華電集團廣東公司解碼數字化研發良方
來源：中國能源新聞網 時間：2024-06-28 17:03
科技助產，智慧應急，助力構建新型電力系統
王超
近年來，數字經濟與能源產業深度融合進展迅速，各地紛紛探行如何以數智化轉型讓電力行業更好地實現安全生產、精準調度與智能運維，從而提“智”增效，其間涌現出諸多成功范例。中國華電集團有限公司廣東分公司（以下簡稱：華電集團廣東公司）研發推出的“基于5G、睿思工業互聯網等技術的生產監管及可視化應急指揮系統”（以下簡稱：系統/項目）已在全區域推廣建設，其在本單位的指揮調度、運營監管以及應急體系建設方面成效斐然，且示范溢出效應顯著。
華電集團廣東公司科技信息部主任助理馮佳峰表示，“該項目通過數字孿生技術構建煤機、燃機、海上風電和傳統陸風及光伏等多種類型高精度發電場站虛擬副本模型，有利于人工智能、大數據、AR、5G、衛星通信和物聯網等新技術的應用，將傳統電廠的生產運營監管及安全生產在區域層面進行全方位管控，對新型電力系統設備穩定運行有著重要意義，也是華電集團廣東公司作為集團數字化轉型示范區域先行先試的重點項目與實踐抓手。”新型電力系統是新型能源體系的重要組成和實現“雙碳”目標的關鍵載體，并為新質生產力的培育提供了場景與基礎。“華電集團廣東公司始終緊跟政策前沿，將繼續以高效的科技成果轉化加快實現高水平科技自立自強，全力服務新型電力系統與新型能源體系構建。”
中國華電集團廣東分公司
直擊難點：設備規模化、復雜化帶來運維、應急管理趨難
科技成果轉化是科技創新中的重要環節，科技成果能否“落地生根”乃至“落地生金”，離不開技術與需求的緊密對接，也需針對行業難點、痛點的精準發力。“基于5G、衛星等技術的生產監管及可視化應急指揮系統”的立項與推進正是由此而來。
隨著發電設備的復雜性和規模化不斷增加，單純依靠簡單的生產數據監視和事后人工分析已經難以滿足發電企業的生產運營需求，企業對挖掘數據的價值需求迫切。華電廣東區域作為集團數字化轉型試點區域，區域受地理位置影響，極端天氣較多，嚴重影響區域所屬企業的安全生產。企業在生產監管及應急決策管理建設方面存在應用功能建設較為分散的問題，不便于區域公司統一管理。
此前，區域公司已建有設備狀態和生產運營監視等相關應用功能，所屬基層單位則各自建有零散的生產監視及設備診斷系統，區域與基層單位基本通過視頻會議方式進行情況上報與指示，整個區域缺乏統一的生產監管指揮平臺。應急方面，由于地理位置原因，公司每年組織大量人力、物力進行線下救援處置演練，因成本高昂，無法高頻反復演練和迭代優化；加之無法模擬真實場景，特別是極端災害的復現，最終難以獲得有效的評估演練效果，應急方案預判與預設應對舉措的效果欠佳。
對此，該項目專門針對運營監管、遠程問診、故障預警、態勢掌控、應急演練及應急指揮調度等方面進行研發，并引入平臺化建設思路提升整體系統的綜合能力與效率效能，在此基礎上圍繞平臺和功能場景進行系統的規劃、建設與融合。在研發過程中，先后解決業務流程繁復平臺架構梳理難、電廠設備環境層級多導致數字孿生與業務融合難、廠站數量多空間跨度大導致物聯通信難等問題，實現覆蓋電力生產“人+機+物”全數字化要素的風險狀態感知和數據采集，確保“日產生產管理、事故應急響應演練、事故應急處置、安全應急預案優化”全過程、多場景的管理。
項目整體架構示意圖
場景創新：安全生產從“智”出發，智慧應急塑堅強后盾
利用大數據、數字孿生、物聯網、5G/衛星通信等先進技術，在區域內建設的生產運營監管及可視化應急指揮系統，其通過打造“應用層—生產運營監管平臺”“數據接入層—數據中臺”“支撐層—數字孿生平臺”“支撐層—AI智能中臺”4大平臺，以多級平臺特性和新型指揮方式，建立發電領域區域級的科學高效的可視化應急監管調度指揮體系，實現了對區域運營數據、設備狀態數據、應急物資等數據的實時監管，打通了指揮層到終端感知層的數據鏈路，滿足本區域單位對極端天氣、自然災害、重大危險作業、主要設備故障等重大事件的全面態勢掌握和深入及時處置，做到“可視監控、及時發現、直觀指揮、精準調度”。
項目實施應用場景——海上風電
