第一章 热电厂数字化经营概述

导论：

目前，我国电力工业发展的主要目标已由长期以来的保障供应，向以调整优化、转型升级为主线，构建安全高效、清洁低碳、灵活智能的现代电力工业体系转变。

近代社会以来，人类文明的每一次重大进步都推动能源技术的变革。第一次工业革命的标志是蒸汽技术；第二次工业革命的标志是电力技术；第三次工业革命的核心是计算机与信息技术，对于能源电力领域，更多体现在数据信息的集成和自动化水平的提升；目前，以数据信息深度利用、仿人智能为特征的智能化已成为第四次工业革命的核心内容，涉及清洁能源、机器人、量子信息、虚拟/增强现实、生物工程等技术领域。

在智能化浪潮下，所有产业和智能技术的结合，必将产生巨大的力量，使旧产业换发新的生机与活力。热电厂，作为在国家能源体系中占据重要位置的产业，也需要从新思考，重复利用数据分析和数据驱动的新动能，提高运营效率，为国家能源体系的完善做出应有贡献。

一、 热电厂运营概述：

1、在国家《“十四五”现代能源体系规划》中，热电联产的发展目标主要包括以下几个方面：

1）提高能效和环保水平：通过推广热电联产技术，提高能源利用效率，减少环境污染，实现节能减排。

2）优化能源结构：鼓励使用清洁能源，逐步减少对化石能源的依赖，推动能源结构向更加清洁、低碳的方向转变。

3）促进区域协调发展：通过热电联产项目的建设，促进区域间的能源供应平衡，提高能源供应的稳定性和可靠性。

4）支持城市供热和供电需求：满足北方大中型城市及 20 万人口以上县城的集中供热和供电需求，提高供热供电的覆盖率和服务质量。

5）推动技术创新和应用：鼓励采用先进的热电联产技术和设备，提高热电联产的经济性和技术水平，促进产业升级。

6）加强政策支持和监管：制定相关政策和标准，加强对热电联产项目的监管，确保项目的健康、有序发展。

这些目标体现了《“十四五”现代能源体系规划》对于推动热电联产行业发展的全面考虑，旨在通过技术进步和政策引导，实现能源生产和消费的绿色低碳转型。

2、热电厂运营的本质思考：

热电厂是基于以热定电的朗肯循环，从本质上讲，热电厂是基于“以热定电”原则的重复生产，输入的是燃料、燃油、清水、人工、化辅、折旧和维修，输出的是工业用蒸汽和电。其运营的本质是“持续的安全高效转换”，其中“转换”是核心，如何利用数字化技术提升热电厂的转换安全性和转换效率，是我们运营工作的重点。

二、   热电厂数据特性：

    1、多源获取、范围明确、位置分散、数据体量大、结构多样。数据获取频率高、类型多，既有结构化和半结构化的传感数据，也有非结构化数据。

2、蕴含信息复杂，数据间的关联性强。一方面，发电机组生命周期同一阶段的数据具有强关联性，如系统工艺流程、工况、设备状态、维修情况、零部件补充采购等；另一方面，发电机组生命周期中的技术改造、生产、服务等不同阶段的数据之间也具有强关联性。

3、持续采集，采样速率多样化，具有动态时空特性。发电机组长时间连续运行的特性决定了其监控过程必然是连续不间断的，且根据生产流程各个环节的特性和重要程度，可采取实时、半实时、离线等采样方式。

4、采集、存储、处理、分析、挖掘的时序性和实时性要求高。电力生产大数据具有较强的时序性，如设备的顺序启停、设备状态的依次转换、运行故障的发生先后等，且生产层级数据流的实时性要求高，往往达到毫秒级。

5、数据应用具有闭环要求。智能发电的关键就是各种分析、挖掘、优化结果的闭环运行。因此，在发电系统全生命周期的各个阶段中，数据链条应具有封闭性和关联性；同时，在能量转换过程的数据采集和处理过程中，需要支撑状态感知、分析、反馈、控制等闭环场景下的动态持续调整和优化。

三、  数字化技术对热电厂运营的提升点

   1、实时监控与优化：利用人工智能技术对热电生产过程进行实时监控，通过大数据分析发现生产过程中的优化点，实现自动调整和优化，从而提高能源利用效率。

2、能效寻优系统：开发基于 AI 技术的能效寻优系统，该系统能够实时监测机组锅炉效率、供电煤耗等关键性能指标，并通过大数据云平台计算，挖掘出不同工况下的参数基准值，找出运行操作的最优方案，达到节能降碳的效果。

3、数字孪生技术应用：构建热电生产端到端的数字孪生模型，通过虚拟环境的多维度分析，自动提供决策支持，实现设备、运行、安全等业务需求的自动优化，提升电厂智能化水平。

4、智能设备层与管理层的融合：建立智能电厂的四层体系架构，包括智能设备层、智能控制层、智能生产监管层和智能管理层，实现从设备到管理的全面智能化，提高能源利用效率。

5、节能技术与新能源结合：将数字化、智能化、网络化技术与新能源技术相结合，实现能源的互补利用，进一步提高能源利用效率。

6、碳达峰碳中和目标支持：在“3060”双碳目标的背景下，利用先进的数字技术赋能生产过程，提升热电生产效率，节煤降耗，减少碳排放，为实现碳达峰碳中和贡献力量。

通过上述方法，热电厂可以有效提高能源利用效率，实现经济效益和环境效益的双赢。

四、本系列的结构与章节：

  第一章 热电厂数字化运营概述

  第二章 热电厂数字化运营的工具及方法论

  第三章 热电厂能效诊断与时度健康

  第四章 软测量技术在热电厂的应用

  第五章 人工智能技术在热电厂的应用