AI赋能产业升级 中国神华煤电一体化如虎添翼

2019-11-12 10:30:23 上海证券报

一个装机容量达95万千瓦，并承担北京十分之一热力供应，为约200万户居民提供家庭用电的电厂，需要多少人来管理?答案是：30人。这其中，不仅包括了生产运行人员和技术人员，还有党务、财务、经营人员等。

这就是中国神华首个“智能电站”示范项目——国华京燃热电厂。信息化与AI技术为老电厂带来了新变化，也让中国电力行业从依赖人工的1.0时代、自动化运行的2.0时代，大步迈入了智能发电的3.0时代，电厂员工更是摆脱了汗流浃背、蓬头垢面的形象，成为眼观六路、耳听八方的高效管理人。

日前，上交所举办的“沪市公司质量行——我是股东”调研团队走进中国神华，30余名中小投资者实地参观了智能电站，真切感受新一轮科技进步给电力行业带来的变革。

首个“吃螃蟹”的智能电站

在距离北京CBD中心19公里的地方，坐落着一个花园式电厂，名叫国华京燃热电厂。它是北京市东北热电中心的一部分，目前在运行一套“二拖一”蒸汽-燃气联合循环机组，总装机950MW，2015年8月正式投产。这是中国神华首个“智能电站”示范项目，也是国内智能化程度最高、用人最少的绿色生态电站。

“当时，我们是行业内第一个‘吃螃蟹’的人，专门成立了智能制造顶层设计团队。”国华京燃热电厂工作人员对记者表示，“我们向GE了解前沿的科学技术，跟核电学习安全管理，去以色列、京东学图像识别，最后把先进的ICT技术和电厂的生产业务高度融合，完成了智能发电系统的顶层设计。”

据介绍，国华京燃热电厂采用了30多种先进技术，其中最能体现电厂生产智能化的是这里的设备数据中心。该数据中心通过三维设计和三维数字化移交进行可视化展现，整合了设备的设计、施工、生产、运行、缺陷、检修、管理的所有数据，构成了大数据应用的数据基础，达到了对设备的全生命周期控制，提高了设备可靠性。国华京燃热电厂也是国内第一家广泛采用三维设计的电厂。“我们这个厂最大的建设成果，就是实现了生产过程的数字化表达。”上述工作人员自豪地说。

事实上，中国神华在规划京燃热电厂时，初衷就是把林林总总的技术进行贯通，对业务全部进行信息化覆盖。据上述工作人员介绍，在安全监测上，因为发电厂都是高温、高压、带电、蒸汽设备，电厂的每一个开关、每一个设备都是有标识的，后台可以实时监测设备状态是否安全。每执行一个操作时，系统会实时判断，只有所有指标合格才能允许操作，保障现场安全。

正是综合应用了各项先进技术，如今的这座智能化电站，已成为一个“一键启停、无人值守、全员值班”的信息化电站，工作人员在电厂的任何地方，都能及时收到预警信号，从“人盯数据”变为“数据找人”。这个总装机950MW的电厂，管理人员只有30人，高效运营为电厂带来了可观的盈利。

闪电哨兵“机智过人”

如果说电力是人类现代文明的血液，那么发电厂就是其中的造血机。如果一家发电厂出现重大事故，不仅在厂内可能会出现机毁人亡的惨剧，还可能使一方民生受到严重影响。中国神华刚刚“上岗”的智能巡检机器人“闪电哨兵”，则用科技的力量为电力安全保驾护航。

“闪电哨兵”刚于今年9月参加过央视《机智过人》节目，一夜间成了电厂的红人。

这个拥有两只大眼睛，外形酷似《机器人总动员》主人公的“闪电哨兵”，集成了很多传感器，例如它的两只眼睛有可见光的图像分析和红外成像测温功能;机身两侧有声音采集和声音分析软件，有着耳朵般的功能;还有红外和声音的传感器，可对周边环境进行感知;另有一个无线传输的设备，使机器人能够跟后台的智能数据分析系统实时互联，它收集的数据可以实时传到后台进行大数据比对和分析，从而使机器人和智能电站形成一个有机的整体。

工作人员曾经让“闪电哨兵”与电厂10位资深技术人员进行过一次人机比赛，在一个近1500平方米的汽包平台内，从100多台机器设备(其中6台设备为高温高压水蒸气存储锅炉，73台设备影响蒸汽温度，84台设备影响蒸汽压力)的300余个设计检点中，找到唯一一处模拟故障点。可以说，这个难度犹如大海捞针。

