成為目前電

力行業(yè)新的挑戰(zhàn)。各電力集團(tuán)正在逐步開(kāi)展集數(shù)據(jù)、模型、圖

形等為一體的調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的研究和建設(shè)。

電力設(shè)備故障預(yù)警系統(tǒng)是一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、

大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，通過(guò)對(duì)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)

測(cè)、分析和預(yù)測(cè)，提前預(yù)警設(shè)備故障，為電力設(shè)備的維護(hù)和保

養(yǎng)提供及時(shí)的支持和指導(dǎo)。其主要功能包括：1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力

設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，如電壓、電流、溫度、振動(dòng)等。2.分

析設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)，預(yù)測(cè)設(shè)備故障的可能性和時(shí)間。3.

發(fā)出設(shè)備故障預(yù)警信號(hào)，提醒設(shè)備維護(hù)人員或系統(tǒng)操作員進(jìn)行

相應(yīng)的維修和保養(yǎng)操作。4.支持遠(yuǎn)程控制和操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備

的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和維護(hù)。電力設(shè)備故障預(yù)警系統(tǒng)可以幫助電力企業(yè)

提高設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性，降低維修和保養(yǎng)成本，提高設(shè)

-030-

第一章?緒論

備的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，它還可以為電力企業(yè)提供數(shù)據(jù)分

析和挖掘的支持，幫助企業(yè)進(jìn)行管理決策和業(yè)務(wù)優(yōu)化。

1.3.1?國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.國(guó)內(nèi)外數(shù)字化技術(shù)趨勢(shì)

GE公司的診斷服務(wù)可以及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備的性能下降或即將

發(fā)生的故障，防止發(fā)展成費(fèi)用更加昂貴的災(zāi)難性事故，減少維

護(hù)成本，限制非計(jì)劃停機(jī)維修，從而使生產(chǎn)效率提高。

西門子故障診斷系統(tǒng)（D3000）融合了西門子二十多年的

診斷計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，具備了非常優(yōu)秀的早期預(yù)警與故障診斷功能。

該系統(tǒng)不僅能夠?qū)Φ湫驮O(shè)備進(jìn)行建模，還能夠?qū)ο到y(tǒng)甚至工藝

過(guò)程進(jìn)行建模和監(jiān)視。加拿大TransAlta電力公司委托西門子建

設(shè)了運(yùn)行診斷中心，該中心于2009年3月投入使用，監(jiān)視4個(gè)電

廠的11臺(tái)機(jī)組，監(jiān)測(cè)容量5000MW，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量40000個(gè)，監(jiān)測(cè)

內(nèi)容包括振動(dòng)數(shù)據(jù)、熱力性能、早期智能報(bào)警、KPI指標(biāo)和運(yùn)

行日志。美國(guó)得克薩斯州TXU電力公司委托西門子建設(shè)了電力

優(yōu)化中心，對(duì)所屬的共24個(gè)電廠18300MW機(jī)組，包括核電廠、

燃煤機(jī)組、燃?xì)?燃油機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控22臺(tái)

機(jī)組，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量達(dá)5萬(wàn)個(gè)。華能集團(tuán)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)

據(jù)、分散式云平臺(tái)概念，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口開(kāi)放、數(shù)據(jù)完備

的大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一平臺(tái)，通過(guò)該平臺(tái)上

進(jìn)行全集團(tuán)所有發(fā)電設(shè)備的在線預(yù)警、節(jié)能分析、操作分析、

狀態(tài)分析及評(píng)估、遠(yuǎn)程診斷等大規(guī)模的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，提高發(fā)

電設(shè)備的生產(chǎn)管理水平。目前已完成示范單位的數(shù)據(jù)接入工作，

-031-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

具備推廣條件。浙江能源集團(tuán)于2009年開(kāi)始引進(jìn)并開(kāi)發(fā)設(shè)備故

障預(yù)警系統(tǒng)，較多電廠建設(shè)了發(fā)電機(jī)組在線診斷預(yù)警系統(tǒng)，在

分析設(shè)備參數(shù)異常原因、設(shè)備異常發(fā)生的范圍、各個(gè)設(shè)備異常

之間的關(guān)聯(lián)方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，已成為發(fā)電廠設(shè)備管理專業(yè)

人員、運(yùn)行監(jiān)控人員的一個(gè)掌握設(shè)備狀況的重要工具。

有關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)試方面，以GE為例，其在亞特蘭大設(shè)有全球性

的M&D中心（監(jiān)測(cè)與診斷中心），負(fù)責(zé)對(duì)涉及59個(gè)國(guó)家的1250

余臺(tái)燃機(jī)進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)自有

的診斷、分析系統(tǒng)進(jìn)行故障預(yù)判，對(duì)設(shè)備及其運(yùn)行提供預(yù)警及

破壞預(yù)防。但受制于我國(guó)電力系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)接入的限制，目前電

廠已經(jīng)無(wú)法對(duì)燃機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，亦無(wú)法獲得此項(xiàng)技

術(shù)支持。因此，2015年在外國(guó)燃機(jī)供應(yīng)廠商那建立了兩個(gè)就地

小型數(shù)據(jù)分析中心，一家為華能南京電廠，一家為大唐高井熱

電廠，初步開(kāi)展對(duì)燃機(jī)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

GE于2012年提出并倡導(dǎo)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念跟中國(guó)政府