該項目的亮點在于，其基于華電睿思工業互聯網，率先構建了發電領域生產運營監管與電力應急調度指揮有機結合的數字化應用場景。該項目形成了全領域生產運營監管、預警診斷、智能輔助決策指揮、業務協同聯動和救援處置實戰等應用場景，并在此基礎上構建包含區域生產監管指揮中心、場站、邊緣設備的“云邊端”平臺架構。運用無人機/AR單兵等技術，將遠程巡檢、遠程指揮調度等場景與工業視覺技術相結合，基于人工智能的支撐后臺，對電力工業數字化的發展提供了具有代表性的應用落地。
“四大應用場景都是電力生產企業在以往的安全生產管理過程中的痛點環節，從頂層的全面感知到現場的救援處置，由上至下、一以貫之，各個模塊有機融合。項目采用一系列硬件和物聯網設備，以AR眼鏡為例，采測的數據包括現場音視頻、定位等，這些數據會在救援處置實戰中進行實時同步和播報。同時，機組、設備運行狀況和人員等信息直觀在三維可視化態勢感知中進行呈現；呈現的信息通過專業規范化的處理和分析，幫助指揮中心進行智能輔助決策，相關數據在后臺系統中存儲和累積，并在業務協同聯動中推送，并提供溯源。可以看到，同一個設備采集的數據會在上述四個場景中進行使用、存儲、分析等操作，服務于不同的主體。類似這樣的關聯還有很多，相關的系統和積累下來的數據資產，會進一步探索拓展應用到更多的安全管理場景中。”馮佳峰介紹。
此外，項目中涉及的先進信息化技術手段，包括AR、5G和衛星通信、物聯網等，在與應急指揮相結合后，產生眾多創新的技術應用場景，例如5G+應急AR單兵、5G+物聯網+應急子系統、衛星通信+無線監控（AR單兵）等，將成為華電集團廣東公司的創新型技術點，有望在集團乃至電力領域內進一步推廣。
目前，已實施完成的“基于5G、衛星等技術的生產監管及可視化應急指揮系統”，在10余家發電企業穩定運行，實現了區域生產運營監管、預警診斷、遠程問診、應急資源掌控、終端感知、整體態勢聯通和即時溝通等目標，提高了生產可靠性與指揮效率，后期將應用于更廣域的范圍。
數字孿生風電生產運營監管態勢概覽
合作多贏：打通“產學研用”服務鏈，落實提高自主可控水平
“基于5G、衛星等技術的生產監管及可視化應急指揮系統”自2020年啟動課題研究及試點建設以來，得到重慶大學、西華大學、清華四川能源互聯網研究院、廣州軟件應用技術研究院等高校和新型研發機構的大力支持。項目的最終落地，實際上形成了完整的以市場為主導、企業為核心、高校科研院所為支撐、產業鏈為載體的“產學研用”緊密結合的新型研發團隊，有效提升了電力企業科技創新的競爭力。
這亦是打通電力行業“產學研用”服務鏈的一次成功嘗試。在該項目研發期間，華電集團廣東公司圍繞企業實際需求提供管理思路和應用場景，高校、機構通過前沿的創新性技術與企業建立密切聯系，企業同時在外部集合包括通信、電力、物聯網、數字孿生、增強現實等領域的專家團隊開展研究，內部組建從生產運營、安全監管到運維檢修等專業力量和應急管理全流程的業務人員，各專業領域的人員取長補短共同配合，從而高效推進該項目的實施落地。
能源行業是支撐國民經濟和社會發展的基礎性行業，提升電力產業自主可控水平，對于保障國家能源安全、推動中國式現代化穩步推進具有重要意義。在項目實施過程中，華電集團廣東公司應用的大數據平臺、北斗短報文平臺、華電鏈和5G邊緣網關等，均采用了國產自主可控技術和設備，創新團隊所提出的一系列創新方法，包括電力生產物聯網多要素協同的風險感知方法、電力生產場景的數據溯源追蹤方法、基于分布式約束優化和無參自然領域的電力生產數據挖掘方法、電力設備故障風險早期告警與穩定性\可靠性等級研判方法以及面向復雜事故災害形態的“人+機+物”協同調度智能決策方法等，同樣是落實提高能源行業自主可控水平的重要體現。
馮佳峰表示：“科技創新是形成新質生產力的核心要素，基于5G、衛星等技術的生產監管及可視化應急指揮系統通過原創性、顛覆性的技術創新，孵化、培育了電力企業安全生產管理新動能，提升科技成果向重大場景的轉化效能，形成了新質生產力發展的澎湃動能。華電集團廣東公司在科技創新、數字化研發等領域積累了豐富經驗，相關生產運行企業建立了數字化應急指揮的能力，區域公司拓展了在安全應急方面的管理職能，這都將加快華電集團廣東公司作為集團數字化轉型示范區的建設進程。”
責任編輯：楊娜