通常来说，人类在汽包平台50多度的高温环境下，可承受的极限巡检作业时间为45分钟。以往工作人员在汽包平台的一次工作时间在20分钟左右，因为进入这个环境后，不到10分钟，人就会大汗淋漓，并且呼吸开始出现困难。除高温外，汽包平台还处在一个高噪音的环境，也会影响人对事务的感知和判断，这样的环境中，人根本无法长时间工作。

然而，“闪电哨兵”完全不受上述因素影响。虽然“闪电哨兵”不能爬高，但它有环绕360度和上下180度的扭矩，在它视线范围内所有的设备都可以检测到。此外，闪电哨兵在6米远的距离就可以通过测温功能，对一片区域内的管道进行成像，在短短1秒钟内就能够定位到哪根管温度过高，工作人员就可以根据这个判断结果，迅速进行泄漏点隔离。

“其实，在闪电哨兵背后，有一个很强大的数据分析处理系统，这些数据是我们厂近几年的所有数据。哪怕是有100位技能大师，其经验也没法与闪电哨兵相比。”工作人员表示。

在那次比赛中，测试组模拟了一个低压汽包的上水阀门的开度变化异常。上水阀门影响着蒸汽锅炉的水流量大小，安全值是70%，故障模拟是25%的起始安全值向70%爬升的过程，如果机组在70%以上的上水开度下继续工作，且不进行任何处理，将导致机组跳闸，发电机停机，损失的电力将影响约200万居民用户的正常用电。值得一提的是，在正常状况下，预热锅炉会发出自动报警，并自动调节水流，但出题组决定关闭设备的自动报警与调节功能。

那么，人机双方能否在没有自动报警的情况下，完成故障的排除?结果是，机器人赢了。对人来说，判断阀门开度从正常值到异常值的变化趋势很困难，检查人员查看时，阀门开度数值还在正常范围内，很难引起注意，而机器人则通过连续扫描、测算，发现了数值快速上升的异常现象，进而报警。

机智过人、以一敌十，这既是AI的胜利，也是中国神华用技术提升电厂运行效率和安全性的体现。

受益央企重组前景可期

2017年11月，国电集团和神华集团正式合并成为国家能源投资集团有限责任公司。A股公司中国神华从而拥有了更强大的股东背景。

就股东实力而言，本次重组集团形成了煤炭、火电、水电、新能源、运输、油化、科技、金融八大产业，业务分布在全国31个省区市及10多个国家和地区，若干重大关键技术保持国际领先，并具有独特的煤电路港航一体化运营模式，为国家能源投资集团创建世界一流企业奠定了坚实基础。

上证报记者获悉，中国神华现阶段将专注于煤炭开采及销售、铁路、港口、航运等相关业务，除保留的超过2800万千瓦的优质火电资产外，还将通过参股与国电电力共同组建合资公司的方式，参与电力板块投资，进而享受电力板块投资收益。

“重组后，中国神华的煤炭市场更广阔;电力业务的区域市场占有率更高，竞争力更强;运输货源更充足;煤电路港一体化运营的辐射范围更广;协同效应的覆盖范围更大。这都有利于中国神华业务的长期稳定发展。”中国神华有关负责人表示。

未来，中国神华还将继续深耕煤炭业务，积极拓展电力、铁路、港口、航运、煤化工等煤基产业链下游行业的“煤电路港航化”纵向一体化经营模式。各产业板块有效协同，保证中国神华的核心竞争力。

“深化煤电一体化运营是中国神华长期坚持的方向，未来我们还有很多要做的工作。”上述负责人在回答中小投资者提问时表示，“未来公司除了依靠自身增长，还要借助并购重组，择机收购国家能源集团的一部分优质资产，以实现企业快速增长。”

值得一提的是，今年10月，国家发改委、能源局发布《关于加大政策支持力度进一步推进煤电联营工作的通知》(发改能源【2019】1556 号)，在释放煤炭优质产能、煤矿产能置换指标、火电上网电量与电力交易、铁路跨区运输、煤电一体化厂用电率等方面进一步强化政策激励。这对中国神华来说又是一项政策利好。

下一步，中国神华将通过技术创新、管理创新和体制机制创新全面提升煤矿智能化开采水平，有效降低矿井用人，实现无人、少人生产。具体来说，公司计划到2021年年末完成1套建设智能矿山标准体系、2类智能掘进成套技术装备、2类国产智能矿用卡车;建成上湾、锦界、补连塔煤矿3个智能矿山示范工程、5大智能矿山应用平台、6类矿用机器人、10个智能化工作面、20个智能选煤厂等，从而为国家能源集团建设世界一流能源集团提供强有力的支持。