自主突破 燃机自主运维云平台让智慧电厂再升级 原创

燃机在电力和能源部门日益成为原动机的主流产品，它们一旦出现故障或发生事故就会给生产经营带来严重的影响。因此维护燃机在正常状态下运行，避免或及时诊断处理燃机运行故障就显得越来越重要。

但对于整个电力行业来说，如何充分了解燃气发电性能深入分析有效指导开展节能降耗工作？如何通过技术进行发电设备故障预警和诊断系统在燃机电厂中应用等问题基本处于空白。

近日，由中国电子云与华电电科院、国电南自华盾公司合作开发的国内首个行业级自主可控燃机智慧运维云平台正式上线。

平台对标国际知名燃机诊断运维平台，全面采用了自主可控的基础软硬件产品和内生安全的中国电子云平台，突破了技术“短板”，推动了燃气发电行业的数字化、智能化发展。

突破封锁实现自主运维

燃机是天然气发电的重要组成部分。目前，燃机的控制系统和运维基本上被国外企业所掌握。运维技术在发电企业中的应用尚未形成体系，仅有部分发电企业零散地应用运行优化、性能分析等业务系统，导致对机组的运维支持存在一定的不足。

此外，对于大型发电企业而言，相关的技术和应用开发都仍以单个发电企业为单位进行，从集团整体角度出发，产生重复投资的情况。同时各发电企业数据、运行经验和事故案例等无法汇集分析，数据价值无法体现。

作为我国拥有最大燃气发电装机资源的中央企业，中国华电下属的华电电科院在这方面进行了科技攻关，积极拥抱数字技术，加快新一代信息技术应用，提升数字化服务能力，通过数字化和智能化转型升级保障燃气电厂本质安全、提升运营效率和创新发展。

华电电力科学研究院有限公司汽机及燃机技术部主任赵玉柱介绍说，燃气轮机发电的两个重要的因素，一个是燃料成本，就是天然气价格，还有一个很重要因素就是检修维护费用。

虽然余热锅炉、蒸汽轮机已经实现国产化，但是燃气轮机被国外厂商所垄断，我们不掌握设备的制造，甚至设备的运行维护都是由相关厂商进行指导。

以F级燃机为例，一个大修周期（大概10年）检修费用大概是4~5个亿，每年的投入量大概是4000~5000万元的检修费用，整个维修费用相对昂贵。

虽然我们无法直接拿到燃机核心设备的数据和算法，比如燃烧调整的数据、预警诊断的算法等。但是华电电科院经过技术探索，通过核心技术攻关，完成工业知识和算法的积累，开发燃机发电过程的预测、预警、诊断等数据模型，并与信息化技术相融合，实现设备的监测、预警诊断和优化决策。

国外像美国、德国早期已经提出物理信息系统、工业4.0等概念，实施互联网＋能源战略，利用信息技术和业务深度融合，开发工业互联网平台。从数据安全的角度，央企不能直接使用国外相关系统，于是华电电科院就承担了相关系统的开发工作。

赵玉柱介绍说，燃机智慧运维云平台是国家能源局“燃气轮机监测诊断及运维服务技术中心建设示范项目”中的重要建设内容，初衷是降低燃机的检修和维护费用，提升火电板块燃机发电的经济性、安全性和环保性。

平台定位为行业级燃机运维平台，致力于整合燃机产业链上下游资源，通过数据要素的聚合和流通赋能产业链全环节提质增效，是实现燃机自主运维的重要一环。

联合创新打造云边协同架构

当前，燃气发电企业的数字化建设主要以DCS＋SIS＋MIS/ERP为主，基本实现了生产控制的自动化，经营管理过程的信息化，但是仍面临着信息孤岛、生产信息潜在价值挖掘不深，随着燃气发电企业人员配额趋于精简、外部运行条件趋于复杂，企业原有的数字化系统难以满足生产运维决策需求。

作为我国电力行业五家国有独资发电企业集团之一，中国华电在该平台设计之初，就确定了要基于自主可控的生态技术体系建设，并利用云计算、人工智能等先进技术开展建设，并结合集团公司管理的发展要求与实际情况，确定了“云边部署，多级应用”的原则。

基于国产化自主可控的设备和技术，平台采用“1＋N”的的云边协同架构，其中“1”是指燃机智慧云平台（云端系统），“N”是指厂级燃机智慧云平台（边缘系统），包括生产侧和管理侧。

平台在电厂侧重点建设预警诊断、性能分析、运行优化等9大业务模块；在集团侧重点建设决策中心、监管中心等4大中心；在行业侧重点建设燃机诊断运维服务平台和生态，支持新产业、新模式、新业态的创新发展。

