中国工业互联网大赛www.cii-contest.cn
微信公众号 官方微博 联系我们
收起列表
首页 产业动态 正文

能源行业|工业互联网支撑构建清洁低碳、安全高效的能源体系

时间:2022-01-17浏览量:999字号:AAA

为深入实施工业互联网创新发展战略,加快推动能源数字化转型,支撑构建清洁低碳、安全高效的能源体系,第三届工业互联网大赛重点面向电力等能源行业设置了行业赛题,旨在挖掘一批基于工业互联网推动能源生产、输配、服务、消费等全场景数据互联互通、业务高效协同的解决方案,提升能源供给质量、利用效率和减碳水平,促进能源行业高质量发展。2021年10月,22支能源行业优秀团队在杭州赛站脱颖而出,成功晋级全国百强,即将在2022年1月19-20日全国总决赛上开展角逐,敬请期待。


一. 驭势者赢,能源行业处于数字化转型的关键时期

能源是工业的粮食、国民经济的命脉,既包括煤炭、石油、天然气等常规能源,又包括太阳能、风能、核能等新能源。我国是全球最大的能源生产国和消费国,也是世界上少数以煤炭为主要能源的国家,“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,推动能源低碳转型、优化能源生产和利用方式、保障能源安全稳定对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。

(一)能源行业的主要特点和发展趋势


  能源结构长期以煤炭为主,节能环保是发展重点。源于我国富煤、少油、贫气的资源禀赋,煤炭在能源供给体系中占据主导地位。国家统计局数据显示,2020年,我国火力发电量占全国发电量比例为71.2%。火力发电是烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染的主要来源,目前我国发电和供热行业二氧化碳排放量占全国的比重超过40%,加快能源结构转型、发展清洁能源技术是能源行业可持续发展的关键。

  能源消费呈现低碳化趋势,清洁能源成为主导方向。“十四五”规划纲要提出,要“建设清洁低碳、安全高效的能源体系”。新中国成立之初,煤炭占全国能源消费总量的90%以上,2020年煤炭消费比重已下降至56.8%,清洁能源消费占能源消费总量的比重从2016年的19.1%上升到2020年的24.3%(1) ,能源消费呈现明显的低碳化、多元化发展态势。截至2021年10月,我国水电、风电、太阳能发电和生物质发电装机容量分别达到3.85亿千瓦、2.99亿千瓦、2.82亿千瓦和3534万千瓦,均稳居世界第一(2) ,绿色清洁是能源发展的亮点。 

  能源技术部分实现创新领跑,信息技术加速融合渗透。我国高度重视能源自主保障能力建设与技术创新,成功研发制造了全球最大单机容量100万千瓦水电机组,具备最大单机容量达10兆瓦的全系列风电机组制造能力,低渗原油及稠油高效开发、新一代复合化学驱等技术世界领先。随着能源技术和信息技术深入融合,绿色制造、节能减排与污染防治技术不断提升,智慧电网、并网消纳、多能互补、以销定产等新模式新业态蓬勃兴起,不断推动能源体系开放、互联、共享,新一代信息技术逐步成为推动能源发展动力变革的新生力量。

(二)能源行业高质量发展面临的问题挑战

  

  作为典型的“重资产、资源型”行业,能源工业具有设备价值高、产业链长、资源紧缺、环境约束强等特点,在设备运维、安全生产、节能环保等方面存在痛点,亟需开展数字化转型,转变设备运维方式、资源利用方式和产业链运作方式,实现生产管理模式变革。


王同良


中海油集团原科技信息部总经理


能源行业的装备设备复杂、生产环境相对恶劣,需要安装多样化、大量的传感器才可能实现数据采集集成应用,这实际上是很难的。由于能源供应侧、传输侧和消费侧都存在大量信息不透明、不共享的问题,限制了更高层级的数据应用,数字鸿沟之下,新一代信息技术的融合应用面临挑战。

此外,大型能源企业较早开始了数字化建设,并在集团内部取得了良好的落地效果,但在向行业、向中小企业推广的过程中遇到了较大阻力,本届大赛设置领军组和新锐组,对于全面推进能源行业数字化转型具有较大意义。


  设备运维难度大,安全生产问题较突出。石油、煤炭、电力等能源生产过程具有连续、封闭、环境复杂等特点,多涉及高价值、危险性较大的特种装备,设备服役周期长,运维难度较大。例如,风电机组倒塔事故已经成为风电机组安全运行的最大隐患,2016年2月,大唐河北乌登山风电场110号风机倒塔,随后几天大唐山西偏关后海风电场一台机组倒塔,2021年4月,扬州高邮市一座百余米高的风力发电机突然倒塌,极大地影响了发电量和机组安全。

  生产工艺相对落后,能源利用效率较低。我国已经成为能源利用效率提升最快的国家(3),以能源消费年均2.8%的增长支撑了国民经济年均7%的增长。但相较于发达国家,我国能源生产效率和综合利用效率仍然较低,主要体现在设备设施陈旧、生产工艺相对落后、工业余热利用率低、煤炭转换率低等方面,造成能源的大量浪费。