提倡的“互聯(lián)網(wǎng)+”是相同的，就是依靠機(jī)器以及設(shè)備間的互

聯(lián)互通和分析軟件，打造智能機(jī)器，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)器和數(shù)據(jù)的無(wú)

縫協(xié)作，開(kāi)創(chuàng)機(jī)器與智慧、物理世界與數(shù)字世界的融合。GE在

“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”項(xiàng)目上投入15億美元，其中一部分預(yù)算用于支持

在加州圣拉蒙市新成立的軟件研發(fā)中心的研究項(xiàng)目?，F(xiàn)在GE提

供的設(shè)備性能管理系統(tǒng)（APM）每天共監(jiān)控和分析來(lái)自1萬(wàn)億

美元設(shè)備資產(chǎn)上的1000萬(wàn)個(gè)傳感器發(fā)回的5000萬(wàn)條數(shù)據(jù)，其終

極目標(biāo)是幫助客戶實(shí)現(xiàn)100％的無(wú)故障運(yùn)行。

美國(guó)最大的發(fā)電集團(tuán)杜克能源公司（DukeEnergy）在北卡

-032-

第一章?緒論

羅萊州夏洛特的SmartM&D中心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該集團(tuán)擁有的100多

個(gè)燃?xì)猓济?，水力發(fā)電廠設(shè)備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及基于狀態(tài)

檢修。該中心每年為杜克能源公司節(jié)省數(shù)千萬(wàn)美元的運(yùn)行成本。

再反觀國(guó)內(nèi)，僅有小型的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，類似高度集中、整合，

提供高端技術(shù)支持與服務(wù)的平臺(tái)尚無(wú)先例。在線熱性能分析系

統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算電廠機(jī)組及主設(shè)備性能指標(biāo)，定位效能損失的部位，

通過(guò)優(yōu)化算法給出修正措施來(lái)改善或恢復(fù)性能，從而增加產(chǎn)出。

如在英國(guó)一個(gè)燃煤機(jī)組上根據(jù)性能計(jì)算結(jié)果，運(yùn)行人調(diào)整了晚

間負(fù)荷曲線實(shí)現(xiàn)最佳效率，熱耗降低了500Btu/kWh，在美國(guó)

RiverRun燃機(jī)上則優(yōu)化了溫度控制曲線，電廠的利潤(rùn)為此每天

增加了1500美元。如果將該軟件用于監(jiān)視大唐集團(tuán)目前投產(chǎn)的

11臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)組，機(jī)組總裝機(jī)容量約2800MW，年均運(yùn)行3500小

時(shí)，全年累計(jì)發(fā)電量約100億度電，假設(shè)壓氣機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行

后，導(dǎo)致機(jī)組效率下降1%，系統(tǒng)的水洗建議軟件從經(jīng)濟(jì)性方面

計(jì)算出最佳的水洗時(shí)機(jī)，按燃機(jī)電價(jià)平均0.6元計(jì)算，一年可增

加營(yíng)業(yè)收入6000萬(wàn)元左右。由于該軟件可以細(xì)化分析余熱鍋爐、

汽輪機(jī)、凝氣機(jī)、冷卻塔等各個(gè)主設(shè)備，因此這些設(shè)備的潛在

問(wèn)題導(dǎo)致的效率降低都可以及時(shí)地被系統(tǒng)分辨出來(lái)并督促電廠

及時(shí)處理，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不可限量。

國(guó)內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)起步較晚，從20世

紀(jì)80年代末，主要是高等院校和科研院所等單位對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)

行研究，當(dāng)時(shí)主要是研發(fā)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷

系統(tǒng)，提出了故障診斷中的主特征量模型方法以及專家系統(tǒng)。

目前國(guó)內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷研究主要集中在線

-033-

智慧發(fā)電：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷云服務(wù)研究與應(yīng)用

性和非線性氣路分析方法、卡爾曼濾波器方法、各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

方法、支持向量機(jī)、遺傳算法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、模糊算法、數(shù)據(jù)

統(tǒng)計(jì)分析方法等，各種故障診斷都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，沒(méi)有

哪一種一定優(yōu)于其他算法。因此故障診斷方法應(yīng)該注重解決各

種算法的不足，并研究各種故障診斷算法的優(yōu)點(diǎn)的融合方法，

提高故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，并最終在燃?xì)廨啓C(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故

障診斷系統(tǒng)中應(yīng)用。

本研究中的監(jiān)視與診斷的算法是基于大數(shù)據(jù)深度挖掘技

術(shù)，通過(guò)對(duì)海量在線和離線運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、深度挖掘，

通過(guò)分析設(shè)備故障失效機(jī)理和性能參數(shù)變化的根本原因，結(jié)合

設(shè)備的設(shè)計(jì)邊界條件，找出特定參數(shù)的變化和故障之間的規(guī)律。

算法不斷地分析這組相關(guān)參數(shù)的變化趨勢(shì)，一旦滿足設(shè)定的報(bào)

警條件，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息，通知監(jiān)盤人員進(jìn)行進(jìn)一步分析確

認(rèn)，結(jié)合專業(yè)知識(shí)庫(kù)和大數(shù)據(jù)聚類、分類和協(xié)調(diào)過(guò)濾算法，最

后形成對(duì)故障的處理意見(jiàn)。

通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，完成設(shè)備數(shù)據(jù)的傳輸和整

合，然后在統(tǒng)一平臺(tái)上，搭建各類服務(wù)中通過(guò)物理模型、數(shù)學(xué)

模型以