平台将汇集行业燃机数据，在数据挖掘与诊断方面，建立具有一定规模的设备信息、故障案例库，开展数据挖掘和机理融合研究，攻克故障预警、运行优化、设备健康评估等“卡脖子”技术。

“我们把现场的技术问题通过云平台解决，而这就要求安全可控，所以我们选择了中国电子云。”赵玉柱说。

其实2020年中国电子云和华电集团在集团层面签署了战略合作协议，双方在网络信息化、数字化等领域都有合作。

中国系统副总裁邓东旭表示，华电电科院专业知识、数据模型等方面拥有深厚的积累，为了支撑相应的工作需要完全国产自主可控的云架构，而中国电子云平台是最合适的选择。

更为重要的是中国电子云并不只是进行相应的技术支撑工作，其还拥有众多的行业顾问，他们具备丰富的行业数字化经验，比如在与华电整个项目中，项目经理是在发电领域工作多年，这样专业知识与数字化技术可以更好地结合在一起。

“行业顾问能与赵主任他们更好地进行业务沟通，了解他们的需求，进行把需求转化为数字化的智慧运维云平台。”邓东旭说。

赵玉柱补充说，电力行业的信息化系统的数据治理是一个比较头疼的事情，而中国电子云的技术人员在这方面经验丰富，帮助我们很好地处理了整个问题。

通过云边协同架构，华电电科院可以归集华电集团下面的燃机电厂的运行数据，通过人工智能技术进行预测预警，减少燃机的异常故障和停机时间，实现经济效益提升。据悉，通过使用燃机智慧运维云平台，仅运行优化一个模块，电厂一年可以节省50到100万。

打造标杆兼顾经济和社会效应

燃气发电的碳排放为燃煤发电的50%-60%，而且在调峰调频上比煤电更具灵活性。推动燃气发电行业的发展，是国家实现“碳达峰、碳中和”目标的重要举措之一。

中国华电通过在电厂、集团、行业三个维度的协同，打造一流的国家级燃机智慧运维平台，为国家的“双碳”目标和能源安全做出央企应尽的责任和义务。

目前，燃机智慧运维云平台完成行业侧、集团侧和电厂侧三级功能的建设，在行业侧实现能力共建、资源共享、赋能共赢三大业态，推动开放共享、合作共赢的燃机运维数字生态体系建设，践行“数字产业化、产业数字化”发展理念；在集团侧建设决策、监管、专家支持和服务四大中心，在电厂侧建设智能决策、智能监管、运行优化、性能分析、预警诊断、燃烧调整、部件寿命管理和优化检修等9大业务应用，基本形成由30余项专利支撑的燃机智慧运维技术体系。

在华电集团，其中电厂侧功能已在5家发电企业应用，产生了良好的效果，为燃气电厂从传统电厂向智慧电厂升级奠定了坚实的基础：

借助大数据、机器学习、人工智能等技术，辅助管理者进行更加科学的决策，实现从“基于直觉的低效率决策”向“基于数据的科学决策”转变；

基于云边协同架构的平台，助力专家远程监控和辅助操作，实现从“信息孤岛、层级冗余”向“集成共享、扁平协作”转变；

通过采集、生产等各个环节数据实时感知和共享；建立AI模型根据历史数据预测出未来情况，实现从“被动的事后反应”向“主动的预知反应”方式转变。

邓东旭表示，燃机智慧运维云平台是中国电子云第一次全栈的垂直的国产化系统的部署应用，从芯片、服务器、操作系统到云平台、数据中台、AI中台到应用联合开发，实现了全栈的国产化。“其实不仅仅是华电集团旗下的燃机电厂，全国领域的燃机电厂都需要自主可控、降低运维成本的高效运维云平台，他们可以复制应用。”

赵玉柱说，华电集团占全国燃机发电的比重较高，燃机样本空间非常全，平台建好之后基本涵盖了国内所有的重型燃机机型，其具有非常好的示范效应。

在能源革命、数字中国战略下，华电集团打造一二五系统工程，即建立一个集团级的数字中心，建成两个综合能源的智慧平台，五个业务试点就是数字电厂、数字煤矿、数字科工、数字金融和数字营销，以数字化转型驱动生产方式和管理模式变革。

除了燃机领域，中国电子云与华电电科院在智慧供热也在展开合作。“我们希望在垂直业务领域多打造几个类似华电燃机这样的从上到下的全栈一体化自主可控的解决方案，将行业知识知识经验与数字化、国产化技术结合产生更多价值，推动‘千行百业’数字化转型升级落地及实践，赋能数字经济健康发展。”邓东旭最后说。