  用能需求不断提升,能源供应出现紧张。随着工业化、城镇化的快速推进,我国对能源的需求明显提高,2020年以来,叠加极端天气、双碳目标和复工复产等因素,电力和煤炭等传统能源行业供应一度出现紧张态势,部分地区对能源开展有序供给。因此,保障能源供应稳定、推动能源结构转型成为保障民生和经济平稳运行的关键。

1国新办:《全面建成小康社会:中国人权事业发展的光辉篇章》白皮书,2021年8月12日发布

2国家统计局:全国电力生产情况数据

3国新办:《新时代的中国能源发展》白皮书,2020.12


二. 融合创新,工业互联网为能源行业高质量发展赋能

  当前,工业互联网与能源行业深入融合,持续带动能源生产和消费模式变革,在推动设备数字化、生产智能化、绿色低碳化、保障能源安全和产业链供应链稳定方面发挥了重要作用。

(一)推动能源基础设施数字化,为设备赋智

  

  35.2%的大赛受访团队认为,设备运维是工业互联网在能源行业最易切入、应用最多的场景。工业互联网通过为能源设备设施加装智能传感器、智能网关、仪表等各类边缘设备,能够推动实现源、网、荷、储侧多源异构数据的采集、集成和可视化。同时,融合5G、人工智能、AR/VR等技术,能够对电站、管网、充电桩等设备状态进行深度感知、高级建模分析和可视化呈现,实现自动安全预警、故障诊断和反馈控制,保障电力系统安全稳定运行。

(二)推动能源生产方式变革,为生产赋力


  有33.3%的大赛受访团队认为,基于工业互联网的新技术、新方法在能源生产制造环节应用价值显著。基于工业互联网建立虚实映射的数字化工厂,融合5G、数字孪生、人工智能等技术,可以对能源生产机组的运行状态和运行环境等进行实时监控和模拟仿真运行,及时制定各能源生产机组的最优运行策略,自动优化设备生产设计方案,实现智能排产、智能控制和智能决策,改变了能源行业传统生产和运营模式,有助于提升能源生产效率。

(三)优化节能减排监测管控,为发展赋能


  46.2%的参赛团队认为,“双碳”是对行业发展影响最大的因素。通过工业互联网平台连接能源企业,能够在线监测清洁低碳数据、构建低碳绿色模型,可为多主体提供 “碳中和”服务支撑。一方面,有助于精准预测相关指标,为电力企业碳核算、碳交易通数据支撑,提供清洁能源消纳并网等解决方案。另一方面,可助力行业监督及管理部门开展节能减排监管工作,摸清能源安全底数,有助于为电力需求侧管理决策提供数据支持,并为跨区域的能源智能调控、能源储运和调峰应急等多元服务提供支撑。

(四)推动能源产销模式变革,为产业链赋值


  随着工业化、城镇化加速推进,我国能源需求快速增长,能源供给和需求矛盾日益突出。工业互联网有助于推动产、供、销三大环节的数据采集、传输、处理和集成分析,通过提供数据挖掘、用户精准画像、电负荷预测、电价模型构建等服务,准确把握用电需求和市场变化,支撑构建能源互联网,实现以销定产,推动产销模式变革。


三. 大赛引领,争当推动能源行业转型的“排头兵”

  本届大赛涌现出了一批积极深耕能源领域数字化转型的工业互联网服务商,充分展现了企业突破工业互联网底层技术、创新服务模式的能力,是推动工业互联网创新发展的主力军,是支撑能源行业数字化转型的先锋队。

  能源设备监控解决方案实现对安全态势的全面感知。石油、电力、矿山等能源行业野外机械设备数量多、分布广、价值高昂,设备运维难度较大。新锐组一等奖获奖作品通过构建天启卫星物联网电网监控平台,实现全自动监测、可视化电网管理和大数据分析预警等功能,帮助应用企业提高设备管理效率约10倍,异常处理时间从4小时缩短至10分钟。领军组三等奖获奖作品构建水力发电设备智能运维故障诊断系统,帮助发电厂减少检修次数和缩短检修时间,平均每年为电厂增收约5亿元。

  智能工厂解决方案降低能源企业生产运营成本。近年来,智慧煤矿成为产业发展的重要方向,新锐组二等奖获奖作品基于工业互联网建设了煤矿智能化开采及预警管控平台,实现煤矿开采远程智能化控制,帮助应用企业减少井下固定岗位人员83人,皮带空转时间减少40%。为改变传统发电企业计划检修的模式,领军组一等奖获奖作品通过为发电企业状态检修平台,为电厂机组提供在线监控、智能预警和诊断、检修管理服务,应用企业每年每台机组可产生经济效益400多万元,有效提升电厂精细化运营水平。

  节能环保监管解决方案推动“碳中和”目标达成。晋级全国决赛的领军团队面向火电行业构建了节能环保智慧监管解决方案,构建了兼容不同工艺原理的环保电价考核模型,实现了对电厂燃煤机关键运行参数和污染物排放指标的实时在线监测,帮助江苏省实现约100亿元环保电价的实时在线考核与结算,年节约标煤约133万吨,节约燃料成本约10.6亿元,开创了节能环保过程监管和量化监管的新模式。




京公网安备 11010702002159号